Тайну царского дерева разгадают лесные генетики?

Тайну царского дерева разгадают лесные генетики?

В лабораториях ученых

Евгения ПЕСТУНОВА, Фото автора, Фото из архива Института леса НАН Беларуси
14.03.2019 Версия для печати

Ученые Института леса НАН Беларуси запустили уникальный геномный проект по расшифровке ДНК карельской березы.

Богатая палитра, золотистые оттенки, причудливая текстура и темно-коричневые включения на светло-желтом фоне. Ее узоры не повторяются, а прочность и твердость не такие, как у белокорой сестры. И она — не отдельный вид, а особая форма березы повислой. Почему происходит такая аномалия и в чем же секрет узорчатости «карелки»? Вопрос, который сильно волнует ученых, и до белорусских генетиков еще никто не был так близок к ответу на него.

Заведующий сектором геномных исследований Института леса НАН Беларуси доктор биологических наук Олег Баранов, курирующий данные исследования в Гомеле, расказывает:

— Причиной мраморного рисунка карельской березы интересуются уже почти 100 лет, но происхождение узорчатости древесины до сих пор остается загадкой. Несмотря на столь длительный период изучения карельской березы, наука до сих пор не имеет единого мнения о том, что послужило причиной возникновения всех этих вздутий и бугорков: бактерии и вирусы, хромосомная мутация, химический состав почвы, результат влияния заморозков на обычную березу в раннем возрасте, обмен сахаров или что-то еще.

В работе с ДНК карельской березы генетики Института леса НАН Беларуси уже сделали большой шаг вперед.

— Энергетическую станцию (хлоропласты, митохондрии) карельской березы мы уже расшифровали, — говорит Олег Баранов. — Что интересно, здесь существенных отличий от обычной березы выявлено не было. Теперь знаем, ключевая информация зашифрована в центральной части клетки — ядре!

Дальнейшая задача генетиков — распознать засекреченные там ценные данные. Главный помощник в этом — супертехнологии, а если конкретнее, важнейшее приобретение Института леса — полногеномный секвенатор. Машина, способная производить глубокий генетический анализ. Системный блок этой геномной машины состоит из восьми винчестеров, каждый вмещает по 12 терабайт генетической информации. Чип, в который помещается исследуемый образец, имеет десять миллионов ячеек. Каждая из них — это полноценный микроприбор.

Полученную информацию сотрудники анализируют с помощью специального высокоскоростного компьютера. Дальнейшая роль генетика сводится к тому, чтобы осмыслить выданные машиной цифровые данные.

 — Вы не представляете, какие объемы информации мы обрабатываем, — комментирует Олег Баранов. — К примеру, один том романа Л. Толстого «Война и мир» включает в себя около 700 тысяч символов с пробелами. К слову, расшифрованный сотрудниками фитопатологического центра геном гриба Фома содержал порядка 40 млн символов — 57 томов «Войны и мира». Что интересно, геном человека — это 3 млрд нуклеатидов, или порядка 4300 томов романа «Война и мир». Код ели — примерно 18 млрд, это 25 тысяч томов!

Анализируя огромные объемы генетической информации, высокоскоростной компьютер неделями работает без передышки. Всё это время машина ведет огромную работу по выявлению существенных генетических отличий. Выкладывает буквы в слова, а слова в предложения и маленькие рассказики. Дальше на плечи генетиков ложится нелегкая задача — интерпретировать полученные с помощью высоких технологий данные.

— Тайна карельской березы заинтересовала меня, еще когда был совсем молодым ученым, — признается Олег Баранов. — И уже сегодня сектором геномных исследований выявлено множество генетических аномалий, причем по многим закономерностям карельская береза отличается коренным образом.

Работая над тайной «карелки», ученые параллельно находят и массу технологий, которые приносят пользу в других исследованиях. Так, ценная информация, добытая во время изучения царского дерева, серьезно помогла в работе по некоторым зарубежным контрактам с россиянами, казахами, латышами, литовцами и поляками.

Генетики Института леса НАН Беларуси уже поработали над мелкими элементами генома, большой объем работ еще впереди. Ученые не загадывают, но искренне надеются, что этот год станет переломным в раскрытии тайны этого элитного дерева.

— Многие вещи касательно селекции и типирования царского дерева в Институте леса уже отработаны, — говорит Олег Баранов. — Сейчас хотим для души поработать — узнать, почему природа создает на карельской березе такие узоры.

Действительно, с точки зрения лесоразведения проблем с карельской березой в Беларуси сейчас нет. В Институте леса разработана технология по выращиванию ее плантаций.

— Изначально высаживаем большое количество посадочного материала, — поясняют в Институте леса НАН Беларуси. — В возрасте 15 лет проводится селекционная рубка. В ходе этой операции те деревья, которые не обладают рисунком, убираются. И когда через 15—20 лет мы получаем плантацию, то она полностью состоит из узорчатых деревьев.

Кроме того, в институте разработана и принята линия клонирования карельской березы. От одного дерева в течение года здесь могут получить сто тысяч одинаковых растений, клонов. Плантации создаются на основе микроклональных растений. Так, сразу можно вырастить деревья с одинаковым рисунком. В природе выбирают березу с нужным рисунком, срезают с нее маленькую почку, разрезают на кусочки, и с каждого вырастает маленькое растение. Таким образом можно получить большое количество растений. Потом они немного подращиваются, пересаживаются в почву, в горшочки, а затем в лес. В результате таких манипуляций карельская береза с тем рисунком, который нужен, — гарантирована. То же самое делают в Финляндии, Швеции. Пошли по этому пути и ученые Института леса НАН Беларуси. Здесь есть готовая коллекция разных форм, с различными узорами.

— И если Министерство лесного хозяйства скажет: выдайте один из этих рисунков, мы сможем сразу это сделать, — говорят ученые.

Что интересно, сегодня карельской березы в Беларуси в несколько раз больше, чем в самой Карелии. И расширять ее площади можно даже в одном из ее крупнейших мест обитания — в Климовичском лесхозе. Да, дерево растет не год и не два, молниеносного экономического эффекта ждать не приходится. За исключением ­надежды на сохранность самой березы, перспективы увеличения районов произрастания в Беларуси и возможности реализации древесины этой дорогой, элитной породы в дальнейшем. В любом случае до момента, когда вырастет лес, проходят десятилетия. А значит, о будущем дефицитной карельской березы можно думать уже сейчас.
 


В коде ДНК растений записано значительно больше информации, чем в ДНК человека. Цепочка ДНК растений в 7 раз длиннее! В ДНК человека насчитывается около 3 млрд бусинок (символов), у ели, сосны или лиственницы, к примеру, в 6–7 раз больше (около 18–21 млрд).


Комментарии

Оставить комментарий

0 Комментариев

Связаться с редакцией: