Исследование генома ячменя как научная задача

Для чего генетикам нужно изучать разнообразие белков и ДНК ячменя? Зачем они разрабатывают системы генетических маркеров и чем могут помочь следственным органам? Правда ли, что производство качественного пива неразрывно связано с работой генетиков? Об этом нам рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории генетических основ идентификации растений Института общей генетики им. Н.И. Вавилова, доктор биологических наук Андрей Анатольевич Поморцев.

– Расскажите, пожалуйста, какую работу в своей лаборатории вы проводите?

– Здесь идет работа по двум культурам – по пшенице и по ячменю, но наша группа занимается как раз ячменем. В частности, генетикой и изучением разнообразия, или полиморфизма запасных белков зерна ячменя. Работа эта начиналась очень давно, еще в конце 70-х годов в Селекционно-генетическом институте в городе Одесса, где я был в аспирантуре. Ну и теперь она продолжается здесь. К настоящему времени очень хорошо изучена генетика этих белков. И оказалось, что эти белки по своему разнообразию являются уникальными. По мнению некоторых зарубежных авторов, они даже не уступают по своей информативности многим ДНК-вым маркерам.

– С какой целью выполняется вся эта работа?

– Во-первых, это чисто научный интерес. Культурный ячмень считается практически первой культурой, одомашненной человеком. При этом существует как минимум одиннадцать гипотез, где этот ячмень был введен в культуры. Варианты захватывают колоссальную территорию – от Марокко до Тибета. Периодически всё это  опровергается, появляются новые гипотезы, но реальных представлений у нас до сих пор нет.

– Ну а то, что он был первый – это точно?

– Согласно археологическим находкам – да.

– Почему именно ячмень стал пионером в окультуривании растений?

– Видимо, проще всего это было сделать, ведь, скажем, в диком виде пшеницы как таковой нет. Сейчас гексаплоидную пшеницу выращивают – ее в диком виде не встретишь. А ячмень – диплоид, и у него был дикий предшественник – это  Hordeum spontaneum. У него было довольно крупное зерно, и он занимал определенный ареал, где были его большие заросли. А окультуривание произошло так. Введение в культуру определяется практически одной простой мутацией. Если у диких злаков колосовой стержень просто распадается при созревании, для того чтобы зерновки могли разлететься и потом уже внедриться в землю и дать новый урожай, то у культурных этот колосовой стержень неломкий. Созрела, скажем, пшеница или ячмень; соответственно, это все не ломается, можно запускать комбайн, или серпами, как это было в начале, жать. И всё это не осыпается. И это – мутация всего лишь одного гена. Как только эта мутация произошла, появился жесткий колосовой стержень – соответственно, это уже не дикарь. И выжить сам по себе он уже не сможет, потому что не будет разлетаться, колос будет оставаться на поверхности. Даже если зерно прорастет, корешки высохнут, и всё погибнет.

Все эти знания, приобретенные при изучении полиморфизма, позволили прийти к выводу, что это разнообразие можно использовать в лабораторном сортовом контроле. Например, для идентификации сортов ячменя, определения примесей других сортов. Это называется «сортовые качества».

У нас в стране принят Федеральный закон о семеноводстве, который предусматривает введение лабораторного контроля в семеноводческий процесс. Этому контролю должны подлежать все семена, которые поступают в оборот. Но реально сейчас это происходит далеко не всегда. Основные методы сортового контроля – полевые методы. Это, прежде всего, апробация, то есть определение качества по морфологическим признакам. И второе – это грунтовой контроль. Но беда заключается в том, что в этих полевых оценках вы можете вырастить прекрасный, чистый урожай, но если вы, например, подогнали в поле нечищеный комбайн со следами семян другого сорта, то появится сортовая примесь. При подработке зерна на току, бывает, путают партии, нашивают не те этикетки. Допустим, сорт «Грейс», а на самом деле это какой-нибудь «Квенч» или еще что-то.

– Неужели всё это действительно важно?

– Смотря для чего. Семеноводы этими вещами мало интересуются, но очень сильно интересуются пивовары, потому что есть сорта специально пивоваренные. Они обладают определенными качествами. Есть сорта кормовые, и есть сорта, которые используются для приготовления, скажем, круп. Например, перловая или ячневая крупа. Из кормовых сортов сварить нормальное пиво практически невозможно. Пивоваренные сорта тоже различаются между собой по характеристикам. Сначала нужно получить солод, а потом уже с этим солодом работать дальше, сусло получать и так далее.

