На поле в английской сельской местности растет новый источник рыбьего жира. Компания Rothamsted Research в Хартфордшире, Великобритания, недавно начала полевые испытания растений льна камелины ( Camelina sativa ), генетически модифицированных для производства длинноцепочечных жирных кислот омега-3 - основного компонента «рыбьего жира».
Связанный контент
- Что убедит людей в том, что генетически модифицированные продукты в порядке?
- Еда, модифицированная еда
Полевое испытание получило одобрение в апреле от Департамента по окружающей среде, продовольствию и сельским делам (DEFRA), административного органа Великобритании, который регулирует генетически модифицированные культуры, и исследователи будут собирать свой первый урожай в этом или следующем месяце. Для Великобритании это большой шаг; на самом деле, это первое испытание в своем роде. DEFRA одобрила только пять генетически модифицированных (GM) растений для полевых испытаний, и это первое с повышенной питательной ценностью.
В то время как некоторые настороженно относятся к таким генетически модифицированным организмам, которые попадают в рацион человека, другие рассматривают это как часть тенденции использования ГМ-растений для повышения устойчивости пищевых продуктов и лекарств, богатых питательными веществами. В этом случае GM Camelina может сделать рыбоводство более устойчивым, а рыбу - более питательной.
Видите ли, рыба на самом деле не делает рыбий жир. То, что мы называем рыбьим жиром, - это длинные цепи омега-3 полиненасыщенных жирных кислот. Эйкозапентаеновая кислота (EPA) и докозагексаеновая кислота (DHA) являются двумя наиболее важными жирными кислотами для питания человека и связаны со здоровым функционированием мозга и уменьшением воспаления (хотя пока неясно, приводят ли эти преимущества к здоровью сердца, как утверждают многие ). Водоросли и грибы естественным образом производят эти длинные цепи, а рыба питается микробами или более мелкими организмами, которые питаются микробами.
В океане масла продвигаются по пищевой цепи в более крупную рыбу. Таким образом, у дикой рыбы будет рыбий жир, накопленный из пищи, которую он съел.
Однако на рыбных фермах это совсем другая история. «Большая проблема заключается в том, что рыбоводство зависит от этих рыбьих жиров в качестве сырья», - говорит Джонатан Нейпир, ведущий ученый по делу Ротамстеда.
Без богатых нефтью источников пищи в океане рыба, выращенная на ферме, «не будет расти как настоящая рыба или дегустировать как настоящая рыба. В его маслах просто не будет нужных жирных кислот », - говорит Колин Лазарус, биолог из Бристольского университета в Великобритании, который не связан с нынешним испытанием. Без масла рыба на ферме также была бы менее питательной, поскольку в ней не было бы жирных кислот омега-3.
Популяции водорослей и фугалов грязные и их трудно поддерживать в больших масштабах, поэтому, к сожалению, самое легкое место для получения рыбьего жира - это другая рыба. Около миллиона тонн рыбьего жира ежегодно добывается из океана, и около 80 процентов из них идет на рыбные фермы и смешивается с фермой.
Если вам кажется немного смешным добывать рыбу из океана, чтобы кормить рыбий жир выращенной рыбой, вы правы. По мере сокращения популяции диких рыб все больше и больше рыбы, потребляемой по всему миру, поступает с ферм. Но чтобы эта рыба была питательной, ей нужна дикая рыба.
Рыбоводческое хозяйство в Норвегии. (Предоставлено пользователем Flickr Yodod) Как менеджеры ресурсов могут остановить этот саморазрушительный стиль? Ответ, по мнению некоторых ученых, лежит в сельском хозяйстве.
Сельское хозяйство требует довольно основных ресурсов - солнечного света, воды и удобрений - и уже имеет инфраструктуру для производства масел, таких как подсолнечное масло и масло канолы. Так почему бы не генетически сконструировать растения для производства рыбьего жира?
«Генетическая модификация может обеспечить более устойчивый путь к выращиванию рыбы для потребления человеком, потому что пылесосить моря, собирать всю рыбу в море, чтобы размолоть ее массы, чтобы добыть рыбий жир для выращивания рыбы в неволе, не является устойчивым упражнение », - говорит Лазарь.
Но как сделать растение, которое производит рыбий жир? Лазар объясняет, что получить растение для производства жирных кислот омега-3 - это всего лишь вопрос резки и вставки всех нужных генов из водорослей в растение. Чтобы произвести желаемую жирную кислоту, вам нужно выяснить, какие гены продуцируют кислоту с правильным количеством атомов углерода и химических связей во всех нужных местах.
