Версия для печати
Вернуться к списку

Национальное зерно

В 2008 году на Шпицбергене вступило в строй Всемирное семено­хранилище, в котором по состоянию на 2020 год находились 900 тысяч образцов семян. Оно получило образное название Хранилище Судного дня, так как предназначено для сбережения мирового фонда семян на случай того или иного катаклизма. Недавно принято решение построить подобный объект и в России. Всероссийское криохранилище семян растений будет создано в Республике Саха (Якутия). О том, что собой представляет этот проект, рассказывает главный научный сотрудник Института биологических проблем криолитозоны ФИЦ «Якутский научный центр СО РАН», доктор биологических наук, профессор Борис КЕРШЕНГОЛЬЦ.

- Борис Моисеевич, мне кажется, идея создания криохранилища в Якутии не нова. Кто и когда впервые ее выдвинул?

- Проект сбережения семян растений в толще многолетнемерзлых пород появился достаточно давно. Использовать природный холод вечной мерзлоты для этой цели предложил в начале 70-х годов ХХ века профессор Николай Федорович Реймерс (Иркутск). Эта идея была поддержана и реализована в виде подземной лаборатории в Институте мерзлотоведения СО АН СССР выдающимися учеными Якутии Василием Николаевичем Дохунаевым, Никитой Гавриловичем Соломоновым, Борисом Ивановичем Ивановым и Василием Гавриловичем Алексеевым. Впервые семена растений из дублетной коллекции Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И.Вавилова (Ленинград), были заложены в подземную шахту Института мерзлотоведения СО АН СССР в конце 1970-х годов. При проведении этого эксперимента речь шла именно о долговременном хранении семян растений, срок которого составляет не менее 30 лет без пересевов. Поэтому, когда пришло время, мы начали изучение посевных, физиологических свойств этих семян, того, насколько изменился их генетический аппарат.

Оказалось, что они сохраняются на 80-85%. То есть из 10 семян прорастут 8. Примечательно, что сбережение семян в толще многолетнемерзлых пород на глубине от 9 до 12 метров не требовало никаких затрат на электроэнергию благодаря разработке сотрудников Института мерзлотоведения СО РАН под руководством доктора технических наук Георгия Петровича Кузьмина. Они запатентовали технологию по запасанию природного зимнего холода для создания круглогодично стабильных отрицательных температур в условиях подземных шахт в мерзлоте. Она позволяет круглогодично поддерживать в помещениях оптимальные для хранения семян отрицательные температуры.

В начале нулевых годов ХХI века у нас вышли публикации в ведущих научных журналах, в том числе в генетических, наши ученые принимали участие и выступали на международных симпозиумах по криобиологии в Японии, США и Великобритании. Не исключено, что решение о строительстве Всемирного хранилища семян на Шпицбергене (Норвегия) в 2006-2008 годах было принято с учетом наших результатов.

Вместе с тем температуры пород на Шпицбергене намного выше, чем в Центральной Якутии. На архипелаге не может быть применена технология запасания зимнего холода, так как там нет таких низких зимних температур. Поэтому Хранилище Судного дня нуждается в мощном дополнительном искусственном охлаждении. Холодильники в нем работают на угле, который добывается там же, на Шпицбергене. В итоге получаем весьма экологически грязную, особенно для Арктики, технологию. Но в условиях глобального потепления для глубокой проморозки пород уже и этой энергии не хватает. В последние годы во Всемирном хранилище семян наблюдаются сезонные протечки.

- В России основное хранилище семян растений расположено на Кубани. Его недостаточно?

- Там семена содержатся в морозильных установках, которые требуют колоссальных затрат на электроэнергию. К тому же сроки такого хранения ограничены максимум 15 годами, и это влечет за собой огромные трудовые затраты на пересевы.

Поэтому с учетом наших результатов в 2011 году было принято решение о создании первой очереди криохранилища за счет бюджетов Республики Саха (Якутия) и Сибирского отделения РАН. Финансовые затраты получились небольшими, поскольку криохранилище было создано путем реконструкции уже имеющейся шахты Института мерзлотоведения СО РАН. Стоимость работ по реконструкции шахты, бывшей в не очень хорошем состоянии, составила 10,6 миллиона рублей (по 5,3 миллиона со стороны республики и СО РАН). Первая очередь криохранилища была открыта 12 декабря 2012 года. Его мощность составляет до 100 тысяч образцов, в настоящее время там заложены более 12 тысяч образцов семян.

