На площадке «АгроКампус и Карьера» прошла лекция «Еда будущего», которую для школьников и гостей выставки прочитала Анна Борисова, замначальника лаборатории генетических технологий сельскохозяйственных животных Курчатовского института.
Лекция началась с неприятного факта: сельское хозяйство - один из главных источников нагрузки на экосистемы Земли. Сегодня до половины обитаемой суши занято полями, а значительная часть урожая идёт не людям, а на корм животным. Чтобы получить всего 1 килограмм мяса, нужно вырастить около 3 килограммов растительного белка - это сотни килограммов травы, воды, удобрений и работа техники. Если идти по этому пути дальше, к 2050 году площади посевов придётся практически удвоить, и «мы рискуем жить в мире, где вокруг одни поля».
Отдельная проблема - удобрения и пестициды. Избыточные дозы азотных удобрений вымываются в водоёмы, вызывая цветение воды и деградацию экосистем, а искусственные агроценозы остаются менее устойчивыми, чем естественные. Вывод прост и жёсток: если ничего не менять, привычная модель «поля + коровы + фабрики» не выдержит растущего населения планеты.
Но эта лекция - не про «конец света», а про то, как наука уже ищет выход. Ключевое понятие - природоподобные технологии: человек должен встроиться в круговорот веществ так, чтобы природа почти не замечала его вмешательства. Инструменты для этого уже есть: редактирование генома, секвенирование - «чтение» ДНК, геномная и маркерная селекция, позволяющие по нескольким листочкам предсказать свойства растения, и спидбридинг - высокотехнологичные теплицы, где можно получать до 6 поколений растений в год вместо одного. Если традиционная селекция занимала 16–20 лет на создание одного сорта, то с такими технологиями этот срок можно радикально сократить и успевать адаптироваться к рынку.
Анна Борисова отдельно подчеркнула, чтобы работать с этими инструментами, мало любить биологию. Нужны математика, программирование, работа с данными и понимание ИТ‑систем - именно такие специалисты будут востребованы в агро‑ и биотехе ближайших десятилетий.
Часть лекции была посвящена тому, как редактирование генома уже меняет привычные культуры. Пример - картофель, устойчивый к колорадскому жуку, в листья растения встроен ген, отвечающий за синтез токсина, безопасного для человека, но смертельного для вредителя. Жуку достаточно один раз попробовать такой лист, чтобы больше не трогать посадки, а аграрию не нужно собирать личинок вручную или применять дорогую химию. Другой кейс - «золотой рис» с повышенным содержанием бета‑каротина (предшественника витамина A), который помогает бороться с дефицитом этого витамина в странах, где рис - основа рациона. Есть и культуры, устойчивые к гербицидам: небольшая модификация в геноме кукурузы или рапса позволяет им переносить обработку полей препаратами, убивающими сорняки.
Самые обсуждаемые примеры «еды будущего» связаны с альтернативным мясом и молочными продуктами. Одна из компаний добилась вкуса настоящего стейка в растительном бургере, добавив к растительному фаршу гемоглобин, выращенный не в животных, а в бактериях: ген переносят в микроорганизм, тот производит белок в биореакторах и его добавляют к продукту. На слепых дегустациях многие участники не смогли отличить такой бургер от классического, при этом использование воды, земли и выбросы парниковых газов снижаются в разы. По похожему принципу создают молоко без коровы: дрожжи производят молочные белки, к ним добавляют воду, жиры и витамины - получается напиток, близкий по составу к обычному молоку, но без ферм и огромных кормовых полей. Яйца для кондитерских изделий также можно заменить белками, полученными с помощью дрожжей, не меняя вкус и текстуру, но снижая себестоимость.
Отдельный блок лекции был посвящён клеточному мясу - продуктам, которые выращиваются не в организме животного, а в биореакторах, а затем «собираются» на 3D‑биопринтере. Российская компания выращивает клетки курицы, превращает их в стволовые и далее дифференцирует в мышечную ткань, из которой формируются наггетсы и стейки. Важно не только вырастить клетки, но и придать продукту правильную структуру, поэтому разработчики работают даже с экспертами по кормам для животных - теми, кто лучше всех понимает текстуру и вкус. Такие решения уже тестируются на МКС, вместо того чтобы отправлять в космос тонны консервов, можно взять немного клеток, питательные среды и принтер, а дальше буквально печатать еду на орбите.
Еда будущего - это и про растения. Вместо традиционных азотных удобрений некоторые компании вносят на поля специально подобранные бактерии‑симбионты: они фиксируют атмосферный азот и делают его доступным для кукурузы и других культур, помогая сокращать химическую нагрузку на почву и водоёмы. Те же подходы используются для создания материалов: от «паутинообразной» ткани для курток до гибких экранов для электроники - всё это тоже делают с помощью микроорганизмов.
Завершая лекцию, Анна Борисова обратилась к аудитории проекта «АгроКампус и Карьера», - школьникам и студентам. Современное сельское хозяйство, по её словам, - уже не «трактор в поле», а мир, где переплетаются генетика, биотехнологии, большие данные, программирование и инженерия. Тем, кто хочет быть востребованным, важно не противопоставлять «биологию» и «математику», а сочетать их: работать с геномами и одновременно владеть языками программирования, моделированием и анализом данных.
Курчатовский геномный центр и партнёры открыты для школьных экскурсий и профориентационных программ: ребятам показывают реальные лаборатории, установки для редактирования и чтения генома, примеры новых сортов и прототипов «еды будущего». Лекция «Еда будущего» стала частью большой программы «АгроКампус и Карьера», которая показывает: за привычной тарелкой картофеля, молока или булочки уже сегодня стоят сложные научные решения, а именно молодое поколение будет определять, чем и как будет питаться мир через 10, 20 и 50 лет.
