В тандеме с фундаментальной наукой

Bookmark and Share


Селекционно-генетическому институту – Национальному центру семеноведения и сортоизучения – 100 лет
П рикладные разработки, утверждают, без поддержки фундаментальных исследований могут свестись к рационализаторству. В Селекционно-генетическом институте, к счастью, этого не случилось. В 60-е годы прошлого столетия здесь начинают активно заниматься фундаментальными исследованиями в области генетики, физиологии, биохимии растений, биотехнологии, молекулярной биологии, а первопроходцами становятся молодые, увлеченные своим делом ученые. О том, как развивалась фундаментальная наука, насколько она помогла в решении практических задач селекции, и пойдет речь в этой публикации.

Возвращение генетики
Талантливая молодежь, без сомнения, сыграла важную роль в становлении фундаментальной науки в институте. Один из ярких ее представителей – ученый с мировым именем главный научный сотрудник отдела генетики, доктор биологических наук, академик НААН, заслуженный деятель науки и техники Украины Адольф Стельмах.
В 1968 году 27-летний Адольф Фомич – ученик известного академика
ВАСХНИЛ Николая Турбина и к тому времени уже кандидат биологических наук по генетике растений – был приглашен в Селекционно-генетический институт для «повышения генетической грамотности» здешних сотрудников. В течение трех лет он читал лекции, проводил семинары и перестраивал работу отдела генетики на классический манер. Этот отдел был создан еще в 1928 году известным ученым-генетиком Андреем Сапегиным. Но в середине 30-х годов традиционная генетика в СССР практически стала изгоем и была надолго вычеркнута из научного обихода.
– Дело в том, что в стране долгие годы отрицались все законы генетики, а классические, известные во всем мире ученые-генетики, которых преследовали Лысенко и его сторонники, вынуждены были скрываться, – рассказывает Адольф Фомич. – В результате развитие отечественной биологической науки затормозилось на много лет.
Но уже в 60-е годы прошлого столетия в бывшем Союзе созвали всесоюзный семинар, на который пригласили всех традиционных генетиков. Кстати, в нем посчастливилось принять участие и
24-летнему Адольфу Стельмаху.
– На этом семинаре и была принята новая программа по генетике, в соответствии с которой предстояло перестроить и всю аграрную науку, – говорит академик. – Но этот процесс, к сожалению, растянулся на долгие годы.


Сам же молодой ученый не терял времени зря. Его учитель академик ВАСХНИЛ Николай Турбин, отправляя своего ученика в Одессу, дал два совета: начать работу с изучения линий пшеницы с недостающими хромосомами (гены локализованы именно в хромосомах) и разобраться, в чем заключались ошибки лысенковских работ по наследственности, дабы, как принято говорить, вместе с водой не выплеснуть и ребенка.
Уже в те годы Адольф Фомич развернул в институте работу по изучению генетического различия между яровыми и озимыми культурами. Эта работа, по словам ученого, «прозвучала во всем мире», а он стал родоначальником направления в генетике, изучающего типы и темпы развития пшеницы.
Молодые ученые, проведя ряд опытов, разобрались и в сути ошибок, допущенных Лысенко и его сторонниками. Кроме того, были также выявлены погрешности в методах проводимых ими экспериментов.
– Они заключались в неоднородности взятого материала и возможном занесении генов «озимости» из соседних посевов, – считает Адольф Стельмах. – Когда мы сумели это доказать, в бывшем Союзе были прекращены все работы, связанные с лысенковщиной.
Научные исследования шли полным ходом и по другим направлениям. Так, ученому удалось перевести работы с растениями на уровень культуры клеток и тканей в пробирках. Постепенно культуру клеток ученые начали использовать для решения селекционных задач, что возродило к жизни лабораторию биотехнологии. Ныне ее возглавляет доктор биологических наук Светлана Игнатова.
– Направления в работе по генетике растений в корне изменились, равно как претерпела изменения и вся структура института, – утверждает Адольф Стельмах. – Открылись новые лаборатории, отделы, а институт в течение нескольких десятилетий оставался координатором стран – членов СЭВ в сфере селекции, генетики, биотехнологии и молекулярной биологии сельскохозяйственных растений.
Очень важно, что с самого рождения фундаментальная наука была поставлена на службу прикладному направлению. Речь, в частности, идет о построении селекционных программ, когда ученые получили возможность комбинировать нужные признаки будущих сортов злаков не вслепую, а целенаправленно. Благодаря этому они немало преуспели в создании высокоэффективных сортов сельскохозяйственных культур, принесших заслуженную славу Селекционно-генетическому институту.
Более четырех десятков лет отдал институту Адольф Стельмах. Он сумел не только возродить и реабилитировать классическую генетику, но и стать родоначальником целого ряда новых направлений. Заслуга академика еще и в том, что он создал научную школу, не имевшую аналогов ни в бывшем СССР, ни в мире. Ведь не зря же его самого неоднократно приглашали в качестве консультанта в научные учреждения Голландии, Англии, Мексики.
Любой ученый, как известно, силен своими учениками и последователями. Адольф Фомич и в этом немало преуспел. Под его руководством подготовлено шесть докторов и тринадцать кандидатов наук, некоторые уже сами стали именитыми учеными. Как, скажем, заведующий отделом генетических основ селекции института, доктор биологических наук Александр Рыбалка.
– Он изучает наследование признаков разнообразия запасных белков у пшеницы, – отмечает собеседник. – Исследования Александра Ильича помогли, а вернее, способствовали переводу работ лаборатории качества зерна на генетическую основу и превращению этой лаборатории в отдел генетических основ селекции.