Генетики зашли так далеко, что созданы сорта, которые позволяют экономить на производстве пива. Скажем, есть такой фермент у ячменя – липоксигеназа, который способствует быстрому старению пива, и для его инактивации нужно прогревать сусло до 70 градусов. Появились сорта, где генетически заблокирована активность этого фермента. В принципе, греть сусло не надо. Это колоссальная экономия электроэнергии. Но если туда попадает примесь обычных сортов, то там этот фермент активен, и он будет работать. Эти примеси могут свести на нет все преимущества. Поэтому пивоварам и нужен лабораторный сортовой контроль. И мы приходим им на помощь. Наша лаборатория – единственная в нашей стране, ведущая такого рода работу.

– В чем заключается ваша работа?

– Наша методика утверждена Научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства. С 2000 года мы были аккредитованы в системе добровольной сертификации от Россельхозцентра. Сейчас, правда, эта система подлежит упразднению. Что будет дальше, мы не знаем, но продолжаем работать. Каждый год мы делаем разное количество партий – от 90 до 600. В среднем получается где-то порядка 400 партий в год. Сейчас мы подготовили статью по результатам сортового контроля за последние пять лет. Оказалось, что среди исследованных партий у нас от 11 с лишним до четырех с лишним процентов – это партии, которые не соответствуют заявленным сортам в документах. То есть, заявлен один сорт – а на самом деле это или другой сорт, или смеси сортов.

– Это ведь довольно много?

– Это много. Причем во всех этих случаях ни одного зернышка заявленного сорта не обнаружено. Это то, что мы называем «не соответствующий». За последние пять лет таких партий, не соответствующих заявленным сортам, более 170 тысяч тонн! Стоимостью, если пересчитать на цену партий пивоваренного ячменя, более 1,5 миллиардов рублей. Можете себе представить? Это не значит, что зерно, которое не соответствует заявленным сортам, будут топить в море или зарывать в землю.

– А что с ним делать?

– Оно будет продаваться как фураж или как не соложеное сырье, но это уже совсем другие цены.

– Сколько пивоваренных компаний с вами сотрудничают?

– Мы работаем со многими производителями пива. Некоторые пивоваренные компании сами не производят солод – они его покупают. Есть солодовенные заводы, которые не производят пиво, они производят только солод и продают пивоваренным компаниям. А есть производители пивоваренного ячменя. Если их всех посчитать, у нас более 150 партнеров от Калининграда до Дальнего Востока. Кроме этого, мы работаем еще и со следственными органами.

– Каким же образом?

– Мы проводим экспертизу. Когда воруют, скажем, ячмень, то к нам обращаются следователи. Скажем, один говорит: у меня этот сорт украли; другой говорит: нет, у меня. Третий заявляет: я ничего не крал, у меня другой сорт. Наша задача в этой ситуации –провести анализ и сказать, какой сорт имеет место в действительности. Года три назад раскручивали дело, где были задействованы две области. Нам удалось восстановить цепочку, кто, у кого, где и что украл. Хотя бывает непросто.

– Много украли?

– Нам не сообщают деталей и результатов следствия. Наша задача – провести экспертизу.

– Ну а спасибо-то хоть говорят?

– Иногда говорят.

– Может быть, хотя бы производители пива вас благодарят, угощают своей продукцией?

– Мы с ними работаем по договорам. Если все они будут нас угощать пивом, мы все сопьемся, и очень скоро.

– Кстати, тема пивного алкоголизма стоит очень остро в нашей стране.

– Это как с болезнями. Вы побеждаете одну болезнь, и вместо нее приходит другая. В сельском хозяйстве ровно так же: вы вводите сорта, устойчивые к тем или иным возбудителям, всё, кажется, замечательно, но вдруг появляется нечто новое, которое занимает эту нишу. У человека всё то же самое. И с алкоголизмом будет так же. Никуда он не денется. Всегда будет процент людей, склонных к этому заболеванию. Пиво ли сделает их такими или водка – неважно. И это тоже, между прочим, генетика. Наша задача – сделать так, чтобы пиво было качественным. Это как водка: если уж пить, то хорошую, а не паленую. Решить проблемы алкоголизма путем повышения цен нельзя. Повысят цены – начнут пить бормотуху, будут травиться.

– Ну и тем более введением сухого закона.

– Это просто глупость. Поэтому лучшее, что мы можем сделать, – повышать качество алкогольных напитков и культуру их употребления.