Какие тренды есть в современном агропромышленном комплексе? Можно ли выращивать арбузы на Крайнем Севере? Зачем нужны квадратные овощи и есть ли в науке место творчеству? На эти и другие вопросы мы попросили ответить Елену Хлесткину – доктора биологических наук, профессора РАН, директора Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР). Елена Хлесткина руководит направлением «Агропромышленные и биотехнологии» проектной образовательной программы «Большие вызовы». Летом ребята будут трудиться над самыми актуальными и яркими проектами в этой области, а до 15 февраля продолжается прием заявок на конкурс.
Елена Константиновна, «Большие вызовы» – это всегда о самых передовых и инновационных научных разработках и проектах. Какие вызовы стоят сегодня перед перед научным сообществом в Вашем направлении? И на какие из них будут отвечать участники конкурса?
Получение новой продукции благодаря современным биотехнологиям – один из сегодняшних трендов. Речь идет не только о продуктах питания, но и о создании лекарственных препаратов. Один из самых ярких примеров – инсулин, который научились создавать в лабораториях, когда только зарождалась генная инженерия. Именно внедрение биотехнологий позволило сделать его доступным и дешевым, а также производить препарат в больших объемах.
Если говорить о земледелии и растениеводстве, сегодня мы движемся в сторону их биологизации и экологизации. Не секрет, что во второй половине XX века в сельском хозяйстве преобладали другие задачи – тогда селекционеры, а начиная с 1990-х гг. и генные инженеры, работали в основном над увеличением урожая, в том числе создавали толерантность у сортов к гербицидам и другим химическим средствам, чтобы увеличить объемы использования этих средств в борьбе с сорняками и вредителями. Но применение большого количества химических веществ плохо влияло на почву, в целом на окружающую среду и на здоровье людей. Сегодня перед селекционерами и генными инженерами стоит вызов – продолжая увеличивать урожайность, суметь перейти на более щадящие средства защиты и стимуляторы роста – препараты биологического происхождения, в том числе созданные на основе полезных бактерий – микросимбионтов и тому подобных.
Этот пример подсказывает, что в трендах научных прикладных разработок надо не только поддаваться веяниям рынка, ориентированного на сиюминутную выгоду, но и прогнозировать, делать долгосрочный расчет влияния применения тех или иных разработок на окружающую среду, здоровье человека и благополучие общества, чтобы в долгосрочном периоде выиграть и экономически, и во всех отношениях. Вот для таких стратегически значимых решений сегодня большое влияние имеют агробиотехнологии.
Еще один тренд – это генетические технологии в селекции растений (методы геномного редактирования) для создания новых форм с заданными свойствами, для расширения генетического разнообразия за счет направленных мутаций. По сути, с помощью этих новых методов ученый умеет повторять мутационные процессы, которые происходили в течение миллионов лет в природе. Но только сейчас в лаборатории можно сделать нужную мутацию в нужном сорте буквально за год, не ожидая ее случайного возникновения (как в природе) или не передавая ее из сорта в сорт в ходе многолетних скрещиваний и отбора (как делается в классической селекции).
Очень много вызовов и в промышленном производстве, вплоть до создания съедобных вакцин. Но, конечно, пока этот вопрос находится на стадии доклинических исследований.
Одна из важнейших задач в животноводстве – это борьба с заболеваниями. Здесь, как и на растениях, современная селекционная работа ведется на геномном уровне.
На «Больших вызовах» много направлений. На Ваш взгляд, зачем школьнику идти именно на «Агропромышленные и биотехнологии»?
Это сфера, достижения в которой близки и понятны каждому, ведь наше здоровье и питание актуальны всегда, и это касается любого человека. Второй очень важный момент – доступность работы для учащегося. В нашей сфере можно заниматься интересными и трендовыми вещами без применения сложных труднодоступных научных установок и не боясь запрета на работу с биологическими объектами без допусков. Например, для работы с культурными растениями, в отличие от объектов медицинской генетики и биотехнологии, допуски не нужны. Мы максимум внимания уделяем практике, проводим краткие научные экспедиции, ребята не сидят в четырех стенах или все время за компьютером, а вместе с наставниками работают в условиях, максимально приближенных к настоящей экспериментальной лаборатории. Это очень интересно.
А можете привести примеры ярких проектов, над которыми работали школьники?
