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.