Сооснователь OilGene Рим Губаев: мы изобрели генетический тест для семян

Рим Губаев — генетик растений, PhD, сотрудник Лаборатории цифрового сельского хозяйства Сколтеха и сооснователь стартапа в области геномной селекции масличных культур OilGene — рассказал в интервью проекту ТАСС "Беседы с Иваном Сурвилло" о вызовах, стоящих перед российским сельским хозяйством и важности развития центров Research&Development.

— Плюс-минус 10 тыс. лет назад человечество начало что-то выращивать. Что будет через следующие 10 тыс. лет? 

— На самом деле с того времени, как мы перешли к производству еды с помощью регулярного выращивания растений и домашних животных, прошло еще несколько революций. 

Во время неолитической революции человек стал одомашнивать и выращивать и дикие растения. Помимо неолитической, серьезной стала Британская аграрная революция — стала применяться четырехпольная система севооборота, в которой земля более эффективно используется в течение года, чтобы воспроизводить растения. Плюс использование новой техники: сеялок, плугов — то есть железок, грубо говоря, которые позволяют эффективнее сеять урожай и собирать. 

Также в это время происходил великий Колумбов обмен — первая серьезная глобализация сельскохозяйственных культур в мире. Благодаря ему в Европе появились кукуруза, помидоры и картофель, а из Старого Света в Новый были перевезены, например, виноград и апельсины.

Следующая важная революция, которая произошла на памяти наших мам, пап, бабушек и дедушек, — Зеленая революция, в ходе которой человек стал впервые широко использовать химические удобрения. Повысилась интенсивность сельского хозяйства, значит, можно было использовать земли, бедные теми или иными минеральными веществами, благодаря внесению веществ извне и системам искусственного орошения. 

Самое главное — генетика. Впервые человек стал серьезно использовать генетические технологии, чтобы получать новые устойчивые высокопродуктивные сорта. В первую очередь это касалось злаков: кукурузы и пшеницы. Это избавило многих людей от голода.

Сейчас происходит вторая Зеленая революция. Иногда ее называют "революцией генов", потому что современные технологии возделывания растений упираются в генетические технологии, то есть связаны с редактированием генома и генетическими модификациями, а также с использованием маркерной или геномной селекции, которая позволяет более эффективно получать растения с новыми свойствами: устойчивые к патогенам, гербицидам и так далее.

Все по-разному отсчитывают начало революции генов: кто-то отсчитывает ее от конца 90-х, кто-то от начала нулевых, но это наше время. 

— Какая будет следующая революция?

— Мы не знаем. Но я точно могу вам сказать по поводу того, какие цели сейчас преследует нынешняя "революция генов", или вторая Зеленая революция, и какие проблемы надо решать. 

В первую очередь, климатические изменения. Я долго в это не верил и считал, что вся история с Гретой Тунберг — какая-то фигня. Потом, когда готовился к своим лекциям, открыл отчеты. При ООН есть продовольственная и сельскохозяйственная организации, они каждый год выпускают отчеты, какие проблемы существуют в их сфере. Выделено четыре ключевых. 

Первое — изменение климата, потому что растения становятся непродуктивными, если их выращивать в неоптимальных условиях.

Во-вторых, потепление климата приводит к тому, что патогены, которые поражают растения, снижают урожайность, начинают быстрее эволюционировать, распространяться и наносить значительный урон растениям и урожаям. 

Третья большая проблема больше политическая, связанная с расслоением по доходам населения. Бедные страны не могут догнать технологии более развитых стран и использовать более экологичную технику, в результате чего они неэффективно используют землю и наносят урон окружающей среде. 

Четвертая причина, о которой в этом году упоминалось в докладе, — это военные конфликты. До современного военного конфликта крупнейшим военным конфликтом, который нанес большой урон продовольственной безопасности в мире, была война в Сирии, в результате которой были уничтожены и посевы, и зерно, и так далее. Около 40 млн голодающих из-за нее прибавилось к общему числу. 

Эти четыре проблемы надо решать прямо сейчас.

