Станислав Галактионов - Биологически активные
Некоторые специалисты сельского хозяйства видели выход в получении методами селекции сортов культурных растений, обладающих повышенной устойчивостью к гербицидам, и такие работы действительно были кое-где начаты. Но тут в ход событий вмешалась стремительно прогрессирующая генетическая инженерия растений.
Селекционеры, работающие традиционными методами, над созданием нового сорта трудятся годами и десятилетиями; современные же биотехнологи в течение буквально месяцев берутся получить нужным образом модифицированное растение. Очень важно при этом, что они весьма часто представляют себе, что и зачем делают.
Ныне ими предложено два основных подхода к повышению устойчивости культурных растений к гербицидам. Первый предполагает введение в геном растения гена фермента, интенсивно разлагающего гербицид; для этого необходимо сначала подобрать такой фермент, скажем, в каком-нибудь микроорганизме. Можно, однако, пойти и по другому пути: модифицировать системы, поражаемые гербицидами, таким образом, чтобы они приобрели устойчивость к нему. Эти положения, в частности, сформулированы в программе, намеченной в 1986 году к исполнению бостонской фирмой «Биотехника интернэшнл». Они продемонстрировали принципиальную возможность переноса гена фермента-детоксиканта на примере растения канолы. Устойчивость растения к гербициду возросла в результате в десять раз. Ген нормально наследуется, более того, являясь доминантным, обеспечивает также гербицидоустойчивость гибридов. Аналогичные операции проводятся и на растениях сорго, сои, злаковых.
В свою очередь, известная швейцарская фирма Сиба-Гейги получила методами генетической инженерии разновидность табака, в геном которого был введен ген, сообщающий устойчивость к гербициду атразину; более того, сельскохозяйственный исследовательский центр фирмы получил разрешение министерства сельского хозяйства США на проведение полевых испытаний. А надо сказать, что разрешения на полевое испытание объектов, полученных методами генетической инженерии, выдаются крайне неохотно и с большой осторожностью, причем не только в США.
Преклоняясь перед столь блестящими достижениями современной биологической науки, я тем не менее не перестаю терзаться одним сомнением. Напоминает мне это соревнование конструкторов пушек и создателей брони. Одни делают непробиваемую броню – другие увеличивают мощность пушки, те находят и на нее управу, а эти выдумывают новый всепробивающий снаряд и т.д. Не так ли случится и здесь: будут созданы культурные растения, устойчивые к большим дозам гербицидов, затем появятся столь же устойчивые сорняки, наука найдет способ поднять гербицидоустойчивость возделываемых культур, а сорняки опять следом.
Результат этой схватки кажется приблизительно ничейным, но на самом деле проигравшая сторона есть – это мы с вами. Ведь такой курс на решение проблемы борьбы с сорняками означает увеличение применяемых доз гербицидов. Между тем, как уже говорилось, и ныне вносимые их количества кажутся небезопасными. В абсолютных цифрах существующие нормы расхода гербицидов довольно невелики; скажем, для обработки одного гектара обычно требуется около одного килограмма 2,4-Д, то есть на квадратный метр приходится всего 100 миллиграммов гербицида. Однако поиск новых гербицидов на основе синтетических аналогов цитокининов дал соединения еще более эффективные. Недавно синтезированный препарат глин, также применяемый для борьбы с сорняками в посевах злаковых, вносится в количестве 10 граммов на гектар. На квадратный метр приходится тем самым ровно 1 миллиграмм.
Синтетическое получение в промышленных масштабах гиббереллинов или их структурных аналогов невозможно из-за сложности их молекул; оказываются слишком дорогими и препараты, получаемые на основе микробиологического синтеза гиббереллинов. Однако, как выяснилось, многие соединения, не имеющие никакого структурного сходства с гиббереллинами и не взаимодействующие, по-видимому, с их рецепторами, способны блокировать регуляторные системы, управляемые гиббереллинами, по механизму неконкурентного антагонизма, поражая какие-то «нерецепторные» их элементы или подавляя синтез гиббереллинов в растении. Их эффект оказался эквивалентным гиббереллиновой недостаточности у растений и проявился, в частности, в замедлении процесса растяжения клеток стебля, контролируемого гиббереллинами. Это позволило их применить для предотвращения полегания хлебов, образования «усов» у земляники и т.д. Эта группа соединений получила название «ретарданты» («замедляющие рост»). Наиболее распространенный и самый простой по строению представитель этой группы – хлорхолинхлорид [Cl–CH2–CH2–N(CH3)3]Cl; его коммерческие препараты широко известны под сокращенными названиями ТУР или ССС. У древесных плодовых деревьев ретарданты вызывают замедление роста побегов и ускоряют начало плодоношения; тем же препаратом ТУР с этой целью опрыскивают яблони и груши вскоре после цветения.
