Зачем проект SynMoss выращивает мох с синтетическими генами

Китайские исследователи разработали способ выращивать особым образом модифицированный мох, то есть живые растения с отчасти синтетическими генами. Об успехах научного проекта его участники сообщили в журнале Nature Plants. Коллектив, состоящий из биологов, микробиологов, исследователей растений и разработчиков посевного материала, создал мох с клетками, содержащими частично искусственные хромосомы. Утверждается, что таким образом удалось получить живой организм с прежними свойствами.


Над созданием растений с синтетическими генами и прежде трудились несколько исследовательских проектов. Как известно, генетических модификациях в растениях добиваются с какими-то утилитарными или экологическими задачами. Так, растения пытаются запрограммировать, например, на максимальный рост пищевой массы, или на повышенную выработку кислорода, или с целью потреблять из воздуха как можно больше углекислого газа. Так, в 2023 году одна из групп исследователей изобрела способ до половины генома дрожжей собрать из генов искусственного происхождения. Но дрожжи как родственники растений под большим вопросом, да и слишком просты.

В своём исследовании команда из Китая, что называется, повысила ставку. Учёные заменили гены мха материалом, созданным в лаборатории. Суть достижения в том, что мох, представитель высших растений, генетически намного сложнее дрожжей, которые относятся к одноклеточным грибам. Научный проект назвали SynMoss, что можно перевести как «Синтетический мох».

Исследователи из КНР выбрали мох потому, что отдельная его клетка может размножиться так, что в итоге получается полноценный экземпляр растения. У мха к тому же всего лишь 26 хромосом. Учёные начали проект с того, что стали удалять из генома, то есть полного комплекта всех генов, участки, без которых, растение могло бы обойтись, развиваясь и дальше. Они также удалили транспозоны, в которых не было необходимости. Так называют участки ДНК, способные к передвижению (транспозиции) и размножению в пределах генома. Транспозоны также известны под названием «прыгающие гены», их считают примерами мобильных генетических элементов.

Затем в геном добавили метки, которые впоследствии позволили бы легко обнаружить в будущем крупном растении синтетические участки. Учёные также внесли изменения в генетический код растения, остановив выработку определённого белка и поменяли ряд других «настроек», как они это обозначили. В целом в результате такого вот редактирования генов хромосомы «укоротились» более чем наполовину.

Затем, на предпоследнем этапе проекта, исследователи добавили в геном ранее созданную синтетическую структуру. А после им осталось лишь дать модифицированной клетке мха делиться и разрастаться до масштабов полноразмерного растения.

Наблюдения показали, что растение получилось с виду вполне нормальным. Его масса и форма были средними, а процессы воспроизводства протекали, как у обычного мха за пределами лаборатории. И модифицированный мох оставался таким же устойчивым к повышенному содержанию соли и другим неблагоприятным факторам окружающей среды.

Зачем же понадобился этот дорогостоящий дизайнерский мох, с удалёнными участками генома, без которых он смог обойтись? Как известно, ещё в 2017 году одобрение импорта генетически модифицированных сельскохозяйственных культур занимал в КНР от полутора до шести лет. При этом тамошние контролирующие органы рассматривают исключительно культуры, одобренные в стране-изготовителе для тех же целей. По всей видимости, в Китае ставят амбициозные задачи добиться независимости от зарубежных поставок. А мох, как уже нам известно, показался относительно простым растением для начала собственных исследовательских программ.