Гмо растения – Растения-ГМО. Растения-ГМО: практическое применение

Растения-ГМО. Растения-ГМО: практическое применение

Владимир Викторович Чуб,
доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии растений биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова
«Потенциал. Химия. Биология. Медицина» № 11, 12, 2011; № 1, 2 2012

Растения-ГМО: практическое применение

«Потенциал. Химия. Биология. Медицина» № 12, 2011

В последнее время в прессе и на телевидении часто обсуждают вопросы, связанные с генетически модифицированными растениями и потенциальным риском употребления продуктов питания, изготовленных из них. К сожалению, в таких дискуссиях часто побеждают эмоции, а не научная логика. Как результат в обществе возникает настороженное отношение к генетически модифицированным растениям и даже своеобразный «экологический терроризм». Когда в конце 1990-х из Германии в Юго-Восточную Азию хотели отправить партию генетически модифицированного риса, «зелёные» пошли на захват самолёта (!) и уничтожили всю партию семян. Прошлым летом в Австралии на территорию одного из научных центров проникли те же «зелёные террористы» и уничтожили посевы трансгенной пшеницы, над которыми исследователи работали около 10 лет. Эта акция отбросила назад исследования пшеницы и нанесла научному центру убытки, которые исчисляются миллионами долларов.

Это, конечно же, крайние проявления. Но каждого современного человека беспокоит вопрос: нужно ли бояться генетически модифицированных растений? Что они несут миру: пользу или вред? Однозначного ответа не существует. И с каждым конкретным случаем применения ГМО нужно разбираться отдельно.

Какие же проекты с участием трансгенных растений человечество разрабатывает сегодня?

Устойчивость к вредителям

Насекомые-вредители при вспышках численности могут уничтожать существенную часть урожая (если не весь урожай). Для борьбы с ними применяют довольно агрессивные вещества — пестициды (от лат. pestis — вредоносный бич, зараза и caedo — убивать). Пестициды уничтожают и вредных, и полезных насекомых (например пчёл, шмелей, жужелиц), оказывают влияние на почвенных обитателей, а при попадании в водоёмы пестициды могут вызвать гибель рыб. Применение пестицидов опасно в первую очередь для людей, работающих в сельском хозяйстве: именно они готовят растворы, проводят опрыскивания, работают в поле, пока пестицид продолжает действовать. К нам на стол попадает лишь ничтожная часть пестицидов, которые по большей части уже разложились. Избавиться от остатков пестицидов можно, тщательно вымыв овощи и фрукты или очистив кожицу.

Отказаться от применения пестицидов пока ещё нельзя: тогда размножатся вредители и человечество останется без урожая. А нельзя ли сделать культурные растения несъедобными для насекомых?

Здесь на помощь приходит генная инженерия растений. Насекомые, как и любые другие живые существа, болеют. Одно из заболеваний вызывает бактерия тюрингская палочка (Bacillus thuringiensis). Она выделяет белок-токсин, нарушающий пищеварение у насекомых (но не у теплокровных животных!). Этот белок обозначают BT-токсин (от первых букв латинского названия тюрингской палочки). Дальше необходимо выделить ген, отвечающий за синтез ВТ-токсина, включить его в состав искусственного Т-района ДНК, размножить плазмиду в кишечной палочке, дальше перенести плазмиду в агробактерию с плазмидой-хелпером (об использовании агробактерий для генетической модификации растений — см. «Потенциал» №11). Т-район из агробактерии внедрится в геном растения (например, хлопчатника). На искусственной среде с антибиотиками можно отобрать трансформированные клетки и получить из них генетически модифицированные растения (рис. 6). Теперь в хлопчатнике будет синтезироваться ВТ-токсин, и он станет устойчивым к вредителям.

