Об этом пишет The Economist: «Когда Норман Борлоуг переехал в Мексику в 1944 году, 60% потребляемой в стране пшеницы импортировалось. Правительство хотело производить достаточно основного продукта внутри страны, чтобы удовлетворить спрос, поэтому на деньги Фонда Рокфеллера оно начало Программу кооперативных исследований и производства пшеницы и попросило Борлоуга возглавить ее.
Борлоуг и его команда в течение следующих 20 лет проводили селекционные программы, сначала для повышения устойчивости мексиканской пшеницы к болезням, а затем для увеличения ее урожайности - в основном путем выведения более коротких растений, которые не падали в условиях активного внесения минеральных удобрений. К 1963 году около 95% пшеницы, посеянной в Мексике, были борлоуговскими, урожайность выросла в шесть раз, опыт переняли Индия и Пакистан, чтобы прокормить быстрорастущее население. В 1970 году Борлоуг был удостоен Нобелевской премии мира.
Селекция сельскохозяйственных культур остается кропотливым делом. Генетики растений должны решить, какие признаки они ищут, скрестить растения, которые, по-видимому, обладают ими, провести ряд полевых испытаний и подождать, чтобы увидеть, являются ли их новые растения улучшением. Взаимодействие между генами растения и погодой, состоянием почвы и десятками других экологических переменных, в которых оно растет, является сложным. Выяснение того, какая генетика подходит для каких условий, может занять десятилетия, как это было с Борлоугом в Мексике.
Поэтому компания Heritable Agriculture, которая в декабре отделилась от X лаборатории Google LLC, самостоятельного подразделения холдинга Alphabet, стремится ускорить процесс. Идея заключается в том, чтобы использовать искусственный интеллект (ИИ) для прогнозирования в заданной среде генетических улучшений по урожайности, вкусу, питательной ценности и фотосинтетической способности. Программное обеспечение, которое это делает, было обучено на базе данных, которую сотрудники Heritable собирали последние шесть лет.
Данные описывают, как различные комбинации генов растений ведут себя в конкретных почвенных и погодных условиях, какие гены экспрессируются и какие концентрации различных метаболитов присутствуют при росте данного растения. Ученые обработали данные примерно из 14 000 образцов, взятых из полевых испытаний, проведенных в Небраске, Висконсине и Калифорнии с семью различными культурами. После того, как желаемая генетика для данной среды определена, другая модель определяет кратчайший путь селекции, чтобы достичь этой генетики, на основе растений, доступных данному селекционеру.
Брэд Замфт, соучредитель Heritable, говорит, что система компании может вывести урожай с правильной генетикой для достижения желаемого признака всего за один год. Он представил данные, подтверждающие подход Heritable, на конференции по геному растений и животных в Сан-Диего 13 января. Было показано, как программное обеспечение фирмы можно использовать для быстрого выведения кукурузы с точным контролем времени для цветения. Heritable сообщает, что уже использовала свое программное обеспечение для выведения растений с определенными свойствами для клиентов (не раскрывая информации о заказчиках), включая более вкусные листовые зеленые овощи. «Традиционная селекция сельскохозяйственных культур слишком медленная и дорогая, чтобы обеспечить все те прекрасные вещи, которые, как говорят синтетические биологи, мы сделаем: фиксация азота, устойчивое лесное хозяйство, еда как лекарство, улавливание углерода», - говорит доктор Замфт.
Другие биотехнологические компании, такие как Inari, базирующаяся в Кембридже, штат Массачусетс, фокусируются на редактировании геномов, чтобы помочь селекционерам настроить свои культуры на более высокую урожайность. Они в основном сосредоточены на крупномасштабных промышленных культурах, таких как кукуруза и соя. Pivot, базирующаяся в Беркли, штат Калифорния, продает продукты, которые предназначены для улучшения микробиомов почвы, разработанные на основе последовательностей геномов микробов в данном поле. За последние десять лет сельскохозяйственные биотехнологические компании привлекли около 40 млрд долларов венчурного капитала.
Разница между этими компаниями и подходом Heritable, по-видимому, заключается в преимуществе у Heritable по «продвинутому гуглингу» процесса селекции, позволяя искать и исследовать большее количество возможных генетических комбинаций для данной культуры с сокращением затрат на исследования, что было невозможно ранее.
Другое отличие - это культуры, на которых сосредоточена Heritable. Доктор Замфт и его коллеги сдержанно относятся к тем культурам, к которым они сначала применяют свою программу вычислительной селекции, и к тем признакам, которые они попытаются улучшить. Их приоритетом являеются менее индустриальные культуры, такие как ягодные, зеленные культуры, некоторые зерновые и бобовые. «Овес, ячмень, рожь, нут, бок-чой, авокадо и виноград: представьте, если бы у всех них был такой прирост, какой мы наблюдали у кукурузы за последние 100 лет», - говорит доктор Замфт.
Если технология может снизить стоимость разведения, то большее количество растений можно будет адаптировать к большему количеству сред. Например, относительно бедные фермеры в развивающихся странах могли бы тогда разводить и использовать растения, которые предназначены для их нужд. Это будет особенно полезно, поскольку основные культуры сталкиваются с давлением изменения климата, которое происходит слишком быстро для того, чтобы традиционная селекция могла адаптироваться.
Heritable также надеется применить свои вычислительные мощности к разведению деревьев и, таким образом, к управлению лесами. Местные деревья можно было бы разводить так, чтобы их урожайность древесины стала конкурентоспособной с промышленной сосной, тем самым увеличивая биоразнообразие. Фирма уже работает с ArborGen, поставщиком саженцев, для улучшения ладанной сосны.
Heritable также представляет собой новый подход Alphabet к росту компаний, которые вынашиваются в рамках ее подразделения X. Некоторые из них были поглощены Google, как Google Brain, компания ИИ, основанная в 2011 году, другие стали независимыми, работающими под корпоративным зонтиком Alphabet, как Waymo, компания по производству беспилотных автомобилей. Несколько компаний, как Heritable, пользуются поддержкой подразделения X, которое выделяет эти компании и привлекает деньги от венчурных капиталистов за пределами Alphabet , что дает возможность работать независимо. Как отметили в Heritable, «агрогуглинг» продвигается вперед с хорошими результатами, которыми был бы горд и Борлоуг».
По статье, опубликованной www.economist.com.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