Их действительно очень много, например, один был посвящен изучению почвенных микроорганизмов. Этот проект был пионерским, и он предвосхитил серьезные конкурсы от Министерства науки и высшего образования России.
Занимались ребята и изучением генома борщевика — очень опасного сорняка, вытесняющего местные виды растений и вызывающего сильные ожоги у человека. Раньше от него избавлялись только механическим или химическим способами. Думаю, во многом благодаря нашему проекту были сделаны первые шаги на пути «биологизации» борьбы с этим сорняком. Наблюдаемую популярность данной темы наш проект, по сути, предвосхитил.
Кроме того, в прошлом году школьники работали над проектом по выращиванию арбузов на Крайнем Севере. Сразу поясню, что мы говорим, конечно, не о бахче на снегу, а про теплицы. Они должны отапливаться и освещаться. Но чтобы это было на севере экономически выгодно, мы должны на одной единице площади разместить как можно больше плодов, значит, селекция должна идти в сторону компактизации. Еще один вариант экономии – высаживать арбузы в конце мая в неотапливаемые парники, когда на Крайнем Севере уже длинный день и достаточно солнца. Важны скороспелость, холодоустойчивость, компактность плода – это главные ориентиры в работе. Основная задача сейчас – подобрать сорта, которые нужно менять под эти задачи путем ускоренной селекции с использованием ДНК-маркеров. Для этого нужны трехлетние испытания, которые сейчас ведутся учеными, и параллельно проводится молекулярно-генетическая работа. А своеобразным триггером развития этого нового направления, которым занимаются сейчас ученые ВИР имени Н.И. Вавилова, был, несомненно, и успешный проект в рамках смены «Большие вызовы» с наставником – молодым ученым из нашего института.
На Ваш взгляд, что в перспективе дает школьникам участие в «Больших вызовах»?
«Большие вызовы» – это проводник в отрасль. Основная наша задача – показать возможности, помочь участнику понять, что интересно именно ему, мотивировать к дальнейшей учебе, в том числе в магистратуре научно-технологического университета «Сириус». У ребят очень много возможностей для самореализации: после обучения в бакалавриате на биологическом факультете можно потом защитить диссертацию, продолжить работу в фундаментальной науке или запатентовать свое достижение, начать стартап и многое другое. То есть тем, кто нацелен в дальнейшем заниматься наукоемким бизнесом, – тоже сюда.
Над какими модификациями растений работают современные ученые?
Можно менять самые разные признаки: создавать новые вкусы, новые свойства, сорта для экологического земледелия – это все возможно. Сегодня есть огромный арсенал инструментов. Это работа огромной команды специалистов разных областей, вплоть до экономистов, потому что в селекционной работе важна экономически целесообразная постановка задач.
Зачем создавать новые вкусы понятно, но зачем, например, создаются арбузы квадратной формы? В интернете часто можно увидеть информацию об этих и других необычных проектах.
Безусловно, молодой ученый должен понимать, зачем он работает над той или иной задачей. Открытие ради открытия – точно не наша история. Но, что касается квадратных арбузов, если уж мы заговорили об этом, здесь объяснение есть. Дело в логистике. Простой расчет вам подскажет, что квадратных арбузов перевезти можно намного больше, чем круглых. Это значительно удобнее, хоть и выглядит экзотично.
А есть ли место творчеству в Вашем направлении?
Конечно, очень хорошо, когда определенный процент такого полета фантазии есть, и ему нельзя подрезать крылья. Даже если какая-то из смелых идей молодого ученого сразу не может быть внедрена в жизнь здесь и сейчас, мы знаем, что многие хорошие исследователи умеют интуитивно видеть определенные вещи наперед. Здесь нет ничего сверхъестественного! Ведь обладая пытливым умом и знаниями, человек углубляется в определенный процесс, и постепенно у него появляется общее понимание направления развития. Нобелевская премия дается за то, что вошло в практику, но часто ученые получают ее только через годы или даже несколько десятков лет после того, как создали свою фундаментальную разработку.
Что посоветуете ребятам, которые этим летом будут работать в Вашем направлении на «Больших вызовах»?
Три недели, которые вы проведете в «Сириусе», выиграв конкурс, вы будете работать с наставниками, которые бесконечно любят свою работу и готовы делиться знаниями и опытом. Ребята, вы не просто научитесь новому, но и получите огромное удовольствие от того, что здесь увидите и сами сможете создать. Обязательно пробуйте, и пусть сбываются ваши мечты!