Вредители хлопчатника — актуальная проблема для тропических регионов. Так, вспышки численности хлопкового долгоносика в XIX–XX вв. были одной из причин экономических спадов в США. С 1996 года на поля внедряется генетически модифицированный хлопчатник, устойчивый к насекомым (в частности — к хлопковому долгоносику). В Индии — одной из лидирующих стран-производителей хлопка — на сегодня около 90% площадей заняты генетически модифицированным хлопком. Так что 9 шансов из 10, что вы уже носите «генетически модифицированные» джинсы! Как-то об этом в дискуссиях по ГМО не упоминают…

Заманчиво получить не только технические, но и пищевые растения, устойчивые к вредителям (например, картофель, устойчивый к колорадскому жуку). Это позволит фермерам существенно сократить расходы на обработку полей пестицидами и повысит урожай. Для того чтобы получить больше прибыли, ГМО, безусловно, необходимы. В нашей стране уже есть официальное разрешение на использование 4 сортов картофеля, устойчивого к колорадскому жуку: два сорта «наши», и два — иностранного происхождения. Но действительно ли такой картофель безопасен?

Появление в пище любого нового белка (например, ВТ-токсина) у чувствительных людей может вызывать аллергию, снижение общего иммунитета к заболеваниям и другие реакции. Но этот эффект возникает при любом изменении традиционного рациона. Например, все те же явления возникали просто при «внедрении» соевого белка: для европейцев он оказался потенциальным аллергеном, снижал иммунитет. То же самое будет с людьми, переезжающими на новое место, резко отличающееся по традициям питания. Так, для коренных народов Крайнего Севера опасной может оказаться молочная диета или питание обычным (заметим — нисколько не модифицированным!) картофелем. Русские бобы (Vicia faba), которые традиционно использовали у нас в стране как овощ, ядовиты для жителей Средиземноморья и т. д. Всё это не означает, что нужно повсеместно бороться с употреблением сои, молока, картофеля или бобов, просто необходимо учитывать индивидуальную реакцию.

Таким образом, при внедрении генетически модифицированных пищевых растений часть людей окажется к ним довольно чувствительной, но другие так или иначе приспособятся. Но чувствительные люди должны точно знать, какие продукты приготовлены с применением ГМО.

Полезно знать, что сегодня в Россию можно ввозить и использовать в пищевых технологиях 16 сортов и линий генетически модифицированных растений — в основном устойчивых к тем или иным вредителям. Это кукуруза, соя, картофель, сахарная свёкла, рис. От 30 до 40% продуктов на современном рынке уже содержат компоненты, полученные из ГМО. Парадоксально, что при этом выращивать генетически модифицированные растения у нас в стране не разрешается.

В утешение скажем, что в США — стране, которая выращивает 2/3 мирового урожая генетически модифицированных растений — до 80% продуктов содержат ГМО!

Устойчивость к вирусам

Поражение растений вирусами уменьшает урожай в среднем на 30% (рис. 7). Для некоторых культур цифры потерь ещё выше. Так, при заболевании ризоманией теряется 50–90% урожая сахарной свёклы. Корнеплод мельчает, образует многочисленные боковые корни, содержание сахара снижается. Это заболевание впервые было обнаружено в 1952 году в Северной Италии и оттуда «победным маршем» в 1970-х гг. распространилось во Францию, на Балканский полуостров, а в последние годы — в южные регионы свеклосеяния нашей страны. Против ризомании не помогают ни химическая обработка, ни севооборот (вирус сохраняется в почвенных организмах не менее 10 лет!).

Ризомания — это всего лишь один пример. С развитием транспорта вирусы растений вместе с урожаем быстро перемещаются по планете, минуя таможенные барьеры и государственные границы.

Единственным эффективным способом борьбы со многими вирусными болезнями растения оказывается получение устойчивых генетически модифицированных растений. Для повышения устойчивости из генома вируса-возбудителя ризомании выделяют ген белка капсида. Если этот ген «заставить» работать в клетках сахарной свёклы, то резко повышается устойчивость к «ризомании».

Есть и другие проекты, связанные с повышением устойчивости к вирусам. Например, огурцы, дыни, арбузы, кабачки и тыква поражаются одним и тем же вирусом мозаики огурца. Кроме того, в круг хозяев входят томаты, салат-латук, морковь, сельдерей, многие декоративные и сорные растения. Бороться с вирусной инфекцией очень трудно. Вирус сохраняется на многолетних растениях-хозяевах и на остатках корневой системы в почве.

Как и в случае с ризоманией, против вируса мозаики огурца помогает образование белка его собственного капсида в растительных клетках. На сегодня получены устойчивые к вирусу трансгенные растения огурцов, кабачков и дыни.

Ведутся работы и по повышению устойчивости к другим вирусам сельскохозяйственных растений. Но пока ещё, за исключением сахарной свёклы, устойчивые генетически модифицированные растения мало распространены.