Лекция началась с неприятного факта: сельское хозяйство - один из главных источников нагрузки на экосистемы Земли. Сегодня до половины обитаемой суши занято полями, а значительная часть урожая идёт не людям, а на корм животным. Чтобы получить всего 1 килограмм мяса, нужно вырастить около 3 килограммов растительного белка - это сотни килограммов травы, воды, удобрений и работа техники. Если идти по этому пути дальше, к 2050 году площади посевов придётся практически удвоить, и «мы рискуем жить в мире, где вокруг одни поля».
Отдельная проблема - удобрения и пестициды. Избыточные дозы азотных удобрений вымываются в водоёмы, вызывая цветение воды и деградацию экосистем, а искусственные агроценозы остаются менее устойчивыми, чем естественные. Вывод прост и жёсток: если ничего не менять, привычная модель «поля + коровы + фабрики» не выдержит растущего населения планеты.
Но эта лекция - не про «конец света», а про то, как наука уже ищет выход. Ключевое понятие - природоподобные технологии: человек должен встроиться в круговорот веществ так, чтобы природа почти не замечала его вмешательства. Инструменты для этого уже есть: редактирование генома, секвенирование - «чтение» ДНК, геномная и маркерная селекция, позволяющие по нескольким листочкам предсказать свойства растения, и спидбридинг - высокотехнологичные теплицы, где можно получать до 6 поколений растений в год вместо одного. Если традиционная селекция занимала 16–20 лет на создание одного сорта, то с такими технологиями этот срок можно радикально сократить и успевать адаптироваться к рынку.
Анна Борисова отдельно подчеркнула, чтобы работать с этими инструментами, мало любить биологию. Нужны математика, программирование, работа с данными и понимание ИТ‑систем - именно такие специалисты будут востребованы в агро‑ и биотехе ближайших десятилетий.
Часть лекции была посвящена тому, как редактирование генома уже меняет привычные культуры. Пример - картофель, устойчивый к колорадскому жуку, в листья растения встроен ген, отвечающий за синтез токсина, безопасного для человека, но смертельного для вредителя. Жуку достаточно один раз попробовать такой лист, чтобы больше не трогать посадки, а аграрию не нужно собирать личинок вручную или применять дорогую химию. Другой кейс - «золотой рис» с повышенным содержанием бета‑каротина (предшественника витамина A), который помогает бороться с дефицитом этого витамина в странах, где рис - основа рациона. Есть и культуры, устойчивые к гербицидам: небольшая модификация в геноме кукурузы или рапса позволяет им переносить обработку полей препаратами, убивающими сорняки.
Самые обсуждаемые примеры «еды будущего» связаны с альтернативным мясом и молочными продуктами. Одна из компаний добилась вкуса настоящего стейка в растительном бургере, добавив к растительному фаршу гемоглобин, выращенный не в животных, а в бактериях: ген переносят в микроорганизм, тот производит белок в биореакторах и его добавляют к продукту. На слепых дегустациях многие участники не смогли отличить такой бургер от классического, при этом использование воды, земли и выбросы парниковых газов снижаются в разы. По похожему принципу создают молоко без коровы: дрожжи производят молочные белки, к ним добавляют воду, жиры и витамины - получается напиток, близкий по составу к обычному молоку, но без ферм и огромных кормовых полей. Яйца для кондитерских изделий также можно заменить белками, полученными с помощью дрожжей, не меняя вкус и текстуру, но снижая себестоимость.
Отдельный блок лекции был посвящён клеточному мясу - продуктам, которые выращиваются не в организме животного, а в биореакторах, а затем «собираются» на 3D‑биопринтере. Российская компания выращивает клетки курицы, превращает их в стволовые и далее дифференцирует в мышечную ткань, из которой формируются наггетсы и стейки. Важно не только вырастить клетки, но и придать продукту правильную структуру, поэтому разработчики работают даже с экспертами по кормам для животных - теми, кто лучше всех понимает текстуру и вкус. Такие решения уже тестируются на МКС, вместо того чтобы отправлять в космос тонны консервов, можно взять немного клеток, питательные среды и принтер, а дальше буквально печатать еду на орбите.
Еда будущего - это и про растения. Вместо традиционных азотных удобрений некоторые компании вносят на поля специально подобранные бактерии‑симбионты: они фиксируют атмосферный азот и делают его доступным для кукурузы и других культур, помогая сокращать химическую нагрузку на почву и водоёмы. Те же подходы используются для создания материалов: от «паутинообразной» ткани для курток до гибких экранов для электроники - всё это тоже делают с помощью микроорганизмов.
Завершая лекцию, Анна Борисова обратилась к аудитории проекта «АгроКампус и Карьера», - школьникам и студентам. Современное сельское хозяйство, по её словам, - уже не «трактор в поле», а мир, где переплетаются генетика, биотехнологии, большие данные, программирование и инженерия. Тем, кто хочет быть востребованным, важно не противопоставлять «биологию» и «математику», а сочетать их: работать с геномами и одновременно владеть языками программирования, моделированием и анализом данных.
Курчатовский геномный центр и партнёры открыты для школьных экскурсий и профориентационных программ: ребятам показывают реальные лаборатории, установки для редактирования и чтения генома, примеры новых сортов и прототипов «еды будущего». Лекция «Еда будущего» стала частью большой программы «АгроКампус и Карьера», которая показывает: за привычной тарелкой картофеля, молока или булочки уже сегодня стоят сложные научные решения, а именно молодое поколение будет определять, чем и как будет питаться мир через 10, 20 и 50 лет.