Интервью с интересным ученым всегда выходит за рамки заявленной темы. Во время его очередного визита в «Сириус» мы встретились с профессором Игорем Анатольевичем Тихоновичем, чтобы поговорить о новых технологиях в сельском хозяйстве. Но разговор получился не только об этом, но и о многом другом, затронув не только настоящее время, но и далекое прошлое, и близкое будущее человечества – в разрезе микробиологии растений, конечно.
О началах цивилизации
− В «Сириусе» я сейчас заканчиваю чтение лекций магистрам по программе «Генетика растений и агробиотехнология». Обычно я начинаю занятия с событий, происходивших в далекой древности, когда переход к оседлому земледелию предопределил возможность развития на Земле цивилизации и государства. Около 4 000 лет назад царь Хаммурапи столкнулся с проблемой – как обеспечить предсказуемость урожая. Это было важно, чтобы определить размер налогов на содержание армии, бюрократического аппарата, строительства ирригационных сооружений и т. д. В обществе охотников и собирателей количество продовольствия было нестабильным, хранить еду и облагать ее налогами было затруднительно, поэтому именно появление сельскохозяйственных культур, которые удобно хранить и считать, дало возможность постепенному усложнению культуры. Но задача – обеспечить предсказуемость урожаев – актуальна для сельского хозяйства до сих пор.
Про дефицит продовольствия
− Мировая политика крутится вокруг ключевого стержня – обеспечения продовольственной безопасности. Все конфликты и войны происходят именно от того, что какое-то из сообществ не может решить эту задачу другим способом. Сегодня история совершила виток, и что мы видим? Что беднейшие страны испытывают серьезный дефицит продовольствия, в то время, как в других государствах то же зерно есть, но оно по разным причинам недоступно – высокие цены, затрудненная логистика, санкции.
О мифе зеленой энергетики
− Одной из неочевидных причин дефицита продовольствия можно назвать некоторые виды альтернативной энергетики. Она позиционирует себя как экологически безопасную, но на деле таковой не является. Ведь чтобы произвести сырье для создания экологичного топлива, например, метанола из кукурузы, который используется как замена бензину, нужно вспахать почву, удобрить ее, защитить от вредителей, собрать зерно, перевезти его, переработать. Сколько энергии используется для этого, сколько топлива и удобрений расходуется! А их, как правило, получают уже экологически не совсем чистым способом. Так что такая зеленая энергетика в значительной степени экологически безопасной не является. Но главный минус от внедрения биотоплива состоит в другом: чем больше кукурузы или других культур уходит с рынка продовольствия в производство биотоплива, тем больше растет цена на те же кукурузу и метанол. Таким образом, производство биотоплива продовольственной безопасности не способствует. Напротив, создает дефицит продовольствия.
О симбиогенетике и предсказуемости урожая
− Сельское хозяйство – такая отрасль экономики, где для притока инвестиций стабильность и предсказуемость результатов не менее важны, чем сам размер урожая. Вкладываться в выращивание культуры, урожай которой невозможно предсказать, рискованно. Вы не знаете, будет ли наблюдаться в следующем сезоне спрос на ту или иную культуру, или же цены упадут от перепроизводства. Поэтому крайне важно для отрасли создавать такие сорта растений, которые смогут адекватно реагировать на изменения окружающей среды – температуру, количество влаги и т. д. Такие адаптивные сорта должны за счет приспособляемости давать примерно одинаковый урожай в разных условиях. У растений есть транскрипционные факторы – белки, обеспечивающие определенную адаптацию за счет регуляции активности соответствующих генов. Но они более эффективно работают, если растение вступает в симбиоз с микроорганизмами в почве. Тогда они образуют общую систему, работающую в интересах и бактерий, и растений. Эти связи изучает симбиогенетика. Ученые должны помочь растениям и полезным бактериям найти друг друга и не связываться с микробными патогенами. Бактерии можно поместить в почву и «подсказать» растению, с кем стоит связываться. Это и обеспечит предсказуемость урожая. За микробно-растительными системами будущее сельского хозяйства.