Устойчивость к гербицидам

В развитых странах расходам на горюче-смазочные материалы все больше предпочитают «разориться» на разнообразные химикаты. Одна из важных статей расходов — вещества, уничтожающие сорняки (

гербициды). Применение гербицидов позволяет лишний раз не гонять тяжёлую технику по полю, меньше нарушается структура почвы. Слой отмерших листьев создаёт своеобразную мульчу, которая уменьшает эрозию почвы и сберегает влагу. Сегодня разработаны гербициды, которые в течение 2–3 недель полностью разлагаются в почве микроорганизмами и практически не наносят вреда ни животным, обитающим в почве, ни насекомым-опылителям.

Однако у гербицидов сплошного действия есть существенный недостаток: они действуют не только на сорные, но и на культурные растения. Есть определённый успех в создании так называемых селективных гербицидов (таких, которые действуют не на все растения, а на какую-то группу). Например, есть гербициды против двудольных сорняков (см. в статье об ауксинах, «Потенциал» №7). Но при помощи селективных гербицидов невозможно уничтожить все сорняки. Например, останется пырей — злостный сорняк из семейства злаковых.

И тогда возникла идея: сделать культурные растения устойчивыми к гербицидам сплошного спектра действия! Благо, у бактерий есть гены, отвечающие за разрушение многих гербицидов. Достаточно просто пересадить их в культурные растения. Тогда вместо постоянных прополок и рыхления междурядий над полем можно распылить гербицид. Культурные растения выживут, а сорняки погибнут.

Именно такие технологии предлагают фирмы, производящие гербициды. Причём выбор трансгенных семян культурных растений зависит от того, какой гербицид фирма предлагает на рынке. Каждая фирма разрабатывает растения-ГМО, устойчивые к своему гербициду (но не к гербицидам конкурентов!). Ежегодно в мире на полевые испытания передают 3–3,5 тыс. новых образцов растений, устойчивых к гербицидам. Даже испытания устойчивых к насекомым растений отстают от этого показателя!

Устойчивость к гербицидам уже широко применяется при выращивании люцерны (кормовая культура), рапса (масличное растение), льна, хлопчатника, кукурузы, риса, пшеницы, сахарной свёклы, сои.

Традиционный вопрос: опасно или безопасно выращивание таких растений? Технические культуры (хлопок, лён), как правило, не обсуждают: их продукты человек не использует в пищу. Конечно, в генетически модифицированных растениях появляются новые белки, которых прежде не было в пище человека, со всеми вытекающими отсюда следствиями (см. выше). Но есть ещё одна скрытая опасность. Дело в том, что применяемый в сельском хозяйстве гербицид — это не химически чистое вещество, а некоторая техническая смесь. В неё могут добавлять детергенты (для улучшения смачивания листьев), органические растворители, промышленные колоранты и другие вещества. Если содержание гербицида в конечном продукте строго контролируют, то за содержанием вспомогательных веществ, как правило, следят плохо. Если содержание гербицида будет сведено к минимуму, то о содержании вспомогательных веществ остаётся только догадываться. Эти вещества могут попадать также в растительное масло, крахмал и другие продукты. В будущем предстоит разрабатывать нормативы на содержание этих «неожиданных» примесей в конечных продуктах.

Суперсорняки и «утечка генов»

Успехи в создании генетически модифицированных растений, устойчивых к вредителям и гербицидам, породили ещё одно сомнение: а вдруг сорняки каким-то образом «завладеют» генами, встроенными в геном культурных растений, и станут устойчивыми ко всему? Тогда появится «суперсорняк», который будет невозможно истребить ни с помощью гербицидов, ни с помощью насекомых-вредителей!

Такой взгляд по меньшей мере наивен. Как мы уже говорили, фирмы-производители гербицидов создают растения, устойчивые к производимому гербициду, но не к гербицидам конкурентов. Даже в случае приобретения одного из генов устойчивости можно использовать другие гербициды для борьбы с «суперсорняком». Устойчивость к насекомым ещё не определяет устойчивости к любым вредителям. Например, нематоды и клещи смогут по-прежнему поражать это растение.

