От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день - Анастасия Волчок

Биотехнологи тоже стали активнее искать методы для поддержания популяции пчел. Их исследования, среди прочего, направлены на поиск лекарств, которые сократили бы смертность насекомых от распространенных болезней. В 2020 г. в журнале Science вышла статья, где c клещами Varroa предлагалось бороться с помощью генетически измененных бактерий кишечной микрофлоры медоносных пчел Snodgrassella alvi[69]. Эти симбионты влияют на экспрессию генов у насекомых и помогают им убивать паразитов. Авторство другого проекта принадлежит микологу Полу Стемецу – владельцу многомиллионной компании Fungi Perfecti, продающей продукты из грибов. Он убежден, что ответы на многие глобальные проблемы можно найти, изучая грибное царство, в том числе его псилоцибиновых подданных[70].

Стемец предположил, что грибные экстракты способны повлиять на восприимчивость пчел к различным вирусам. Он решил добавлять в еду для насекомых немного экстрактов из грибов, разлагающих древесину. Перед этим Стемец долгое время занимался исследованием подобных препаратов с точки зрения их влияния на здоровье человека, а потому надеялся, что идея может сработать. Так и оказалось. Кормление пчел однопроцентными экстрактами трутовика настоящего (Fomes fomentarius) и ганодермы (Ganoderma) в 80 раз снизило у насекомых заболеваемость вирусом деформации крыла. Растворы оказались крайне эффективны также против вируса озера Синай. Результаты превзошли все ожидания. Статья Стемеца и его коллег была принята все в том же Science[71].

Наконец, на помощь пчелам приходят искусственный интеллект и машинное обучение. Существуют такие стартапы, как Beewise, где пчел помещают в умные ульи, которые оснащены камерами и способны неустанно следить за состоянием пчелиной семьи, корректируя условия ее обитания или распыляя при необходимости нужные лекарства. А если пчелы все же не будут справляться с опылением, их могут заменить искусственные опылители: миниатюрные летающие роботы или многопалые механические руки. Подобные проекты пока находятся на ранних стадиях разработки. Сделать умные дроны, которые станут работать не хуже пчел, очень сложно, если вообще возможно[72]. Пока использование робоопылителей представляется перспективным в помещениях: на вертикальных городских фермах, где растения живут скученно, а среда приближена к лабораторной.

Хорошо бы, конечно, чтобы пчел не пришлось заменять, но для их спасения недостаточно точечных действий. Должен кардинально измениться сам подход к хозяйствованию. Защищать от пестицидов следует не только медоносную пчелу, но и всю биосферу.

Изобретают вертикальные умные фермы

Закрытые фермы с многоярусной посадкой удобны не только при искусственном опылении. Урбанизация и постоянное расширение мегаполисов подталкивают производителей свежих овощей к тому, чтобы искать новые способы обеспечивать людей продуктами. Подтверждение тому – превращенные за последние 10 лет из футуристических картинок в реальность автоматизированные предприятия, где вместо грядок растения располагаются на вертикальных стеллажах без земли, под светом фитоламп, снабжаемые питательными растворами.

Уход от традиционного землепользования в сторону гидро– и аэропоники, когда растения не нуждаются в почве, а все процессы выращивания контролируются дистанционно с помощью компьютерных программ, действительно имеет свои преимущества. Свежий салат с такой фермы гораздо быстрее попадает в супермаркет, его не нужно опрыскивать против вредителей (насекомых в закрытых помещениях нет вообще или их очень мало), урожай созревает круглый год, а построить ферму при желании можно почти где угодно, даже в подвале. Экономически такой подход тоже себя оправдывает. Технология приживается в самых разных регионах, включая и Россию. Компания iFarm (резидент инновационного центра «Сколково»), например, уже не один год снабжает зеленью крупных ритейлеров, а в 2021 г. запустила собственное производство земляники в Новосибирске. Кустики там опыляют шмели, живущие в специально построенных для них ульях. Среди крупных сити-ферм в Москве – Urban Farm, «Местные корни» и «РусЭко» (свое первое производство компания открыла в здании старой табачной фабрики у метро «Домодедовская»).

Простую вертикальную ферму для салатов или микрозелени несложно организовать и у себя дома. Достаточно купить комплект из стеллажа, LED-ламп, системы капельного полива и датчиков влажности. Для увлеченных сити-фермеров существуют специализированные магазины – гроушопы, где консультанты помогут с выбором оборудования.

Конечно, если хочется настоящего хайтека, придется раскошелиться. Стоимость умных «гроубоксов» – цифровых теплиц, которыми можно управлять с телефона, – начинается с полумиллиона рублей. Обычно их устанавливают у себя на кухнях большие рестораны или загородные отельные комплексы.

Если говорить о влиянии закрытого растениеводства на экологию, то вертикальные фермы неплохи, хотя и не лишены недостатков. Они расходуют мало воды и не связаны с обеднением или деградацией плодородных почв, но сильно зависят от минеральных удобрений и требуют много электроэнергии. И все же, судя по всему, в ближайшем будущем число хозяйств нового типа будет расти.

Пока таким способом выращивают в основном травы, листовые овощи, а также ягоды и съедобные цветы (настурцию, анютины глазки, календулу, цветки цукини и др.). Злаки или корнеплоды посадить в горшочки с капельным поливом не получится. Между тем новая селекция уже задумалась о сельскохозяйственных растениях с архитектурой, подходящей для выращивания без грунта, в ограниченном пространстве. Будущие сорта должны давать большие урожаи при компактных размерах растений, цикл роста у них тоже желательно уменьшить. Тогда эффективность закрытых городских ферм вырастет в разы[73].

Биологи также постоянно экспериментируют с режимами выращивания. Для каждой культуры или сорта можно найти оптимальные параметры, при которых растение будет чувствовать себя лучше и давать наибольшее количество плодов. Регулируя режим освещения и изменяя спектр света, можно влиять и на качество зелени, например значительно увеличивать накопление пряными травами эфирных масел[74].

Строят неприступные хранилища семян в Норвегии, Якутии и… на Луне

Новый сорт, эффективная и экологичная подкормка и место для выращивания – все это важно. Но любое растениеводство начинается с семечки. А потому символичным будет закончить эту главу рассказом о ней. Точнее, о том, как важно это семечко сберечь.

В современных условиях, когда промышленное земледелие сосредоточивается на малом количестве сортов, а изменения климата становятся все более заметны, растет значение семенных фондов, или банков семян. Это учреждения, в которых ученые занимаются сохранением генетического разнообразия растений. Они хранят семена самых разных сельскохозяйственных сортов, включая старинные, а еще – семена диких видов, многие из которых скоро могут исчезнуть.

Семена в хранилищах лежат на стеллажах в охлаждаемых помещениях или плавают в ванночках с жидким азотом. Жизнь семени в холоде, при минусовой температуре, заметно продлевается. При –18 °C некоторые виды могут сохранять всхожесть несколько сотен лет, тогда как в природе погибают через пять лет или быстрее. И все же жизнеспособность образцов нужно время от времени проверять. Каждые 7–10 лет семена из коллекций проращивают, чтобы удостовериться,