Уже в 2013-2014 годах якутское научное сообщество поставило вопрос о том, что в интересах обеспечения продовольственной и экологической безопасности России необходимо построить в Центральной Якутии еще более масштабное резервное хранилище семенного фонда с объемом до 1 миллиона образцов.

- И этот проект получил поддержку президента Российской академии наук Александра Сергеева.

- Да. Предварительные согласования с Всероссийским институтом генетических ресурсов растений им. Н.И.Вавилова (ВИР), Министерством науки и высшего образования России и другими структурами были начаты еще в 2014 году. С 2020-го мы с этим предложением выходили на профильный комитет Госдумы, но самый мощный толчок проект получил в марте 2021 года, когда А.Сергеев посетил нашу республику. Он лично спускался в криохранилище и очень проникся значимостью для России этого проекта. Позднее он связывался с директором Института мерзлотоведения СО РАН Михаилом Железняком, несколько раз запрашивал дополнительную информацию у меня.

Благодаря президенту РАН наш проект по созданию резервного Всероссийского криохранилища семян растений получил мощный импульс. Александр Михайлович подготовил по этому вопросу записку, встречался с заместителем председателя Совета безопасности Дмитрием Медведевым. Затем он направил письмо Президенту России Владимиру Путину с предложением о создании в Якутии крупного криохранилища семян растений в целях обеспечения продовольственной и экологической безопасности страны.

Результатом этой работы стал Указ Президента РФ №44 от 8 февраля 2022 года «О Национальном центре генетических ресурсов растений». Головным в структуре центра является Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И.Вавилова. В указе есть два пункта, которые напрямую касаются наших предложений по развитию проекта. В одном из них указано, что в рамках развития инфраструктуры Национального центра должен быть сформирован криобанк, в другом - что на территории России будет создано резервное хранилище семян ценных образцов генетических ресурсов растений на случай возникновения чрезвычайной ситуации.

При разработке проекта Научно-образовательного центра мирового уровня «Север - территория устойчивого развития» еще в 2020 году мы добились того, что одним из его инфраструктурных замыслов стала программа создания криохранилища семян растений в толще многолетнемерзлых пород. И благодаря тому, что в 2021 году наша республика и четыре дальневосточных региона выиграли федеральный грант по проекту НОЦ «Север», осенью прошлого года Минобрнауки РФ открыло при ФИЦ «Якутский научный центр Сибирского отделения РАН» новую молодежную лабораторию генетических ресурсов растений криолитозоны.

Если суммировать, то можно сказать, что проект масштабного резервного хранилища семенного фонда (Всероссийского криохранилища), разработанный якутскими учеными, вошел в указ Президента России благодаря пяти факторам. Это результаты НИР, показавшие высокую степень сохранности всех качеств семян растений, включая сохранность генома, при долговременном (более 40 лет) хранении в толще многолетнемерзлых пород; введение в эксплуатацию в 2012 году первой очереди криохранилища; победа НОЦ «Север» в конкурсе 2021 года по отбору научно-образовательных центров мирового уровня; создание молодежной лаборатории генетических ресурсов растений криолитозоны и, конечно, активная поддержка президента Российской академии наук.

- Когда ориентировочно будет построено новое криохранилище?

- Мы надеемся, что проект будет реализовываться быстро, потому что еще в 2014 году было разработано финансово-экономическое обоснование строительства второй очереди криохранилища, включая небольшой надземный лабораторный корпус. Стоимость проекта по ценам 2014 года составляла порядка 500 миллионов рублей, по сегодняшним ценам это более 1 миллиарда.

В том же 2014 году было определено несколько площадок, пригодных для строительства нового криохранилища, все они расположены в окрестностях Якутска, так как в результате целого ряда научных исследований доказано, что именно здесь, в единственном месте на планете, имеется наиболее устойчивая и наиболее низкотемпературная мерзлота. Сейчас речь идет о разработке технико-экономического обоснования проекта, но это не должно занять много времени.

- Будут ли семена в этом хранилище защищены от воздействия ядерного оружия?

- Безусловно. Конструкция проектировалась с таким расчетом, чтобы обеспечить сохранность семян растений даже на случай ядерного удара. На глубине 9-12 метров семена будут полностью защищены от любых природных или техногенных катаклизмов, аварий и катастроф на поверхности Земли. Резервное хранилище семян в составе Национального центра генетических ресурсов растений будет, как и существующее сейчас криохранилище, полностью автономным и не потребует ни водоснабжения, ни электроэнергии.

