Работа началась в рамках японского научно-исследовательского проекта, но потом разрослась до международных масштабов и превратилась в один из ключевых инструментов для приближения второй "зеленой революции". Исследователи и ресурсы многих стран сделали возможным завершить Международный проект секвенирования генома риса в 2005 год и представить "карту" генетического состава риса. Эта карта позволит селекционерам ускорить программы выведения новых сортов и разрабатывать более неприхотливые сорта риса, а фермерам - улучшить методы выращивания и продлить сельскохозяйственные сезоны. Кроме того, ученые смогли использовать полный геном риса для дальнейших исследований других злаков.

Древняя китайская пословица гласит: "Драгоценности - это не жемчуг и нефрит, а пять зерен, из которых самое ценное - зерно риса". Действительно, судя по тому, сколько риса ежедневно потребляется во всем мире, рис по своей ценности превосходит жемчуг: примерно 50% жителей планеты каждый день едят рис. Для многих из них рис - главный, а иногда и единственный, источник калорий.

Возможность поставлять имеющий большую питательную ценность рис в достаточных количествах очень важна для удовлетворения потребностей мирового населения. В то время как обычное растениеводство значительно увеличило объем производства риса, совместные международные усилия позволили глубже изучить геном риса, который сулит создание сортов риса с еще большей урожайностью и сопротивляемостью заболеваниям.

ВТОРАЯ "ЗЕЛЕНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ"

За последние 40-50 лет ученым удалось добиться значительных результатов в повышении урожайности, сопротивляемости вредителям и питательности не только риса, но и других сельскохозяйственных культур. Они достигли этих результатов, используя методы обычного растениеводства, включающие в себя генетические гибриды, полученные путем скрещивания различных сортов растений и селекции наиболее желательного потомства. Эта фаза улучшений в сельскохозяйственном производстве получила название "зеленой революции", а Норману Борлаугу, одному из ведущих генетиков, в 1970 году была присуждена Нобелевская премия мира за достижения в улучшении сельскохозяйственного производства.

Однако в XXI веке рост численности мирового населения при сокращении площадей сельскохозяйственных угодий приведет к серьезным продовольственным проблемам. Таким образом, необходима вторая "зеленая революция".

Одним из инструментов, способных приблизить эту вторую "зеленую революцию", стала сейчас геномика, которая изучает гены организма и их роль в его росте и развитии. Геномика сделала крупный шаг вперед примерно 10 лет назад, когда исследователям из американского Института геномных исследований удалось определить полную последовательность (карту генетического состава) микроорганизма Haemophilus influenzae - бактерии, которая вызывает грипп. Методы, разработанные в этом институте, сейчас широко используются для определения генетического состава самых разных типов организмов, включая животных, растения и грибы.

ПРОЕКТ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ГЕНОМА РИСА

В начале девяностых годов XX века японские ученые начали исследование секвенирования генома риса. В 1998 году в целях ускорения этой работы и использования международного опыта группа ученых из нескольких стран во главе с японскими исследователями приступила к реализации Международного проекта секвенирования генома риса. В рамках этого проекта, который финансировался многими странами, включая Японию, Китай, Корею, Таиланд, Индию, Францию, Бразилию, Тайвань и США, сотни ученых во всем мире внесли свой вклад в секвенирование генома риса. Международное сотрудничество позволило обеспечить разделение труда и распределение затрат между участниками. Оно также позволило странам внести свою долю в проект и получить признание за секвенирование части или всей хромосомы. Проект был завершен в декабре 2004 года, а его результаты были опубликованы в августе 2005 года.

Ученым удалось идентифицировать свыше 37 тыс. генов в геноме риса - больше, чем количество генов в геноме человека. Проведенный в рамках этого проекта анализ других последовательностей генома риса привел к идентификации более 80 тыс. новых генетических маркеров - генов, создающих распознаваемый признак, - что позволит селекционерам ускорить реализацию их программы выведения новых сортов и создать более неприхотливые сорта риса.

Еще до завершения проекта генома риса его участники сообщали о сделанных ими открытиях, и ученые во всем мире смогли использовать эти результаты в целом ряде биологических исследований растений. Одним из таких открытий стал важнейший ген, участвующий в управлении временем цветения риса. От продолжительности дня - количества часов светлого времени суток по отношению к продолжительности темного времени суток, которое изменяется от сезона к сезону, - зависит время цветения риса, а значит и время завязывания семян. Выявив механизм управления временем цветения, ученые теперь могут попытаться создать сорта риса, зацветающие раньше, что продлит вегетационный сезон для фермеров.

БОЛЕЕ ШИРОКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

Рис не только играет значительную роль в мировом сельском хозяйстве, но и имеет большое значение для науки. Известно, что приматы, такие как человек и шимпанзе, имеют схожие гены и геномы. Аналогичная связь наблюдается между рисом и его близкими родственниками - злаковыми, такими как пшеница, маис, ячмень, овес, сорго и просо. По техническим и финансовым причинам полная последовательность генома известна только для риса. Но, учитывая близкие родственные связи между злаковыми, ученые, работающие с другими злаковыми, смогли использовать в своих исследованиях геном риса. Так, ученым удалось использовать последовательность генома риса для идентификации одного из ключевых генов ячменя, ответственного за сопротивляемость грибковому патогену, вызывающему заболевание, известное как настоящая мучнистая роса.

Польза от реализации проекта секвенирования генома риса несомненна:

• По мере разработки новых, более выносливых видов сельскохозяйственных культур и ускорения изучения базовой биологии растений страны смогут лучше удовлетворять потребности растущего населения в XXI веке.

• Совместная работа в рамках международного проекта секвенирования генома риса показала, какие значимые научные открытия могут быть сделаны, когда эксперты со всего мира имеют доступ к исследованиям друг друга.

• Этот проект показал, что современные научные усилия не должны охватывать только высокоразвитые страны и что совместные международные исследования помогают менее развитым странам приобретать передовые технологии.

• Опыт этого проекта, вероятно, приведет к новым начинаниям с еще большим акцентом на международное сотрудничество. Начало этому уже положил Международной консорциум функциональной геномики риса, в рамках которого ученые разных стран работают над расширением знаний о 37 тыс. с лишним генных функциях риса для удовлетворения растущих потребностей в нем.

ГОСУДАРСТВЕННО-ЧАСТНЫЕ ПАРТНЕРСТВА

Разумеется, реализация проекта секвенирования генома риса была непростой задачей, и на этом пути встречались различные препятствия. Крупнейшей проблемой было то, что наряду с этим проектом, параллельные усилия по секвенированию генома риса проводились двумя крупными международными агропромышленными предприятиями, "Мансанто" и "Сингента", и Пекинским институтом геномики в Китае. В дальнейшем участники международного проекта сотрудничали с компаниями "Мансанто" и "Сингента", создав весьма продуктивное государственно-частное партнерство. Это партнерство обеспечило включение данных частного сектора в результаты государственных научных исследований.

Польза от реализации проекта намного превзошла все издержки. Успешное завершение международного проекта секвенирования риса не только предоставило бесценный ресурс для мировых ученых и фермеров, но и продемонстрировало, что международное научное сотрудничество продуктивно и служит более крупным целям, чем первоначально предполагалось. Разумеется, международное сотрудничество следует рассматривать как жизнеспособную стратегию и при реализации других крупных научных проектов.

Мнения, высказываемые в этой статье, не обязательно отражают взгляды или политику правительства США.