— Как можно их решать?

— Если мы говорим про климатическую проблему, нужно стараться максимально снизить неблагоприятное воздействие на окружающую среду и создать новые сорта, которые будут устойчивы к засухам и к новым патогенам, с одной стороны, а с другой — будут достаточно продуктивны. 

Что касается трех остальных вызовов, то здесь решение в первую очередь связано с политикой. 

О вызовах России в сельском хозяйстве и сложных технологических семенах

— Создать новые сорта — как раз то, чем ты в стартапе занимаешься.

— В том числе. Мы разрабатываем системы, чтобы получать сорта подсолнечника, которые будут устойчивы к новым опасным расам патогенов. В частности, с заразихой работаем. 

Вообще у генетиков есть два больших инструмента для того, чтобы улучшать растения. Первый связан с изменением генотипа. То есть либо это генетическая модификация, когда мы вносим новые гены с новыми свойствами в растении, или, например, редактирование генов, когда мы можем отключить какой-то ген или внести новую мутацию. Эта история пока не особо разрешена к массовому выращиванию, но тем не менее.

Второй инструмент связан с использованием маркерной и геномной селекции, то, чем мы занимаемся. Как получить новую линию с новыми свойствами? Допустим, у селекционера есть подсолнечник продуктивный, который дает очень много масла с гектара, а есть подсолнечник, устойчивый к болезни. Селекционеру нужно получить новую линию, продуктивную и устойчивую. В норме селекционер скрещивает, получает потомство, а дальше идет в поле оценить, запланировать еще одно скрещивание и так далее, так далее. До тех пор, пока у нас не получится суперпродуктивная и суперустойчивая линия. На это нужно несколько лет. Каждый год требуется испытание.

Тут появляемся мы. Фактически наше изобретение работает как генетический тест. Если мы знаем, какая мутация гена ассоциирована с устойчивостью, нам не нужно три года тестировать растение в поле на устойчивость. Мы просто отщипываем кусочек семечка, которое с головки собрали, отправляем на генетический тест и говорим, что это растение будет устойчивым или неустойчивым.

Так работает маркерная селекция, простые признаки. Есть еще геномная селекция, которая необходима для того, чтобы оценивать сложные признаки. 

— Сложные и простые?

— Есть сложные признаки и простые. Сложные — это количественные признаки. Например, урожайность, устойчивость к засухе, продуктивные высоко, низко и так далее. Есть простые признаки, например устойчивость. Растение либо устойчивое, либо неустойчивое. 

Сложные признаки, как правило, полигенные, то есть они не кодируются одним геном, в формировании признака участвует много-много различных генов. Например, отличным примером сложного признака является рост у человека. Нет гена высокого роста, их сотня, может быть, даже тысяча различных генов, которые по чуть-чуть вкладывают, и по сумме эффектов этих генов мы можем сказать, человек будет высокий или нет. 

Когда мы говорим про геномную селекцию, мы оцениваем обычно даже несколько тысяч различных мутаций в генах, либо сцепленных генов, либо сами гены, которые непосредственно дают вклад в признак. Мы можем по этим маленьким эффектам большого количества генов предсказать, каким будет растение, и облегчаем селекционеру жизнь.

Селекционер сделал скрещивание, получил семечки, мы ему сказали, какие из этих семечек более-менее подходящие. Дальше он их выращивает. Может даже не идти в поле, а в теплице сделать еще одно скрещивание, из этого скрещивания мы еще раз делаем ему предсказание. Он в один год может прогнать несколько поколений. Потом селекционер на один год выходит в поле, сравнивает наши предсказанные результаты со своими измерениями и говорит: вот это будет перспективная линия. 

— Какие перед Россией стоят сейчас вызовы в сельском хозяйстве?

— На этот вопрос у меня есть довольно четкий ответ. 

