Ученые из Университета Колорадо создали инструмент, который позволяет включать и выключать важные гены растений по желанию. Это прорывное исследование опубликовано в журнале ACS Synthetic Biology — впервые подобный генетический «переключатель» применили к взрослому растению.

Синтетическая биология работает как программирование: ученые проектируют фрагменты ДНК и встраивают их в живые организмы, чтобы те вели себя как электронные схемы.

Как выключатель управляет лампочкой, так и этот «тумблер» активирует или блокирует гены по внешнему сигналу. До сих пор такие переключатели тестировали только на бактериях.

Профессора Джун Медфорд (биология) и Ашок Прасад (химическая инженерия) возглавили проект. Медфорд объясняет, что у технологии множество применений — например, в сельском хозяйстве можно контролировать созревание плодов.

Растения — сложные организмы: у них есть корни, побеги, цветы. Раньше внедрить подобную систему в них не удавалось. Теперь мы можем программировать растения для новых задач, — говорит Медфорд.

Команда смоделировала генетическую схему на компьютере, подобрала рабочие комбинации ДНК и проверила их на растениях в течение 12 дней.

Это был долгий процесс проб и ошибок.

Биологи разбираются в живых системах, а математики — в алгоритмах. Вместе мы находим нужные сигналы в шуме данных, — добавляет Медфорд.

В будущем машинное обучение может ускорить проектирование таких генетических схем.

Прасад отмечает, что переключатель работает во всех тканях растения. Это открывает огромные возможности:

• Устойчивость к засухе — фермеры смогут активировать защитные механизмы в жаркий сезон.
• Контроль роста — например, ускорять развитие тыкв без потери размера и питательности.

Технология поможет адаптировать сельское хозяйство к изменению климата, — заключает Прасад.

Этот метод — не просто лабораторный эксперимент. Он позволяет:

• Точно управлять признаками растений без долгой селекции.
• Снижать потери урожая — например, предотвращать перезревание томатов при транспортировке.
• Создавать устойчивые культуры для засушливых или холодных регионов.

Главное преимущество — программируемость. В отличие от ГМО, где изменения необратимы, здесь признаки можно включать/выключать по необходимости.

Основной риск работы — непредсказуемость. Растения сложнее бактерий: их гены взаимодействуют с окружающей средой. Например, искусственная задержка созревания может нарушить естественные циклы опыления. Также пока неясно, как такие культуры повлияют на экосистемы при массовом использовании.

Ранее ученые заявили, что часовой ген помогает растениям не проспать весну.