Качество зерна и генная биофортификация
Заведующий отделом генетических основ селекции, доктор биологических наук Александр Рыбалка – ученый и впрямь неординарный. В этом убеждаешься уже при первом знакомстве с его работами по селекции пшеницы на качество зерна.
 – Качество зерновых культур, качество питания – наши проблемы, – поясняет Александр Ильич. – Этими же проблемами занимается и наша лаборатория, кстати, единственная в Украине. Мы также «завязаны» на контроле качества сельскохозяйственной продукции, идущей на экспорт. Кроме того, обслуживаем селекционеров нашего института, а также других научных учреждений, проводим научные исследования в поле.
В распоряжении ученых отдела – шесть гектаров земли, на которых создается материал для селекции пшеницы, ячменя, тритикале. Интрига в том, что этот материал используется для выведения нетрадиционных сортов хлебных злаков.
– Уже дана путевка в жизнь трем уникальным сортам пшеницы, предназначенным для производства бисквитных изделий, – говорит Александр Рыбалка. – Два из них районированы в Турции, один – в Украине, но на минимальных площадях. Отдельные новинки пшеницы созданы для получения сока. Свет увидел и первенец чернозерной пшеницы «Чорноброва» – с низкими хлебопекарными качествами, но с повышенным содержанием в зерне белка, витаминов и микроэлементов.
Какой, спросите, смысл в сортах с низкими хлебопекарными свойствами? Ведь из муки такой пшеницы не испечешь пышных, с пористым мякишем булок хлеба, пользующихся спросом у населения. В этом, убежден ученый, и нет никакой необходимости. Оказывается, селекция современных высокопродуктивных сортов хлебных злаков породила серьезную проблему – снижение наряду с ростом урожая содержания в зерне жизненно важных витаминов и микроэлементов. Человеку же для нормального функционирования организма требуется около 60 минералов, 15 витаминов, 12 основных аминокислот и три основные жирные кислоты.
– В белом хлебе, который все очень любят, превалируют вредные для здоровья человека крахмал, клейковина, белки, – рассказывает заведующий отделом. – К сожалению, у большинства людей доминирует философия вкуса, вступающая в противоречие с полезностью. В действительности наиболее полезна полба – дикая пшеница: в ее зерне содержатся все микроэлементы, хотя урожай и невысокий.
Не случайно в последнее десятилетие, акцентирует внимание Александр Рыбалка, этот древний злак, которого не касалась современная селекция, пользуется повышенным спросом среди потребителей, пекущихся о собственном здоровье. А хлеб из полбы на полках ряда европейских стран уверенно вытесняет хлеб, изготовленный из муки современных сортов пшеницы.
Ученый еще рекомендует хлеб, изготовленный из пророщенного зерна пшеницы, то есть без муки и дрожжей.
– Такой хлеб наиболее полезен для здоровья человека, – уверен Александр Ильич. – Он становится еще полезнее, если испечен не в традиционной печи при температуре свыше 220 градусов, а под струей горячего пара, температура которого не превышает 100 градусов. Это, по сути, натуральный, органический продукт, без консервантов, искусственных красителей и ароматизаторов.
Что же в такой ситуации делать ученым? Выход один – создавать новые сорта пшеницы с повышенным содержанием в зерне витаминов и микроэлементов. У нас, поведал Александр Рыбалка, уже имеются конкретные проекты.
– Наиболее радикальный путь улучшения пшеницы, насыщения зерна биологически ценными ингредиентами – современная генная инженерия, – высказывает мнение ученый. – Отдельный ее раздел, направленный на улучшение биологической ценности зерна, получил название генной биофортификации.

