Внесенные в почву азотные удобрения усваиваются растениями в лучшем случае наполовину; остальные разлагаются микроорганизмами или вымываются из почвы, загрязняя водоемы. В то же время известно, что бобовые растения в симбиозе с клубеньковыми бактериями, фиксирующими азот атмосферы, сами себя снабжают азотом в связанной форме. Такой процесс превращения азота в органическое вещество не загрязняет окружающую среду, не вызывает массового развития в водоемах одноклеточных сине-зеленых. У ученых возникла идея: нельзя ли и в случае других сельскохозяйственных растений заставить бактерии работать как «завод» азотных удобрений? Ведь тогда отпала бы необходимость в огромных производственных мощностях, затрате энергии, в транспорте для доставки удобрений на поля, в машинах для внесения азотных удобрений в почву и т. д. Большие коллективы советских исследователей работают над этой проблемой. Работа ведется сразу по нескольким направлениям. Во-первых, используется более или менее традиционный путь — выведение сортов бобовых культур, способных к повышенной азотфиксации, а так-же создание агроценозов (искусственных сельскохозяйственных экосистем) с большим удельным весом бобовых. Уже созданы штаммы клубеньковых бактерий с повышенной азот-фиксирующей способностью для сои и фасоли (рис. 15). Их внедрение, как показали эксперименты, даст прибавку урожая зерна не менее 10%, что весьма ощутимо. Во-вторых, разрабатываются методы генной инженерии, которая открыла принципиально новые перспективы. Сейчас наука вступила в этап, когда исследователи могут сконструировать генетический аппарат, по крайней мере простейших организмов, выделить из других организмов или даже синтезировать, а затем ввести в клетку микроорганизма ген, ответственный за то или иное свойство, например азотфиксацию. На первом этапе ставится сравнительно узкая и достаточно реальная задача — введение генов азотфиксации в различные микроорганизмы, которые обычно живут в симбиозе с культурными растениями.
Экспериментаторы хотят создать новые азотфиксирующие симбиозы с участием не только злаковых, но и технических культур. Ведутся исследования симбиоза ольхи и живущих в ее корнях азотфиксирующих актиномицетов. Может быть, некоторые из читателей подумают: ольха не является сельскохозяйственной культурой, так зачем с ней экспериментировать? Это объясняется двумя причинами. Во-первых, в генетике, так же как и в других науках, используется метод моделирования с наиболее удобным материалом. Во-вторых, ольха и некоторые другие быстрорастущие, неприхотливые к условиям произрастания древесные растения могут в будущем приобрести большое значение как производители целлюлозы. Последняя может служить и сырьем для химической промышленности, и топливом (на что в свое время обращал внимание Д. И. Менделеев). И это сырье возобновляется за счет энергии Солнца, которую улавливать другими способами пока еще дорого. Разумеется, чтобы создать новые азотфиксирующие симбиозы, необходимо очень тщательно изучить молекулярные основы взаимодействия азотфиксирующих организмов с растениями и на этой базе .сконструировать, методами генной инженерии новые микроорганизмы, а также .переделать, растения таким образом чтобы они «согласились» на симбиоз.
На следующем этапе ставится еще более смелая задача ввести гены азотфиксации непосредственно в небобовые растения. Ученые считают такую задачу, например проведения работ по генной инженерии немалая заслуга химиков.
|