Главный трансгенный инженер - сама природа

В предыдущем номере «НУ» в материале «Наука по-французски» (стр. 8–9) мы рассказали о екатеринбургской лекции ученого из Тулузы Алена Париса, посвященной генетически модифицированным организмам. Проблема ГМО актуальна для всех, занимаются ей и на Урале. За комментариями мы обратились к кандидату биологических наук Наталье Владимировне НИКОЛАЕВОЙ (Институт экологии растений и животных УрО РАН), участнице международных форумов по проблемам генетической безопасности.


 

   Прежде всего скажу о российских исследованиях в области ГМО. Они интенсивно ведутся в трех научных центрах: в Институте общей генетики РАН им. Вавилова (Москва), Центре биоинженерии РАН (Москва), Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН. Контролирует эти исследования Государственная комиссия по регистрации и контролю ГМ продуктов при правительстве РФ. В Институте общей генетики получены трансгенные табак, картофель и пшеница, продуцирующие альфа-интерферон человека и двунитевую РНК — индуктор антивирусной активности, в Институте цитологии и генетики — трансгенная морковь с «человеческим» геном, кодирующим интерлейкин-18, который участвует в формировании врожденного и приобретенного иммунитета.
 

Среди рисков создания ГМО французский ученый назвал разлет пыльцы, растаскивание ГМ частей генома вирусами и бактериями и перенос их в дикую флору и фауну, что может вызвать снижение биологического разнообразия и появление супервредителей. Российские ученые провели исследования на юге Приморского края, где растет дикая соя — предок всех ее культурных сортов — и не выявили переноса пыльцы от экспериментальных посевов ГМ сои к диким растениям. То есть утечки генетического материала не обнаружено. Между тем продуктивность ГМ сои на 40% выше, чем традиционной.
 

А что могут дать нам ГМО?
 

Генная инженерия позволяет создавать растения с принципиально новыми свойствами. В лаборатории получен «золотой» рис — растение-спасатель, которое в результате генной модификации вырабатывает бета-каротин, или провитамин А, являющегося частью зрительного пигмента человека. Ежегодно в мире недостаток витамина становится причиной смерти 2 млн детей и наступления слепоты у 500 тыс. Природный рис обладает естественной сопротивляемостью к вредителям — нематодам. Путем переноса ответственного за это гена другим культурам, например картофелю, можно снизить потери урожая и сократить использование пестицидов, которые наносят огромный вред окружающей среде, обладают канцерогенным действием и очень дороги.
 

А. Парис отметил, что вторичные метаболиты естественных видов растений часто обладают антипищевыми свойствами, но их можно нейтрализовать с помощью ГМ технологий. Так мы расширим спектр пищевых растений, ведь пока в культуру введено менее 2% известных науке высших растений. ГМ технологии открывают возможность создавать совершенно новые растительные продукты, которые можно использовать в фармакологии для выработки антител, вакцин, болеутоляющих веществ, снабдив соответствующим генетическим материалом. В отличие от культуры ткани млекопитающих, ткани растений не могут быть заражены скрытыми болезнями, которые способны передаваться человеку при вакцинации. Есть тропические растения, естественным путем вырабатывающие белок манилин, который гораздо слаще сахара. Если ген, ответственный за выработку манилина, ввести в морковь или клубнику, это позволит кардинально решить проблему больных диабетом, поскольку это не противопоказанный им углевод, а белок.
 

ГМ растения — потенциальные фабрики сложных реактивов, сырья для парфюмерии, клеящих веществ. Например, при введении гена мидии в растение табака последний начинает вырабатывать клей. Из ГМ растений можно получать рыбий жир, смазочные вещества и даже продукты, способные стать альтернативой ископаемым видам топлива.
 

Очень актуально получение с помощью ГМ технологий сельскохозяйственных культур, способных расти в неблагоприятных условиях, например, на чрезмерно сухой или наоборот заболоченной почве, на засоленной или с повышенной кислотностью. В Свердловской области, например, таких непригодных для земледелия почв около 4%. Продукция, выращенная на засоленных почвах, теряет полезные свойства, а повышенное содержание солей негативно сказывается на здоровье людей, особенно страдающих болезнями почек. Между тем ГМ культуры могут расти на таких почвах, не приобретая вредных для человека качеств.
 

Еще один аргумент в пользу ГМО — учащение различных природных катастроф: цунами, наводнений, землетрясений, влекущих гибель урожая. Благодаря ГМ технологиям можно быстро восполнить потери. Огромную опасность для традиционных сортов представляют нашествия колорадского жука, саранчи, а для сельскохозяйственных животных — эпидемии коровьего бешенства, туберкулеза, ящура, сальмонеллеза, птичьего гриппа. ГМ технологии позволяют выводить животных, устойчивых к любым инфекциям.
 