Кроме того, остаётся неясным, каким образом сорняк приобретёт гены от культурного растения. Единственная возможность — если сорное растение является близким родственником культурному. Тогда возможно опыление пыльцой генетически модифицированного растения, и произойдёт «утечка генов». Это особенно актуально в районах древнего земледелия, где в дикой природе до сих пор обитают виды растений, близкие к культурным. Например, из трансгенного рапса с пыльцой новые гены могут переноситься на сурепку или дикие виды рода Капуста (Brassica).

Гораздо важнее, что посадки трансгенных растений вызывают «загрязнение» местного генетического материала. Так, кукуруза относится к ветроопыляемым растениям. Если один из фермеров посадил трансгенный сорт, а его сосед — обычный, возможно переопыление. Гены из генетически модифицированного растения могут «утечь» на соседнее поле.

Верно и обратное: растения-ГМО могут опыляться пыльцой обычных сортов, и тогда в следующих поколениях уменьшится доля генетически модифицированных растений. Это произошло, например, в Австралии при первых попытках внедрить генетически модифицированный хлопчатник: признак устойчивости к насекомым «пропал» из-за «разбавления» пыльцой обычных сортов с соседних полей. Пришлось более внимательно отнестись к семеноводству хлопчатника и внедрять устойчивые сорта ещё раз.

elementy.ru

ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ РАСТЕНИЯ — Мегаобучалка

ВВЕДЕНИЕ

12 декабря 2007 года вступил в силу Федеральный закон от 25.10.2007 № 234-ФЗ «О внесении изменений в Закон Российской Федерации «О защите прав потребителей» и часть вторую Гражданского кодекса Российской Федерации», в котором подпунктом а) пункта 3 статьи 1 в абзац третий пункта 2 статьи 10 Закона Российской Федерации от 07.02.1992 № 2300-1 «О защите прав потребителей» внесено дополнение об обязательном наличии в отношении продуктов питания информации о наличии в них компонентов, полученных с ГМО, в случае, если содержание указанных организмов в таком компоненте составляет более 0,9 %. Содержание в пищевых продуктах менее 0,9% ГМО освобождает их от специальной маркировки.

Пищевые продукты, получаемые из видов, выведенных традиционными методами селекции, употребляются в пищу сотни лет, и продолжают появляться новые виды. Сорта, обладающие по сути такими же свойствами, выводятся и методами генетической модификации путем переноса одного или нескольких генов. Принято считать, что обычные методы выведения новых сортов культур более безопасны, чем технология генной модификации.

В последние годы возрос интерес к вопросу о пользе и вреде генно-модифицированных организмов. Зачастую люди и не знаю что такое ГМО. Попробуем в этом разобраться.

ГМО- это

Генетически модифицированная пища — это продукты питания, полученные из генетически модифицированных организмов (ГМО) — растений, животных или микроорганизмов.

«Генетически модифицированные (трансгенные) организмы можно опреде­лить как организмы, генетический мате­риал которых (ДНК) изменён способом, недостижимым естественным путём в ходе внутривидовых скрещиваний. Для получения ГМО используется технология рекомбинантных молекул. Генная инже­нерия позволяет переносить отдельные гены из любого живого организма в любой другой живой организм в составе кольцевых молекул ДНК (плазмид).»[ 5, 12]

Встраивание в геном организма преследует цель получения нового признака, которого невозможно достичь путём селекции или требующий многолетней работы селекционера. Применение биотехнологий позволяет сделать очень многое в практике народного хозяйства. Возможности микробиологического производства значительно расширились. Благодаря генетической инженерии область микробиологического синтеза различных биологически активных соединений, полупродуктов для синтеза, кормовых белков и добавок и других веществ стала одной из наиболее окупаемых наук, значительно ускорить процесс получения нового сорта, существенно снизить себестоимость и получить хорошо прогнозируемый эффект по признаку, определяемому встроенной конструкцией. Вложение средств в перспективные биотехнологические исследования обещает получение высокого экономического эффекта. Но вместе с новыми признаками организм приобретает целый набор новых качеств.

Типология генетически модифицированных организмов:

1. Генетически модифицированные растения (ГМР)

2. Генетически модифицированные микроорганизмы (ГММ)

3. Генетически модифицированные животные (ГМЖ)

4. Генетически модифицированный человек (ГМЧ)

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ РАСТЕНИЯ

Последние десятилетия характеризуются все более широким использованием генно-инженерных технологий при создании сельскохозяйственных растений — так называемые генетически модифицированные или трансгенные растения.

