За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Но искусственный отбор, биотехнологии и Зеленая революция устранили эти ограничения. Посевные растения обычно получают достаточно питательных веществ и воды. Скрещивание и генная инженерия позволили создать виды, устойчивые к засухам и наводнениям. Фермеры уничтожают конкурирующие сорняки и паразитов. Растения не могут стать значительно лучше без более совершенного фотосинтеза. Но, преодолев этот последний барьер, мы получим огромный прирост в производстве пищи. Роберт Бланкеншип говорит, что ждать осталось не так уж долго.

«Можно легко удвоить или утроить эффективность фотосинтеза против нынешней. Наверное, эта оценка даже слишком консервативна, — говорит он. — Удвоив или утроив эффективность фотосинтеза, вы удваиваете или утраиваете урожай, что чрезвычайно важно. Это будет вторая Зеленая революция, если не больше».

Работая с химией живых организмов, мы, возможно, повысим эффективность фотосинтеза до 12% — это теоретический предел, вычисленный Робертом и его коллегами с учетом проблем, решить которые невозможно (например, свет неизбежно отражается от листа растения). Для космической колонии такая технология позволит использовать растения, требующие на 90% меньше места и света. Эта разница может оказаться решающей в смысле практичности постоянного проживания за пределами Земли.

Но такое эффективное растение нельзя создать традиционной селекцией. Чтобы возник желаемый эффект, ученым придется корректировать геном в лаборатории. Эта работа уже ведется. Например, некоторые тропические растения умеют более эффективно обходить проблему с энзимом рубиско, и это решение можно перенести в культурные растения. Роберт говорит, что это сложное исследование, с ним связано много сомнений, оно требует лучшего понимания химии и биологии, но он видит путь к успеху.

Одна группа работает над более радикальным подходом. Крейг Вентер, предприниматель-биотехнолог, несколько лет пытается создать с нуля новый организм, который можно запрограммировать на продвинутую форму фотосинтеза для создания биотоплива. В 2010 г. он объявил об успешном создании самовоспроизводящегося организма с искусственным геномом. Его команда написала геном этого организма алфавитом аминокислот нашей ДНК и внедрила его в клетку, которая выжила. Чтобы доказать, что это действительно было сделано, исследователи включили в гены организма собственные имена; этот список копируется при каждом его воспроизводстве.

Синтезирование нового организма было лишь одним из шагов в программе Вентера. Более крупной целью было создание живых существ, способных выполнять полезную работу, — химических заводов в живых, воспроизводящихся клетках. В марте 2016 г. Вентер объявил о создании клетки с минимальным синтетическим геномом — еще одно достижение, которое, впрочем, не дотягивает до цели компании по созданию искусственных клеток, способных выращивать произвольные желаемые материалы. Тем не менее процесс под названием CRISPR, который в последние годы произвел в данной области много шума, позволяет редактировать гены проще и быстрее. Есть основания надеяться на то, что не за горами решение головоломки высокоэффективного фотосинтеза и в традиционных культурах, и в водорослях.

Если эти прорывы будут совершены, они, возможно, позволят накормить весь мир. У генетически модифицированных организмов (ГМО) достаточно противников, которые загнали в угол даже те новые виды растений, которые могли решить многие проблемы бедных; рис, дополненный витамином A и способный снизить риск детской слепоты, «пылится» в лаборатории. Но если некоторые аргументы против ГМО и сомнительны, то тревоги по поводу перестройки планеты под максимизацию производства пищи вполне обоснованны. Например, генетически модифицированные семена позволили фермерам США вывести со своих полей молочай и повысить таким образом урожайность, но это привело к вымиранию бабочки под названием данаида монарх, которая откладывает яйца в молочай и на личиночной стадии питается его листьями. Мир, превратившись в совершенный механизм по производству пищи для человека, может сильно обеднеть в остальном.

Возможно, проблему голода на Земле можно решить несколькими путями. Мы могли бы накормить больше людей, снизив потери пищи и потребляя меньше мяса. Мы могли бы питаться водорослями, преобразующими солнечный свет в съедобные калории эффективнее, чем растения суши. Мы могли бы питаться насекомыми, производящими животные белки эффективнее, чем скот.