Работа, опубликованная в журнале ACS Synthetic Biology, выполнена учеными из Университета штата Колорадо. Исследователи создали синтетическую генетическую систему, способную включать и выключать гены в живом многоклеточном растении. До этого такие технологии применялись только в простых организмах — например, в бактериях.
Команду проекта возглавили биолог Джун Медфорд и инженер Ашок Прасад. Они использовали элементы синтетической биологии — направления, где создают искусственные сегменты ДНК и «встраивают» их в живые организмы. В разработанной системе сигнал извне запускает молекулярный механизм, который активирует или подавляет определенные гены, влияя, например, на рост, устойчивость к засухе или срок созревания плодов.
Ранее основным препятствием было то, что растение состоит из множества типов клеток и органов, и управлять ими одновременно сложно. Однако команде удалось не только разработать нужные последовательности ДНК, но и протестировать их в живых растениях в течение 12 дней. Сначала они смоделировали нужные комбинации генов на компьютере, а затем ввели их в ткани растения и отследили поведение.
По словам Медфорд, технология может использоваться в сельском хозяйстве, чтобы гибко управлять признаками культур. В будущем такие системы можно будет запрограммировать под конкретные задачи и автоматизировать с помощью машинного обучения.
Прасад отметил, что потенциал новинки огромен. Например, фермер сможет активировать устойчивость к жаре или ускорить рост овощей. Генетические переключатели работают по всему организму, регулируя работу клеток в разные фазы роста.
Создание растений с заданными признаками — как будто настройка их на нужный «режим» — становится все более точным и технологичным. А как с этим справляются в полевых условиях? Один из подходов использует дроны и ИИ для отбора самых выносливых сортов — об этом вы можете прочитать в этой статье.