Изследователи прехвърлят човешки протеин в растенията, за да ги направят по-големи

Всяка година 9 милиона души по света умират от глад – това е повече от смъртните случаи от СПИН, малария и туберкулоза, взети заедно. Но не можем просто да увеличим а селскостопанското производство; решението на тази криза с глада не е толкова просто.

От една страна, селското стопанство идва със значителен въглероден отпечатък, който допринася за между 10 и 20% от глобалните парникови газове годишно. След това прекомерната употреба на химикали провокира у вредителите и патогените резистентност, което затруднява земеделските производители да се справят с тях следващия път. Торове пък може също да замърси близките водни източници.

Тоест, не е достатъчно да се отглежда повече храна – човечеството трябва да отглежда по-ефективни растения.

С оглед на изхранването на нарастващото население на света по устойчив начин, изследователи от Китай и САЩ може би са намерили умно решение – под формата на свръхголеми култури. Трансплантацията на човешки протеин, известен с насърчаването на растежа, в различни култури, може да създаде по-големи, по-тежки и по-плодородни растения, увеличавайки земеделските добиви с огромните 50%, според новото проучване в Nature Biotechnology. Въпреки че резултатите са обещаващи, експертите казват, че трябва да се направят още изследвания, за да се тества техния селскостопански характер и да се гарантира, че резултатите могат да се повторят системно.

„Смятаме, че това е много добра стратегия за умножаване на нашите култури“, казва авторът на изследването Гуйфанг Джиа, химичен биолог от Пекинския университет. Но тя признава, че „това са резултатите само от първоначално проучване“. Тя иска да проведе още много тестове други, включително оценки на безопасността на метода, преди невероятното откритие на екипа да може да се озове на трапезите на хората.

Протеинът, отговорен за изключителния растеж на растенията, се нарича FTO. Докато свързаният с него ген получава не се радва на положителна слава, защото увеличава риска от затлъстяване, изследователите по-рано съобщават, че протеинът е важен за регулирането на растежа при хора и други бозайници. Според изследователите, FTO химически модифицира нишки на РНК, което я принуждава да произвежда протеина, за който кодира; по същество FTO действа като главен превключвател, който увеличава широкото производство на протеини в множество нишки на РНК.

Няколко от авторите на изследването прекарват десетилетие в разбиране на ролята на FTO при хората. След което си задават въпроса – какво ще се случи, ако този насочен към РНК протеин, стимулиращ растежа, се вложи в растенията.

„Това е наистина смела и странна идея“, казва авторът на изследването Чуан Хе, химик от Чикагския университет. Човешкото тяло произвежда десетки хиляди протеини и първият, който неговата група е тествала в растенията, е FTO. „Честно казано, вероятно ни очакват катастрофални последици.“

Растенията нямат еквивалентен на FTO протеина, казва той, и подозира, че растенията обикновено поддържат растежа си под строг контрол, за да предотвратят възможността една молекула да нанесе еднородни поражения върху физиологията на цялото растение. Но в лицето на така въведен чужд протеин, растенията нямат никакви начини за проверка и баланс, за да смекчат последствията, каквито и да са те.

За изненада на изследователите, FTO не убива или осакатява растението, а вместо това го принуждава да прави точно обратното: да увеличава размера си. „FTO влиза и няма ограничения до къде може да има достъп“, казва той. „Това си е бомба.“

Изследователите имплантират човешкия ген в геномите на оризови култури, където техните протеинови механизми могат да поемат или изхвърлят тази човешка молекула сами. Но в оранжерията генетично модифицираните култури са произвели три пъти повече ориз от немодифицираните. Отглеждани на полета в Пекин, оризовите растения са с 50% по-тежки и по-продуктивни. Същата генетична модификация повишава и клубените на картофените растения. Растенията, наситени с FTO, също развиват по-дълги корени, показват по-високи нива на фотосинтеза и са по-устойчиви на суши.

Всеки вид растение, което изследователите променят, включително треви и дървета, расте по-бързо и достига по-големи размери. „Този ​​фенотип [черта] е постоянен във всяко растение, което проектирахме“, казва Джиа.

Въпреки обещаващото си представяне, генетичната модификация не е в състояние да увеличи надеждно добивите с повече от 10%. Растежът на растенията е сложен, генетично казано – просто няма един-единствен ген, който да е достатъчно да се промени. Разтърсващото увеличение на добива в проучването е невероятно, почти магическо, но други изследователи на растенията препоръчват предпазливост и по-консервативни очаквания, преди да се дадат големи надежди на протеина.