А пока на полях превалируют современные высокопродуктивные сорта пшеницы, то наиболее рациональной технологией их выращивания (без существенного снижения биологической ценности зерна), по словам доктора биологических наук, должна стать технология органического земледелия. Оно, как известно, полностью исключает использование любой «химии» и предполагает выращивание урожая на специально сертифицированных угодьях. Органическое земледелие уже взяли на вооружение многие европейские страны. И, в частности, соседняя Польша, где под него отведена половина пахотных земель.
Но на одной только пшенице для коллектива отдела свет клином не сошелся. Не меньшее внимание они уделяют работе с ячменем, в частности, с голозерным зерном. А для выпуска биотоплива, дабы для этих целей аграрии не использовали кукурузу и подсолнечник, предлагают тритикале, не имеющего своей ниши в производстве. Оказывается, из тонны этой культуры можно получить 400 литров чистого спирта и 300 – 320 килограммов ценного кормового шрота. На счету отдела генетических основ селекции немало других интересных проектов и разработок.
Отрадно, что наша земля не оскудела талантливыми учеными, которые вопреки всем трудностям продолжают заниматься современными технологиями и двигать вперед отечественную фундаментальную науку.

С чистого листа
Среди первопроходцев был и ныне известный ученый, заведующий отделом геномики и биотехнологии, доктор биологических наук, академик НААН, заслуженный деятель науки и техники Украины Юрий Михайлович Сиволап. Отработав после окончания Одесского сельскохозяйственного института два года агрономом, он в 1963 году поступил в аспирантуру к тогдашнему директору Селекционно-генетического института Александру Мусийко.
– Александр Самсонович оказался мудрым человеком, делавшим ставку на молодых, – вспоминает Юрий Сиволап. – При нем были заложены новые основы института и осуществлен переход от «лысенковщины» к современным наукам.
Ставка делалась на развитие генетики, физиологии, биохимии, рождалось немало задумок по современной биотехнологии. Это, по словам Юрия Михайловича, был переломный период, когда наука менялась на глазах. Сам он увлекся исследованиями ДНК, ушел работать в лабораторию физиологии растений. Почему выбор пал на ДНК? Дело в том, что изучение ДНК, поясняет он, дает полезную информацию для селекционеров, позволяет по-новому подойти к селекции растений.
Однако вскоре Юрий понял, что знаний недостаточно. Поэтому пришлось вначале поехать на стажировку в Московский государственный университет к академику Белозерскому, который первым в мире исследовал ДНК растений, а затем – во Всесоюзный институт растений, что в Ленинграде.
Но настоящей школой для молодого ученого стала работа в течение года в лаборатории профессора Калифорнийского технологического института Джеймса Боннера.
– В то время были опубликованы книги Боннера по молекулярной биологии, а его лаборатория считалась одной из ведущих в мире, – рассказывает Юрий Михайлович. – Именно здесь я освоил самые современные методы исследования генома (геном – совокупность генов) растений.
Когда ученый вернулся из США домой, в институте появилось новое подразделение – лаборатория молекулярной биологии.
– Это была одна из первых лабораторий в системе ВАСХНИЛ, – уточняет академик. – И первая, где исследовали на современном уровне организацию и изменчивость генома сельскохозяйственных растений. Благодаря специальному финансированию и вниманию советского правительства к молекулярной биологии, лаборатория спустя несколько лет стала ведущей в бывшем СССР.
В лаборатории, по словам собеседника, трудились молодые перспективные ученые, очень преданные науке. Не случайно Селекционно–генетический институт, именовавшийся к тому времени Всесоюзным, по развитию теории селекций растений на молекулярном уровне вошел в ряд ведущих научных учреждений Европы.
Позже лаборатория была трансформирована в отдел, а с 1999 года преобразована в Южный биотехнологический центр в растениеводстве. Спустя двенадцать лет все вернулось на круги своя. Ныне отдел геномики и биотехнологии, который возглавляет Юрий Сиволап, координирует всю биотехнологию сельскохозяйственных растений Национальной академии аграрных наук.
– За сорок лет пройден огромный путь, – подытоживает Юрий Михайлович. – Нами разработаны технологии повышения эффективности селекционного процесса, защищены более трех десятков кандидатских и пять докторских диссертаций.
На счету самого Ю.М. Сиволапа – более 500 научных публикаций и пять солидных монографий. Он был одним из первых в мире, кто изучал влияние введения чужеродной ДНК в растения, что впоследствии превратилось в генную инженерию. А это, согласитесь, немалый вклад в отечественную фундаментальную науку.

Лилия НОВИЦКАЯ.

P. S. В СЛЕДУЮЩЕЙ ПУБЛИКАЦИИ МЫ РАССКАЖЕМ О СЕЛЕКЦИИ КУКУРУЗЫ,ПОДСОЛНЕЧНИКА, КОРМОВЫХ И ДРУГИХ КУЛЬТУР.



Обсудить на форуме или в блоге