При возделывании ряда сельскохозяйственных культур возникает необходимость удаления листьев с растения. В виноградарстве этот прием необходим для повышения эффективности обработки растений противогрнбковыми препаратами, в хлопководстве является непременным условием для машинной уборки.
Процесс опадения листьев индуцируется, как мы знаем, этиленом и абсцизовой кислотой. К сожалению, получение препаратов – аналогов абсцизовой кислоты (как и в случае гиббереллинов) – задача весьма непростая из-за сложности структуры этого соединения.
Что же до использования этилена в качестве дефолианта (так называются соединения, применяемые для сбрасывания листьев) – сделать это весьма трудно, поскольку это газ, плохо растворимый в воде. Поэтому исследователи пошли по пути поиска соединений, которые, попадая в растение, подвергались бы разложению с образованием этилена или интенсифицировали бы синтез этилена самим растением. Именно на втором пути были получены препараты, стимулирующие опадение листьев, однако широкое практическое их использование не начато. Не получил пока должного распространения и синтетический аналог цитокининов дропп, оказавшийся эффективным дефолиантом. На практике же чаще всего применяются агрессивные соединения, вызывающие ожоги листьев – хлорат магния, трибутилфосфат (бутифос), хлорат-хлорид кальция и др. Эти препараты вносятся в сравнительно больших количествах, создавая угрозу окружающей среде.
Синтетические регуляторы роста растений – аналоги фитогормонов находят и другие применения в сельском хозяйстве. С помощью ауксиноподобных препаратов: индолилмасляной кислоты, α-нафтилуксусной кислоты можно укоренять черешки растений, обычно черенками не размножающихся; обработка соцветий бессемянных сортов винограда гиббереллином применяется для увеличения размера ягод. Правда, как упоминалось, препараты гиббереллина довольно дороги; с целью экономии их расхода крымские виноградари предложили обматывать цветоножку обычным пластырем, на липкую поверхность которого нанесен гиббереллинсодержащий состав. При опрыскивании соцветий винограда расход гиббереллина составляет 30...50 граммов на гектар; интересно все же сопоставить стоимость сэкономленного гиббереллина и обматывания каждой цветоножки пластырем.
А вот еще и пиранициды
Вопрос читателям повестей и романов из жизни научных работников: о чем разговаривают, собравшись вместе, семь-восемь ученых, работающих в одной области? Речь не идет при этом не о каком-то протоколируемом совещании, а о встрече в обстановке вполне неофициальной, где каждый волен говорить, что ему вздумается.
Если верить авторам романов-повестей, возможны два главных варианта. Первый – все спорят до хрипоты о самых фундаментальных проблемах своей отрасли знания (здесь авторы не боятся пугнуть читателя выражениями вроде «несохранение четности при слабых взаимодействиях» или «экспрессия генов с сайт-специфическими мутациями») либо мирно балагурят на темы сторонние и сильно приземленные – скажем, профессор – Нестор соответствующей... логии смачно повествует о сборе и засолке рыжиков. По личным моим наблюдениям, эти две крайние формы бесед в жизни наблюдаются исключительно редко. В большинстве же случаев в подобных компаниях говорят о делах профессиональных, но каких-то второстепенных.
Примером может служить такая вот любопытная дискуссия. Может быть, впрочем, не столь уж любопытная, а даже заурядная.
Нет, видимо, такой области знаний, искусства, производства или всякой другой деятельности, в которой временами не обсуждался бы вопрос об использовании терминов, заимствованных из иностранных языков. («Как вы считаете, следует писать – сэндвич или сандвич?» – «Да зачем нам вообще этот иноземный термин, если существует прекрасное русское слово – «бутерброд»?)