В 1993 году генетически измененные продукты были допущены на полки магазинов мира. Сейчас ГМ-растения занимают более 80 млн. га сельскохозяйственной земли и выращиваются более чем в 20 странах мира. 30% всей выращиваемой в мире сои, более 16% хлопка, 11% канолы и 7% кукурузы — продукты генной инженерии. Кстати, на территории России нет ни одного гектара, который был бы засеян ГМ-растениями. Теперь в России разрешили продавать 13 видов растительных продуктов, содержащих ГМП: три сорта сои, шесть сортов кукурузы, два сорта картофеля, по одному сорту — сахарной свеклы и риса. [6]

Генетически модифицированным называется растение, в геном которого методами генетической инженерии перенесены гены (их называют «трансгенами») из других организмов. Процесс переноса называется генетической трансформацией.

Наиболее широко используемый метод трансформации – агробактериальный. Почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens способна инфицировать двудольные растения, вызывая опухоли — корончатые галлы. При этом происходят перенос и встраивание в растительный геном двух групп генов: продукты одних вмешиваются в нормальный метаболизм растения и способствуют разрастанию опухоли, а продукты других синтезируют опины, вещества, ненужные растению, но используемые в пищу бактериями. Ученые модифицировали агробактерии таким образом, что они вместо собственных переносят в растения гены, нужные человеку.

Биобаллистический метод используется чаще всего для генетической модификации однодольных растений, нечувствительных к агробактериям. В специальных установках микрочастицы золота или вольфрама с нанесенной на них ДНК ускоряют при помощи сжатого гелия, и они проникают в ДНК клеток мишени.

Признаки придаваемые растениям можно разделить на три группы:

1. признаки, интересные производителям: устойчивость к различным факторам окружающей среды — гербицидам, болезням, вредителям, засухе, засолению, улучшение минерального питания, повышение укореняемости.

2. признаки представляющие интерес непосредственно для потребителей — модификация вкуса и аромата плодов, увеличение продолжительности их хранения, изменение окраски цветков, бессемянность, улучшение питательной ценности растений.

3. растения -«биофабрики», способные синтезировать вакцины, ферменты, биополимеры и другие полезные вещества.

В суспензию агробактерий, содержащих плазмиды с нужными генами, добавляют органы или ткани растений (экспланты), из которых проще всего регенерировать целые растения (чаще всего используются листья). Этот этап называется кокультивацией. Во время кокультивации агробактерии с помощью vir-белков переносят участок Ti-плазмиды и встраивают его в растительную ДНК.

Затем растительную ткань помещают на питательную среду, содержащую антибиотики. В этой среде выживают только те клетки, в которые агробактерии перенесли ген, придающий устойчивость к антибиотикам, то есть трансформированные. Условия и состав среды подобраны таким образом, что трансформированные клетки активно размножаются, образуя неорганизованную массу делящихся клеток (калллус), из которой регенерируют трансгенные растения. Полученные растения размножают и подвергают различным анализам сначала в пробирке, а потом — на полях и в теплицах.

megaobuchalka.ru

генетически модифицированные организмы. Так ли страшен черт? / Habr

Человеку давно свойственно интересоваться окружающим миром и находить объяснения тому окружающим вещам и событиям. Собственно, без этого человек не стал бы человеком. На базе верований, мифов развивалась сначала религия, а потом — и современная наука, которая уже весьма успешно объясняет окружающий мир от очень малых до впечатляющих масштабов. Но всегда оставались люди, которые противились прогрессу и распространяли устоявшиеся мифы, уверяя, что они отвечают на все вопросы и незачем двигаться дальше. Гром гремит — это Перун-громовержец злится; кто-то заболел — это Бог его наказывает, вот тебе объяснения, отстань, не задавай вопросов, а лучше помолись.
Современные мифы более глубоки и обычно связаны с наукой. Причины понятна — наука развилась (особенно в последнее время) до такой степени, что часто нужен колоссальный объем знаний, чтобы просто понять, о чем вообще идет речь. У многих людей этого объема нет или безвозвратно потерян, что и снижает их сопротивляемость к разного рода мифам нашего времени. Миф про вредность пищевых добавок Exxx; миф про полезность натурального и вредность «химии»; миф про врачей-убийц, травящих людей прививками; миф про настолько страшное ГМО, что наклейки с надписью «без ГМО» надо клеить даже на салфетки и на пачки с солью.

