Бананы, которые почти не темнеют: зачем учёные изменили привычный фрукт

Банан может выглядеть идеально утром и уже вечером покрыться тёмными пятнами, а после очистки или нарезки его мякоть меняет цвет ещё быстрее. Для домашней кухни это небольшое неудобство, но в масштабах мировой торговли быстрое потемнение превращается в серьёзную экономическую проблему. Компания Tropic Biosciences разработала банан, у которого этот процесс существенно замедлен: после нарезки или очистки мякоть способна сохранять привлекательный вид до суток, а целые плоды лучше переносят повреждения при транспортировке.

Секрет находится не в покрытии, консерванте или особых условиях хранения, а внутри самого растения. Разработчики использовали технологию редактирования генов CRISPR, изменив три гена, связанные с ферментативным потемнением. В результате уменьшается активность системы, связанной с полифенолоксидазой, или PPO. Именно этот фермент играет важную роль в знакомой каждому реакции, из-за которой повреждённая мякоть банана постепенно становится коричневой.

Пока клетки плода целы, многие участвующие в реакции вещества физически разделены клеточными мембранами. Но стоит разрезать банан, очистить его или повредить при перевозке, как клеточная структура нарушается. Полифенолоксидаза получает доступ к фенольным соединениям, а в присутствии кислорода начинается цепочка реакций с образованием тёмных пигментов. Похожий процесс происходит с разрезанными яблоками, грушами, авокадо и картофелем.

Потемнение само по себе не означает, что банан немедленно стал несъедобным. Однако внешний вид сильно влияет на решение покупателя, а вместе с цветом по мере созревания меняются текстура, аромат и устойчивость плода к повреждениям. Поэтому бананы выбрасывают в магазинах и домах задолго до того, как они обязательно становятся опасными для еды. По данным, приведённым британским регулятором, потемнение и связанные с ним повреждения могут быть причиной примерно пятой части потерь бананов, а в Великобритании ежедневно выбрасывается около миллиона плодов.

Новый сорт пытается воздействовать непосредственно на один из механизмов этих потерь. Банан не становится вечным и не перестаёт созревать, но повреждённые ткани темнеют медленнее. Это особенно интересно для нарезанных фруктов, фруктовых салатов, десертов, гостиничного и ресторанного бизнеса, где внешний вид подготовленного продукта необходимо сохранять дольше нескольких минут или часов. Для торговых сетей дополнительное время может означать меньшие списания, а для логистики – меньше плодов, потерянных после ударов и механических повреждений.

При этом называть такой банан классическим ГМО не вполне точно. Технология CRISPR позволяет целенаправленно изменить существующую ДНК растения, например выключить или модифицировать определённый ген, не обязательно добавляя ген другого организма. Традиционная трансгенная генетическая модификация, с которой обычно ассоциируется термин ГМО, может включать перенос нового генетического материала. С биологической точки зрения оба подхода изменяют геном, но технология и законодательная классификация могут существенно различаться.

Именно это различие стало особенно важным в Великобритании после появления отдельного регулирования так называемых precision-bred organisms – организмов, полученных точной селекцией. Британское Министерство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства разрешило соответствующий этап обращения нового банана как продукта точного редактирования. Однако для продажи в пищевой цепочке требуется прохождение процедуры, связанной с безопасностью пищевого продукта, поэтому речь пока идёт о движении к британскому рынку, а не о бананах, которые уже гарантированно появились на полках всех супермаркетов.

Для потребителя возникает естественный вопрос: изменился ли сам банан? Цель разработки значительно прозаичнее, чем создание нового вкуса. Производитель стремится сохранить привычные вкус и текстуру, изменив прежде всего скорость ферментативного потемнения. Это принципиально отличает продукт от селекции ради необычного цвета, повышенной сладости или другого аромата: здесь объектом разработки становится срок сохранения товарных свойств.

Интересен и экологический расчёт. Банан – глобальный продукт с длинной цепочкой поставок. Плоды собирают зелёными, перевозят на большие расстояния, контролируемо дозаривают, распределяют между магазинами, а затем значительная часть всё равно оказывается в отходах. На каждый выброшенный банан уже были потрачены земля, вода, удобрения, энергия для транспортировки и хранения. Если изменение одного механизма созревания позволит уменьшить потери, экологический эффект возникает не потому, что новый плод сам по себе «зеленее», а потому, что меньше ресурсов будет потрачено на еду, которую никто не съест.

Есть и более широкий контекст. Редактирование генома постепенно превращается из технологии для лабораторных экспериментов в инструмент пищевой селекции. В разработке находятся растения с изменённым питательным составом, устойчивостью к заболеваниям, более продолжительным сезоном плодоношения и улучшенной сохранностью. В Великобритании рассматриваются и другие продукты точной селекции, включая сельскохозяйственные культуры с изменёнными пищевыми характеристиками.

Однако преимущества конкретного свойства не отменяют необходимости оценки всего продукта. Более медленное потемнение необходимо рассматривать вместе с агрономическими характеристиками растения, стабильностью генетического изменения, пищевой безопасностью и поведением сорта при массовом выращивании. Кроме того, уменьшение отходов будет зависеть не только от биологии банана, но и от цены, логистики, поведения магазинов и покупателей.

История такого банана интересна именно своей обыденностью. Генетические технологии часто ассоциируются с медициной или футуристическими организмами, тогда как здесь CRISPR пытается решить проблему, которую каждый видел на собственной кухне. Возможно, одно из наиболее заметных применений современной молекулярной биологии окажется не фантастическим суперпродуктом, а обычным бананом, который просто не спешит становиться коричневым.