Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают - Анна Витальевна Иванова

Итак, все 100 % потомков этих двух сортов будут гибридными – гетерозиготными по нужному гену, с генотипом Aa. Предположим, что наш план удался и гибрид имеет толстые и длинные корешки.

На практике иногда оказывается, что такой гибридный сорт превосходит по многим параметрам обоих среднестатистических родителей из обеих линий. Происходит это благодаря такому явлению, как гетерозис – аллели одного гена двух разных сортов, сложившись вместе, в некоторых случаях дают результат намного лучше, чем каждая из них давала бы в паре с точно такой же аллелью. То есть гибриды могут быть устойчивее к вредителям, крупнее или вкуснее каждого из родителей. Таким образом, гибридные животные иногда более плодовиты, дают больше молока или яиц, более устойчивы к болезням, лучше способны справляться со стрессами окружающей среды, чем можно было бы предсказать, исходя из средней приспособленности их чистокровных родителей. Причем важно отметить, что гетерозис имеет место только для первого поколения гибридов и только при скрещивании чистых линий – в случае растений речь о сортах, полученных путем самоопыления на протяжении нескольких поколений, а в случае животных – об инбридинге – близкородственном скрещивании (братьев с сестрами, например). В практическом плане же это значит, что для получения максимальной выгоды мы должны поддерживать чистые линии, из которых можно было бы получать (для продажи фермерам, например) гибриды первого поколения. Таким образом, повышенная гомозиготность снижает жизнеспособность и качества особей, а гетерозиготность, введенная аутбридингом (в противоположность инбридингу, аутбридинг – это скрещивание между максимально далекими друг от друга генетически особями одного или близкородственных видов), качества особей, наоборот, улучшает. Да, гибриды рулят. Гибриды первого поколения рулят особенно сильно. (Gregoire Leroy, …David R. Notter, in Reference Module in Life Sciences, 2018, W. E. Timberlake, in Brenner’s Encyclopedia of Genetics (Second Edition), 2013.)

Теперь привлечем сюда немного математики. Наша прекрасная гибридная морковка выросла, была собрана и спрятана в погребе, а запасливый огородник решил не тратиться на семена на следующий год – ведь можно же собрать семена самостоятельно! Для этого снова обратимся к таблице (она называется решетка Пеннета) – и вновь по горизонтали мы напишем возможные варианты аллелей первого родителя, а по вертикали – второго.

Подсчитаем теперь новый урожай. Одна доля коротких и толстых морковок с генотипом aa, одна доля длинных и тонких с AA. И две доли таких же прекрасных, как родители, гибридных морковок Aa. То есть только половина от всего нового урожая будет такой, какую примерно ожидал садовод![236]

Если наш герой не просто садовод-любитель, а фермер, который продает продукцию магазинам, то придется учитывать, что магазинам важно, чтобы морковь им поставляли товарного вида – длинную и толстую. А значит, на второй год фермер продаст только половину урожая, если решит сэкономить на закупке семян. (Вторую половину он, конечно, тоже может продать. Например, на корм животным и по меньшим ценам. Но это совсем не так выгодно.)

Заглянем дальше страниц учебника: построим абстрактную ситуацию и попробуем понять, что будет происходить с долей гибридов со временем. Пусть вся популяция морковки на полях фермера перешла на самоопыление: пчелы между ними больше не летают, ветерок цветки не колышет. Каждый год их семена высаживают в одной уютной огромной теплице. В первый год наш фермер закупил семена гибрида и вырастил из них одну тонну моркови. Собрал осенью урожай и с каждого куста оставил по семени (конечно, он мог бы оставлять и больше, но теплицу тогда бы пришлось увеличивать). Пришла весна, фермер подготовил в теплице грунт и высадил туда семена от прошлого урожая. На второе лето его урожай выглядел так, как мы обсуждали выше (см. таблицу) – половина моркови оказалась гибридной, а половина – нет. То есть морковки, которую можно было бы продать в магазин на второй сезон, стало 500 кг вместо одной тонны, собранной в прошлом сезоне. Если теперь по семени взять от кустиков гибридных морковок второго поколения, то на третий сезон снова лишь половина морковки вырастет гибридной – с 500 кг урожай гибридов упадет до 250 кг. В четвертом сезоне вместо 250 кг останется 125, в пятом – только 62,5, а в шестом – всего 31 кг. В седьмом сезоне всю морковку на продажу можно будет уместить в паре ведер, ведь ее останется только 15 кг, а в восьмом нам понадобится только одно ведро, куда влезет чуть больше 7 кг. В девятом сезоне 3,5 кг урожая товарного вида мы сможем продать на салат для какого-нибудь не очень пышного семейного торжества, а в десятом такую маленькую партию из полутора килограммов не согласится покупать уже никто. Какая-то сомнительная экономия на закупке семян получилась у нашего фермера. Конечно, условия задачи у нас вышли (во всех смыслах) «тепличные» и на реальном поле будет происходить переопыление. Но гарантировать 100 % такого как надо урожая хотя бы во втором сезоне мы точно не сможем. А непредсказуемое качество урожая невыгодно в первую очередь самому фермеру.

Таким образом, агрокомпаниям нет нужды хитрыми манипуляциями принуждать бедных фермеров каждый год закупать семена, ведь закупка – это в первую очередь интерес самого фермера. Но почему бы фермеру самостоятельно не создавать семена гибридов? Может быть, это им запрещено?

Получать гибридные семена в домашних условиях очень невыгодно самому фермеру. Ведь это требует специального оборудования, дополнительных финансовых затрат и человеческих ресурсов. Подумать придется не только о процессе опыления растений, сбора и хранения семян, но еще о сохранности своего посевного оборудования и проблемах при посеве.

Кажется, от таких слухов устали и сами фермеры. Так, американский фермер Брайан Скотт из штата Индиана в ответ на постоянные вопросы написал подробный рассказ о практических сложностях, связанных с подготовкой семян[237]. Вместе со своим отцом и дедом Брайан возделывает поля, где выращивает пшеницу, сою и кукурузу. Площадь семейной фермы чуть меньше Кипра (или чуть больше трех Люксембургов с хвостиком из пары Ватиканов), в общем, сохой или плугом обходиться уже не получится, нужно дорогостоящее посевное оборудование. Оборудование, которое очень чувствительно к размеру и форме семян. Например, в автоматической сеялке есть важная деталь – высевающий диск. Настройки оборудования должны четко соответствовать размеру семян и установленному диску, чтобы засеять поле с идеальными интервалами. Если семена будут разного размера, меньше или больше ожидаемого, то в одну лунку их может упасть сразу несколько. Растения начнут конкурировать между собой за воду и солнечный свет, так что