- То есть затраты на содержание криохранилища будут минимальными?

- Резервное хранилище семян не будет требовать никаких затрат ни на охлаждение, ни на поддержание оптимальных отрицательных температур. Вся эта технология, включая естественную вентиляцию, уже разработана и апробирована сотрудниками Института мерзлотоведения СО РАН на первой очереди криохранилища.

- Как на практике применяются семена, хранящиеся в якутском криохранилище?

- Семена хранятся в первую очередь для обеспечения продовольственной безопасности. Это в том числе семена сельскохозяйственных видов растений, заложенные сотрудниками Якутского НИИ сельского хозяйства ФИЦ «ЯНЦ СО РАН». Решаются также задачи и в сфере экологической безопасности. Как известно, целый ряд дикорастущих видов растений в результате изменения климата, антропогенного воздействия и других факторов с течением времени просто исчезает. Кроме того, на территории России, в том числе и у нас в республике, ведутся масштабные промышленные разработки, идет добыча полезных ископаемых. Нарушенный в ходе промышленного воздействия почвенный покров нуждается в рекультивации, которая включает в себя воссоздание почвенного слоя и посев растений. Семена для такого посева необходимо готовить заранее, обеспечивая их хранение.

Благодаря нашим коллегам из Института биологических проблем криолитозоны ФИЦ «ЯНЦ СО РАН» и других научных институтов Сибири и Дальнего Востока с 2014 года в имеющееся сейчас в Якутске криохранилище закладываются семена не только сельскохозяйственных видов растений, но и дикоросов. Новосибирский филиал Института леса предоставил семена древесных растений, которые сейчас оказываются чрезвычайно востребованными для посевов на территориях, пострадавших от лесных пожаров.

- Какая температура в крио­хранилище?

- По итогам 40 лет наблюдений доказано, что оптимальный для длительной сохранности семян растений диапазон - от минус 8оС до минус 10оС. Потому что именно при этих температурах вода в клетках семян находится в такой форме, которая не повреждает молекулу ДНК. Сейчас в мировых коллекциях семена хранятся в морозильных установках при температурах от минус 18оС до минус 20оС. В таких условиях повреждения ДНК усиливаются, поэтому они вынуждены каждые 10-15 лет производить пересев и замену хранящихся семян.

- Семена из вашего криохранилища, получается, ни в чем не уступают свежим?

- Да. В конце 2021-го - начале 2022 года мы произвели очередную проверку семян бобовых, извлеченных из якутского криохранилища через 43 года хранения. Мы их посадили, вырастили из них растения, получили от них плоды и новые семена, а потом полностью проверили дочерние семена на весь комплекс свойств. Таким образом мы установили, что все свойства семян, хранившихся в криохранилище более 40 лет, сохранены на уровне 80-85%.

- Проект криохранилища в Якутии полностью разработан местными учеными?

- Да. При строительстве Всероссийского резервного криохранилища в Якутии будут использованы две технологии, созданные якутскими учеными. Первая разработана и запатентована Институтом мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН. Это технология запасания зимнего холода для круглогодичного стабильного поддержания оптимальных отрицательных температур, необходимых для хранения семян растений.

Вторая разработана и запатентована Институтом биологических проблем криолитозоны ФИЦ «ЯНЦ СО РАН». Это технология длительного хранения семян растений с использованием природного холода многолетнемерзлых пород.

Хочу обязательно отметить мужественный поступок, который совершили наши коллеги в ходе этой работы. После развала Советского Союза в подземной шахте, в которой хранились заложенные в конце 1970-х годов семена, произошел обвал. И, к сожалению, часть семян была утеряна. Тогда сотрудники ИБПК СО РАН под руководством директора Ботанического сада Иннокентия Аполлоновича Федорова совершили настоящий подвиг. С риском для жизни из полуразвалившейся шахты глубиной 12 метров они извлекли около 11 тысяч образцов семян растений.

Вообще коллекции Всесоюзного института растениеводства в своей истории знают два героических эпизода. Первый - когда из ленинградской коллекции семян во время войны в условиях блокады не исчезло ни одно зернышко. Сотрудники ВИР умирали с голоду, но коллекцию сохранили полностью! А второй подвиг совершили наши коллеги.