Слово за словом, предложение за предложением текст этой удивительной книги открывался перед человеком, но, не имея современных вычислительных мощностей, которые доступны нам сегодня, перевод все равно продвигался утомительно и долго. Только к концу XX века ученые наконец смогли читать не только предложения и абзацы, но и в некоторых случаях целые книги. Так, в 1995 году был впервые полностью расшифрован геном бактерии, вызывающей один из видов пневмонии. После удалось секвенировать гены нематоды. А в начале 2000-х годов был наконец прочитан геном человека, и ученые оказались изумлены тем фактом, что нас как вид определяют всего 20–25 тысяч генов. По длине и весу25 наш код составляет около 205 сантиметров и всего 6,4 пикограмма (один пикограмм – это триллионная доля грамма) в зависимости от нашего пола, причем женский генетический материал немного длиннее и тяжелее. Далее ученые занялись полным секвенированием патогенов, лабораторных животных, модельных растений, популярных сельскохозяйственных культур, насекомых и рыб.

Расшифровка геномов деревьев была лишь вопросом времени. Первым изучили черный тополь, затем цветущие деревья с небольшими геномами, например персик. Далее последовали ель обыкновенная, белая, сосна ладанная и пихта Дугласа. Первой сосной, которую удалось секвенировать, стала сахарная, а ее геном, состоящий из 31 миллиарда пар оснований26 (субъединиц ДНК, образующих каждую «ступеньку» лестницы ДНК), оказался самым большим из когда-либо секвенированных и собранных. Для сравнения: геном человека состоит примерно из трех миллиардов пар оснований.

Устойчивость к заболеванию может быть результатом работы одного гена или сразу нескольких, и во втором случае гораздо труднее выявить их и связать с защитным механизмом. Один из способов, которым можно решить эту задачу, – использовать геномный поиск ассоциаций, или GWAS. Когда геном человека был секвенирован, генетики использовали GWAS, чтобы связать генетические вариации с некоторыми заболеваниями. Этот процесс требует большого объема данных, в ходе которого целые геномы сравниваются друг с другом на предмет различий по одному генному локусу за раз. Как утверждает Нил, секвенирование генома организма похоже на составление списка деталей27. Раз за разом требуется секвенировать ряд геномов и искать различия в популяции. Когда генетические вариации обнаруживаются, ученые пытаются связать их с проявлением интересующих признаков или характеристик.

Нил описывает, как такой способ работает применительно к людям. Тысяча добровольцев проверяются на предрасположенность к заболеваниям, которая оценивается по шкале от одного до десяти. Каждый человек генотипируется по всем 25 тысячам генов, которые один за другим сравниваются с его оценкой восприимчивости. Затем каждый доброволец сравнивается со всеми остальными. В большинстве случаев связь между участниками эксперимента отсутствует, то есть ген не влияет на развитие болезни или влияет незначительно. Но нередко ген у этих людей коррелирует с восприимчивостью к болезни. Чтобы получить такие результаты, необходимо ощутимо вложиться: и финансами, и временем, и усилиями. Но если в начале своего существования секвенирование генома человека28 стоило от сотен миллионов до миллиарда и занимало годы, то сейчас цена вопроса – менее тысячи долларов, а сам процесс может быть выполнен за несколько дней.

Следующей целью Дэвида Нила является белокорая сосна. В 2020 году Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США предложила включить этот вид в список видов, находящихся под угрозой исчезновения. Если это предложение будет принято, генетическое секвенирование белокорой сосны окажется не за горами. Разработка генома и определение конкретных генов – это большой проект, и пусть пока он требует больших ресурсов и времени, наступит день, когда любой лесничий сможет опустить сосновую хвою в пробирку и через несколько часов узнать, противостоит ли дерево ржавчине и каким образом.

Геномный подход – это мощная технология, которая может помочь ускорить текущие испытания. Как только гены устойчивости белокорой сосны будут идентифицированы, более быстрое тестирование ДНК сможет указать исследователям наиболее перспективные материнские деревья, семена которых затем будут подвергнуты суровому испытанию ржавчиной. Комбинированный подход позволит сократить этот процесс на годы, а то и на десятилетия.

Уроки, полученные на примере белокорой сосны, помогут и другим лесным деревьям, пострадавшим от чужеродных вредителей и патогенов. Современная генетика (геномика) ускорит процесс селекции, но деревья растут, созревают и размножаются в сроки, значительно отличающиеся от привычных ранее. Поскольку работа по восстановлению и сохранению лесов будет длиться десятилетиями и столетиями, мало кто из ныне живущих сможет насладиться успехами. Даже если ученые восстановят от 20 до 30 % деревьев с генетической устойчивостью, конечный успех, по словам Томбек, будет зависеть от ореховки29. Остается надеяться, что птицы не откажутся от некогда надежного источника пищи. Для успеха также потребуется новое поколение ученых, защитников природы и граждан, так же преданных своему делу, как Томбек и ее коллеги.

Деревья – одни из самых древних и долгоживущих организмов на Земле. Возраст некоторых исчисляется тысячами лет. Как виды, они выдерживают стихийные бедствия, колебания климата, цикличную активность насекомых и лесные пожары, и адаптация к этим вызовам заложена в их геномах. Одни гены могут способствовать тому, что семена дерева будут хорошо расти на выжженной почве. Другие могут обеспечить защиту от нашествия жуков. Но даже естественный процесс отбора может привести не к адаптации и выживанию, а к вымиранию вида – если противник окажется слишком силен. Именно в такую ситуацию мы поставили каштаны, белокорые сосны и многие другие виды, включая вязы, эвкалипты в Австралии и охиа на Гавайях. Как и в случае с пятихвойными соснами, при наличии достаточного генетического разнообразия деревья можно спасти с помощью неестественного отбора – преднамеренного размножения, направляемого руками человека. Этот метод фермеры использовали на протяжении веков, и он является одним из лучших инструментов.

1 Джеральд Барнс, неопубликованные воспоминания, получено автором в январе 2021 года.

2 Rocky Mountain Research Station. Return of the King: tern White Pine Conservation and Restoration in a Changing Climate. https://www.fs.usda.gov/rmrs/return-king-western-white-pine-conservation-and-restoration-changing-climate.

3 Sugar Pine Foundation. Record Sugar Pines Discovered in the Sierra Nevada. https://sugarpinefoundation.org/record-sugar-pines-discovered-in-the-sierra-nevada#comments.