«Если у вас есть нужные гены, растение с радостью сделает это за вас», - говорит Лазарь. Например, в 2004 году лаборатория Лазаря срезала и вставила гены водорослей в арабидопсис, небольшое цветущее растение, часто используемое в тестах для наблюдения за биологическими реакциями. После сращивания все растение вырабатывало низкие уровни длинноцепочечных омега-3 и омега-6 жирных кислот.
Команда в Ротамстеде провела последнее десятилетие, пытаясь построить более эффективный завод по производству рыбьего жира. «Это было немного похоже на попытку найти все детали для вашего устройства, а затем, как только вы получите все детали, вы сможете собрать их», - говорит Нейпир.
Растения камелины созданы для идеального сосуда, учитывая их быстрый жизненный цикл и тот факт, что они обычно не скрещиваются и не размножаются с обычными растениями канолы, а это означает, что гены, внедренные в камелину, с меньшей вероятностью генетически загрязняют популяции диких растений. Им удалось генетически модифицировать растения камелины, чтобы они содержали семь генов из водорослей, поэтому они могут производить высокие уровни как EPA, так и DHA.
Эти гены водорослей также требовали некоторой модификации, чтобы сделать их совместимыми с растением. Это потому, что когда гены транскрибируются в клетке, некоторые организмы имеют определенные предпочтения при чтении генетических кодов. Поэтому исследователи настроили гены, чтобы они содержали генетические строительные блоки, предпочитаемые камелиной, а не те, которые предпочитают водоросли.
«Это почти как сглаживание языка, чтобы сделать его лучше в хосте», - говорит Нейпир. Это делает производство омега-3 на заводе более эффективным, производя больше жирных кислот. Затем, используя специальный промоторный ген, исследователи смогли сосредоточить производство этих жирных кислот в семенах растений, что значительно упростило сбор урожая.
Выращивая в теплице, эти растения камелины дают семена, которые содержат 25 процентов омега-3 масел (12 процентов ЭПК и 14 процентов ДГК) и 75 процентов обычного растительного масла. Поскольку рыбные фермы часто смешивают в своем корме растительное масло вместе с рыбьим жиром, чтобы сократить расходы, это полезная комбинация. Исследователи из Университета Стерлинга в настоящее время испытывают корм из теплицы Ротамстед на рыбных фермах.
Следующий логический шаг - проверить, как живут растения при выращивании в поле, а не в теплице. В этом году полевые испытания включают около 1000 растений на участке площадью 100 квадратных метров, и, если все пойдет хорошо, в следующем году они удвоят объем.
Camelina sativa и другие семена масличных культур могли бы обеспечить рыбий жир для водных ферм будущего. (Предоставлено USDA) Испытания будут проводиться каждый вегетационный период до 2017 года. Успехом будет растение, которое растет точно так же, как и в теплице, и вырабатывает такое же количество омега-3.
Если все пойдет гладко, растения могут производить омега-3 жирные кислоты для основного использования рыбных ферм в ближайшие десять лет. Растения могут даже стать источником пищевых добавок для людей - быстро развивающаяся отрасль, хотя наука об их эффективности еще не полностью изучена.
Тем не менее, очевидно, что не все видят генную инженерию. Некоторые опасаются, что посевы могут прийти с неизвестными рисками для здоровья или аллергией. Другие считают, что это не решает проблемы устойчивости аквакультуры.
«Это просто заменит одну проблему, чрезмерное потребление рыбных запасов для кормления рыб, другой дополнительной потребностью в земле для корма для животных, а не для выращивания пищи для людей», - сказала Елена Пол, директор группы GM Freeze. The Guardian в январе, когда были впервые объявлены планы суда.
Группа Ротамстед, конечно, не единственная, кто работает над культурами, которые могут производить омега-3. Команда из Австралии разрабатывает заводы по производству камелины и канолы для производства омега-3 жирных кислот. В США компания Monsanto разработала растение сои, которое вырабатывает омега-3, называемую стеаридоновая кислота. Другие группы также рассматривают в качестве потенциальных хозяев растения льна и индийской горчицы.
Более того, генетические технологии довольно гибки. Исследователи предполагают, что помимо рыбьего жира его можно будет использовать для производства других масел и пищевых продуктов. Использование растений для производства таких препаратов, как фармацевтические препараты и даже пероральные вакцины, вполне возможно.
«Если вы можете получить растение для производства антигена, который производит вакцину, вам, возможно, будет проще транспортировать растение или растительный продукт, чтобы люди могли его просто съесть», - говорит Лазарь.
Изобразите это: Урожай полон вакцины против кори. Конечно, до таких разработок еще далеко, и для того, чтобы стать чем-то близким к реальности, потребуются обширные клинические и экологические полевые испытания.
Но для исследователей потенциал заманчив. Ключевой первый шаг? Плодотворный урожай, когда исследователи Ротамстеда собирают семена рыбьего жира.