О реальных технологиях экологизации
− Растениям для жизнедеятельности крайне необходим азот. В воздухе его 70 процентов, но для растений он практически недоступен. Поэтому в сельском хозяйстве для повышения урожайности применяют минеральные удобрения. Производство и хранение азотных удобрений − крайне экологически вредный процесс. И взрывоопасный. Помните взрыв судна с грузом селитры в порту Бейрута? Различные радикальные экологи поэтому предлагают отказаться от использования таких удобрений. Но ничего взамен не предлагают. Хорошая новость в том, что удобрения можно заменять биологическим азотом. Это процесс азотфиксации, который происходит при взаимодействии некоторых видов микробов и растений. Только определенные виды микроорганизмов могут привносить в почву азот из воздуха. Например, бобовые культуры совместно с клубеньковыми бактериями фиксируют достаточное количество азота не только для себя, но и для последующих культур. Это реальный путь экологизации нашего земледелия, избавления от нитратов в продукции и так далее. Но для его внедрения нужно разработать специальные препараты клубеньковых бактерий, следить за микробиологическим составом почв (микробиомом). Изучением этого процесса и разработкой соответствующих технологий я в том числе занимаюсь. И один из учебных курсов, которые сейчас читаю в «Сириусе», посвящен как раз взаимодействию микробов и бобовых культур.
Про ценность бобовых
− Почему я занимаюсь бобовыми? На планете огромный дефицит белка в пище, только в России он составляет 1 млн тонн в год. Чтобы покрыть его, нужно разводить больше животных, что сложно, дорого, этически и экологически плохо. Растительный белок ничуть не хуже, это полноценная замена мясу, он обогащен некоторыми незаменимыми аминокислотами, которые человеческий организм не может синтезировать. Бобовые не самые урожайные культуры, но самые ценные по содержанию белка. И только бобовые умеют получать азот без использования удобрений, с помощью азотфиксации в результате симбиоза с микроорганизмами. Ни злаковые, ни пасленовые этого не умеют. Перспективная область исследований − перенос полезных генов бобовых растений другим видам, чтобы они могли так же вступать в эффективный симбиоз.
О важности Вавиловской коллекции образцов
− Во всем мире с каждым днем растет понимание важности биоресурсных коллекций. Сегодня Россия в этом отношении занимает очень хорошие позиции. Если пресловутое «хранилище Судного дня» в Гренландии представляет собой просто коллекцию образцов удачных сортов, то Вавиловская коллекция семян ВИР, собранная в результате 110 экспедиций по всему миру, представляет собой семенной банк представителей различных культур, связанных по происхождению, сохраняющих генетическое разнообразие, а значит, потенциал изменчивости. Для прикладных задач селекции это представляет огромную ценность, так же, как и для фундаментальных исследований.
Про фундаментальное образование и современные вызовы
− Один из корифеев агрохимии Дмитрий Прянишников говорил: «Недостаток агрономических знаний нельзя восполнить удобрениями». Мы проанализировали знания, которые получают выпускники с точки зрения практической полезности, и выяснилось, что наши студенты, которые хорошо знают молекулярную биологию, генетику, генную инженерию, геномное редактирование, при этом слабо знакомы с реальными задачами и вызовами, которые стоят перед сельхозпроизводством – дефицитом удобрений, пестицидов, заморозками, засухами и т. д. Таких специалистов в стране огромный дефицит. Оборудование можно закупить, а вот собрать в одном месте хороших исследований[Д1] , организовать и мотивировать общей идеей – это более сложно и важно. Сейчас мы нацелены на то, чтобы этот недостаток преодолеть. Стоит задача – создать новые лаборатории, работающие в сфере генетики и микробиологии.
О востребованности специалистов и перспективах «Сириуса»
− Сегодня специалисты в микробиологии и генетике чрезвычайно востребованы. Агропромышленные предприятия, медицина и фармакология, производство вакцин, криминалистика и другие отрасли. Современные специалисты должны быть вооружены глубокими знаниями в самых разных областях. Здесь, в «Сириусе», мы стараемся их дать по классического стандартам биологического факультета Санкт-Петербургского университета, в котором один из лучших профессорско-преподавательских составов в стране дает[Д2] базовое фундаментальное биологическое образование. Важен высокий уровень здешней инфраструктуры, приборов, помещений, потому что работа современного генетика настолько специфическая, что в лаборатории даже воздух должен быть специально подготовлен. Думаю, через некоторое время мы наладим сетевое обучение, и наши выпускники будут получать сразу два диплома – Санкт-петербургского университета и НТУ «Сириус». Также можно говорить о создании в перспективе на базе «Сириуса» научной школы. Здесь уже работает ряд выдающихся ученых – академики Е.И. Рогаев, С.А. Недоспасов, которые ведут магистерские и аспирантские образовательные программы.
Справочно:
Тихонович Игорь Анатольевич – профессор, доктор биологических наук, член отделения сельскохозяйственных наук РАН, член Экспертного совета Университета «Сириус», декан биологического факультета СПбГУ.
Научные интересы: почвоведение, физиология и микробиология растений, биоагроценозы, генетический контроль симбиотических взаимоотношений растений и микроорганизмов.
