Ученые заподозрили DARPA в разработке биологического оружия
Программа генетической модификации растений американского Агентствa перспективных оборонных разработок (DARPA) может использоваться для разработки нового опасного типа биологического оружия, считают немецкие и французские ученые. Их статья опубликована в журнале Science.
В ноябре 2016 года DARPA объявило о запуске программы Insect Allies на общую сумму грантов в 27 миллионов долларов: программа предполагает разработку и тестирование доставки вирусов в растения для их генетической модификации прямо в полях с помощью насекомых. Летом 2017 года агентство заключило первый четырехлетний контракт по этой программе, в экспериментах используются томаты и кукуруза, а в качестве насекомых рассматриваются цикадки, белокрылки и тли.
DARPA позиционирует программу такого горизонтального редактирования генов в окружающей среде, например, с помощью CRISPR-технологий (сокращенно HEGAA) как способ помочь фермерам в борьбе с засухами, заморозками, вредителями, болезнями растений и другими типичными сельскохозяйственными проблемами. Ричард Ривз (Richard Reeves) из Института эволюционной биологии Общества Макса Планка и его коллеги считают, что технологии HEGAA не будут особенно полезны для американских сельхозпроизводителей, а их внедрение неизбежно столкнется с непреодолимыми барьерами, о которых DARPA умалчивает.
«В результате программа может повсеместно рассматриваться как усилия по разработке биологических агентов для враждебных действий и способа их доставки, что было бы нарушением Конвенции о биологическом оружии», — пишут ученые.
В частности, авторов статьи смущает, что ни DARPA, ни сами разработчики новых технологий ничего не говорят о том, что пока для растений, генетически модифицированных таким образом, нет ни национального, ни международного рынка, потому что ни в одной стране, включая США, нет регулирования, допускающего их создание и оборот. Кроме того, они отмечают, что главный аргумент для использования насекомых как средства доставки вирусов — недоступность инструментов распыления для некоторых фермерских хозяйств — несостоятелен в случае американских фермеров, для которых якобы ведется программа.
«Вероятно, программа DARPA могла бы работать с HEGAA и сельскохозяйственным оборудованием без использования насекомых. Важно, что таким образом можно было бы добиться всех преимуществ этого инструмента для обычного сельского хозяйства в мирное время. Разумно, в таком случае, спросить: зачем вообще нужны насекомые?», — говорится в статье.
Ученые отмечают, что в отдельных документах программа DARPA описывается также как средство защиты от неопределенных угроз, но в этом случае насекомые как средство доставки еще менее удобны, хотя бы потому, что быстро произвести достаточное их количество не так просто. Зато, по их мнению, «простые модификации» условий программы — вроде отказа от обязательного ограничения срока жизни насекомых, который не может превышать две недели — «позволят создать новый класс биологического оружия».
«Уточним, что мы не считаем программу Insect Allies неудачной лишь потому, что у нее военное финансирование... По нашему мнению, это плохая идея из-за того, что очевидные упрощения программы с использованием уже существующих технологий позволят создать предсказуемое оружие быстрого действия, представляющее угрозу для любой сельхозкультуры», — пишут исследователи.
Летом нынешнего года DARPA объявило о запуске программы, цель которой заключается в разработке многофункциональных микророботов и необходимых для этого компонентов. Участники программы с финансированием в 32 миллиона долларов будут разрабатывать эти технологии на протяжении трех лет, а также участвовать в соревнованиях.
Ольга Добровидова
Для этого растению понадобилось 15 минут
Японские ученые отследили механизм работы белков семейства LAZY, занимающих ключевое место в восприятии силы тяжести растениями. В покое белки экспонированы на поверхности статолитов — органелл, имеющих высокую плотность и лежащих из-за этого в нижних частях клетки. Но наклон ростков резуховидки Таля приводил к тому, что статолиты перемещались в новые нижние участки клетки, оставляя отпечаток из белков LAZY. Белки, перенесенные с мембраны статолитов на цитоплазматическую мембрану, маркируют новое направление роста и изгиба корня. Исследование опубликовано в журнале Science. У корней большинства высших растений выражен гравитропизм, то есть движение в сторону источника силы тяжести. За гравитропизм корней отвечают клетки-статоциты, входящие в состав корневого чехлика. В них находятся органеллы статолиты — родственники хлоропластов, заполненные крахмалом и лежащие в нижней части клетки из-за более высокой, чем у цитоплазмы, плотности. Статолиты маркируют направление изгиба и роста корня, поскольку клетка экспортирует фитогормон ауксин в ту сторону, куда указывают органеллы, а ауксин вызывает растяжение клеток (по такому принципу поворачиваются растения подсолнечника в течение дня) и стимулирует их деление. Все эти детали были известны еще 50 лет назад, но механизмы, связывающие оседание статолитов и направление транспорта ауксина, за прошедшее время так и не были расшифрованы. Впрочем, было установлено, что белки семейств LAZY и RLD имеют отношение в гравитропизму, ведь корни растений, у которых выключены эти гены, перестают расти вниз. Молекулярные биологи и физиологи растений из нескольких университетов США и Японии при участии Миё Тэрао Морита (Miyo Terao Morita) из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки сосредоточились на изучении работы двух белков семейства LAZY — LZY3 и LZY4 — в корневом чехлике резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Анализ аминокислотной последовательности LZY3 и LZY4 показал, что у белков нет трансмембранного домена для заякоривания в мембране, зато есть гидрофобные и положительно заряженные участки для взаимодействия с фосфолипидами внутреннего слоя мембраны. Точечные мутации в этих участках белков нарушали гравитропизм у ростков резуховидки. Поскольку белок с таким строением неспособен прочно фиксироваться в мембране, но при этом критически важен для гравитропизма, то, предположили биологи, он может слабо прикрепляться попеременно к плазматической мембраной и к гликолипидам внешней мембраны статолитов. И действительно, LZY3 и LZY4 были обнаружены на поверхности обеих мембран. Далее ученые при помощи конфокальной микроскопии отследили, как меняется распределение LZY4 в живой клетке после наклона ростков на 90-135 градусов. Уже спустя три минуты статолиты оказывались в нижней части клетки. Через 15 минут обнаружились метки LZY4 на прилежащем участке плазмалеммы, а первые признаки изменения формы корня появились через полчаса с начала эксперимента. Помимо воздействия гравитацией, ученые подвигали амилопласты внутри живых клеток при помощи оптического пинцета, чтобы исключить, что полярность клетки управляется какими-либо другими органеллами, имеющими высокую плотность. Как и в эксперименте с наклоном ростка, через несколько минут флуоресцентная метка, пришитая к LZY4, переходила с пластид на плазматическую мембрану. После оседания LZY на мембране с ним связывались белки семейства RLD, которые, в свою очередь, привлекают на мембрану белки-экспортеры ауксина. Таким образом, японские ученые описали еще один механизм механорецепции живыми организмами. По словам авторов статьи, принцип работы LAZY-зависимых сенсоров, чувствующих направление силы притяжения, но не ее величину, похож на работу «аналогового» инклинометра. Человеческие же проприорецепторы, полукружные канальцы и отолитовые органы работают как акселерометры, детектирующие линейное или угловое ускорение при движении головы, внутренних органов или мышц. Подробнее о принципе их работы можно прочитать в нашем материале «Премия за самочувствие». Градиент ауксина в корне влияет на только на его рост в физиологических условиях, но и, к примеру, на заживление ран.