Дело в том, что я в 2020 году участвовал в написании отчета, который называется "Селекция 2.0". Он был совместно написан со Сколтехом, Вышкой (Высшей школой экономики) и Федеральной антимонопольной службой и посвящен был технологическому состоянию. Фактически это был обзор современного технологического и экономического состояния растениеводства в России. Мы, как авторы данного отчета, пришли к основным проблемам, которые необходимо решать. 

У России высокая зависимость от импортных семян по некоторым ключевым полевым культурам: картофелю, подсолнечнику, сахарной свекле. 

— Подожди, у нас растет же картошка. 

— Она растет, но почти весь посевной материал зарубежный: польский, немецкий, но не российский. С подсолнечником та же история. Это сербы и турки — в меньшей степени. В большей — KWS, Limagrain, Syngenta и другие крупные компании — производители семян и удобрений.

— А они отказались импортировать семена?

— Я, к сожалению, в последнее время не отслеживаю эту ситуацию. Насколько мне известно, там есть некоторое молчание. 

В этом году проблем с урожаем полевых культур не должно быть, потому что, как правило, семена под посев закупаются в январе-феврале. 

Вторая большая проблема — низкий уровень технологического развития лабораторий, научно-исследовательских институтов, подразделений агрохолдингов, которые занимаются непосредственно разработкой новых сортов и гибридов. 

— Насколько?

— Лет на 20–30 отставания технологического есть, я думаю. Плюс сейчас многие области схлопнулись по понятным причинам. Вон у нас стоит секвенатор, только теперь он превратился в очень дорогой кирпич, потому что его работа зависит от реагентов, которые к нам не приехали и, видимо, не приедут. 

С землей и минеральными удобрениями в России проблем нет. С агрохимией же все плохо: гербициды, пестициды, инсектициды, фунгициды и так далее. Плохо с семенами. Эти две отрасли очень наукоемкие. Нельзя просто создать завод гербицидов, нужны десятки лет исследований, десятки лет инвестиций. 

В международных зарубежных компаниях есть Research&Development центры — научно-исследовательские институты, которые финансируются компаниями, чтобы внедрять новые технологии. Если мы берем KWS, Bayer, Monsanto, Limagrain, Syngenta — у них большое количество людей занимается наукой и внедрением новых технологий, чтобы в итоге получить продукт — семена. 

Мы как стартап постоянно общаемся с сельхозпроизводителями и агрохолдингами. У крупных игроков агробизнес в России довольно криво организован. Это еще одна проблема. В зарубежных агрохолдингах есть компания, которая занимается размножением семян отдельно. Есть компании, которые их выращивают, компании, которые их перерабатывают... 

У нас все слито в вертикально интегрированные агрохолдинги. В одной компании может находиться все — от земли до фактического майонеза, который вы можете купить. Нет своих семян, нет своей агрохимии, их просто покупают. 

— А почему наши агрохолдинги не развивали R&D свой?

— Я им так глубоко в голову не залезал. Скорее всего, обусловлено тем, что им не хотелось вкладывать огромные деньги в это. Просто купить проще. Research&Development — это долго и дорого, игра вдолгую.

Мы уже со многими ребятами оттуда говорили, и в целом разговор примерно такой: нам нужен сорт, желательно через год-два, мы готовы вам дать миллион. Мы говорим в ответ: сорт — это 15 лет, если вы хотите делать с нашей технологией — это семь-десять лет, и это стоит не миллион и не рублей. Они расстроенные уходят.

— А что делать-то?

— То, что должны были делать 20–30 лет крупные компании с огромными бюджетами, невозможно возместить несколькими стартапами. Это так не работает. 

Семена — сложный технологический продукт. В России его практически нет. Ситуацию нужно было исправлять 20–30 лет назад, готовиться к этому заранее.

— Как вы будете дальше развиваться как стартап?

— Мы рассматриваем опцию попробовать переориентироваться на Индию, на Китай, на Среднюю Азию, но вообще мы стартап делали для того, чтобы у нас было классное, офигенное растениеводство.

У России огромный потенциал, чтобы стать мировым лидером по производству полевых культур, потому что у нас земли выше головы. Если чуть-чуть посолить технологиями — все будет.