Кстати, традиционные методы селекции весьма несовершенны: поскольку эволюция непредсказуема, приходится долго ждать случайных мутаций растений и животных, которые могут оказаться полезными для человека. Так, использованные И.В. Мичуриным методы не затрагивали геном организма, поэтому и выведенные им сорта оказались нестойкими.
 

Мы можем также «научить» растения вырабатывать животные белки, введя в их геном соответствующие гены, и таким образом решим многие проблемы, связанные с содержанием огромного поголовья скота, предотвращением эпидемий.
 

Но, возможно, самое главное преимущество ГМО заключается в том, что благодаря им удастся, наконец, накормить население Земли, две трети которого до сих пор более или менее регулярно голодает. По словам отца «зеленой революции» (1970-е годы) Нобелевского лауреата Нормана Э. Борлоуга, «сегодня человечество располагает технологиями, способными надежно прокормить 10 миллиардов человек. Вопрос лишь в том, получат ли производители продовольствия во всем мире доступ к этим технологиям».
 

Важно, чтобы люди осознали: ничего противоестественного в ГМ технологиях нет.
 

Человек открыл их для себя совсем недавно, а природа занимается генной инженерией уже более 2 миллиардов лет. Обмен генами между организмами разных систематических категорий — достаточно обычное явление, особенно для микроорганизмов, вирусов и бактерий. Доля чужих генов у них колеблется от 8 до 20 %. В геномах бактерий — прокариот встречаются отдельные «украденные» гены, типичные для животных и растений — эукариот. А в геноме эукариот немало генов бактериального происхождения. Горизонтальная передача генетической информации постоянно происходит в биосфере помимо воли человека. Мы употребляем в пищу «чужую» ДНК — молочнокислые продукты, дрожжи, сыр «рокфор» с плесенью. В одной свиной отбивной весом 200 г содержится 0,5 г чужой ДНК, однако в свиней мы не превращаемся, потому что она не встраивается в наш геном. Организм высших животных и растений защищен от проникновения в геном чужеродной ДНК. Специальные ферменты — неспецифические нуклеазы — расщепляют их на простые фрагменты, из которых синтезируются молекулы для нужд самого организма.
 

Мы постоянно сталкиваемся с огромным количеством наследственного материала разнообразных вирусов, бактерий, простейших грибов, которыми заселены наша кожа, пищеварительный тракт, половые пути, легкие. Их приходится до 6 кг на человека! И мы с ними мирно сосуществуем, хотя они постоянно занимаются обменом генами между собой, то есть естественным трансгенезом. Более того, сегодня внутренности человека, особенно жителя большого города по микробному составу ближе к содержимому канализационных стоков, нежели к естественной среде. Нейтрализовать вредные последствия этого можно благодаря использованию аналогичных технологий — трансгенных.
 

Гораздо большую опасность, чем последствия употребления в пищу трансгенных продуктов, представляют хорошо известные мутагенные факторы — радиационные, химические и биологические (например, вирусы и гормоны стресса). Дестабилизирующее влияние на геном этих факторов выражается в нарушениях структуры и даже количества хромосом у человека и животных. Возникают анеуплоидия, когда к нормальному геному добавляется либо из него исчезает одна-две хромосомы, и полиплоидия, когда кратно увеличивается число хромосом. Специалисты в области популяционной цитогенетики ИЭРиЖ получили свидетельства о нестабильности генома под действием всех перечисленных факторов на домовых мышах и грызунах полевках. А у нас с ними 90 % генов — общие.
 

Медицинские технологии будущего, основанные на новых методах слежения за геномом, будут включать индивидуальные генетические паспорта для каждого жителя Земли, и тогда мониторинг за изменением генома каждого человека будет осуществляться с его рождения и до смерти.
 

Все сказанное в пользу ГМО не означает, что не надо отслеживать риски создания и реализации ГМ технологий. Вспомним слова Фонвизина: «наука в руках злого человека есть лютое оружие делать зло». Но так же недопустимо из-за нелепых предрассудков тормозить научный прогресс, без которого выживание человечества невозможно. Закончу еще одной цитатой из Н. Борлоуга: «Общество должно отчетливо сознавать, что в природе не бывает «нулевого биологического риска» … это уловка, цель которой — воспрепятствовать развитию этого направления науки и техники».
 

Записала Е. ПОНИЗОВКИНА