Что такое ГМО? Зачем они нужны? Как велика опасность и польза от их использования? Есть ли доказательства безопасности этих организмов?

Disclaimer: автор статьи не имеет отношения к биологии — не является ни биологом, ни биохимиком, ни генетиком и не обладает хоть сколько-то родственной профессией. Эта статья — всего лишь попытка разобраться с ворохом информации и реальности об одной из угроз современного мира. Так что если вы ближе к биологии и генетике, заранее предупреждаю, вы можете пострадать при чтении статьи, например, лопнуть от смеха. Фактически данная статья является компиляцией статей по теме ГМО (ссылки приведены в тексте).

Что такое ген и генотип

С самого начала определимся, о чем пойдет речь. Для начала — что такое ген? Как известно, носителем наследственной информации (генома) является ДНК — длиннющая молекула, выглядящая как двойная спираль, которая содержится в каждой клетке организма и хранит полную информацию об организме. В редких случаях (у вирусов) носителем наследственной информации является РНК.

На картинке — ДНК, обрабатываемая ДНК-лигазой (картинка из Википедии)
ДНК — колоссальная по размерам молекула, если ее спираль просто развернуть, эта линия будет длиной в несколько сантиметров. ДНК содержит последовательность генов (геном), которые вместе с условиями окружающей среды (условиями роста) и определяет фенотип — внешний вид организма (да и внутренний тоже), его особенности, особенности внутренних процессов. Каждый ген кодирует производство какого-то белка или функциональной РНК, которые впоследствии и участвуют в биохимических процессах организма.

Различных белков огромное множество с различным назначением, например, в человеческом организме есть белок гемоглобин, который используется организмом для обеспечения внутренних органов кислородом, есть инсулин, который регулирует уровень глюкозы в крови, и множество других.

Инсулин. За его производство в организме отвечает один из генов 11-ой хромосомы.
Очевидно, что у разных людей разные ДНК, ведь люди не похожи друг на друга (и не у людей тоже — фактически каждый организм, за исключением разве что самых простейших, обладает своей собственной уникальной ДНК). ДНК постоянно меняется — под воздействием внешних факторов (радиации, ультрафиолета и прочего) в ДНК возникают мутации — изменения генов, «выключение/включение» генов и прочие трансформации. По теории эволюции, наиболее удачные мутации закрепляются, особи с неудачными мутациями отсеиваются. Мутации ДНК происходят чаще, чем принято думать. Человеческое тело ежесекундно пронзается сотнями высокоэнергетических космических частиц, естественно, многие из этих частиц попадают в ДНК и вызывают в нем изменения. Многие из этих изменений исправляются самим организмом (см. выше картинку с ДНК-лигазой, которая как раз и занимается репарацией ДНК), но некоторые оказываются устойчивыми и приводят к различным мутациям. Мутации могут быть вредными (например, в клетке «ломается» механизм внутреннего контроля размножения и получается раковая клетка), могут быть нейтральными и полезными — полезные закрепляются в процессе эволюции. Отметим, что по теории эволюции закрепляются положительные мутации, то есть те, которые позволяют виду выживать в текущих условиях. Человек же закрепляет то изменение растений (и животных), которое выгодно ему, а не окружающей среде — более сочные и крупные яблоки, более дойные коровы и так далее. Для этого существует селекция и генетическая модификация.

Традиционная селекция

Поскольку ГМО сравнивается часто именно с традиционной селекцией (кстати, часто создается впечатление, что противники ГМО не знают о ее методах вообще ничего), надо обязательно упомянуть о методах традиционной селекции.
На самом деле традиционная селекция целью ставит то же самое — изменение генотипа определенного вида (в основном растений), чтобы достичь нужных человеку результатов. Селекция на растениях проста еще и тем, что растения очень склонны к изменению генотипа в зависимости от внешних условий — у них это один из методов защиты от животных и прочих вредителей, выработавшийся в процессе эволюции. Упомянем некоторые методы селекции:

• Отбор. Самый древний и самый простой метод селекции. Сеем овощи/фрукты, собираем, оставляем только те, которые нам нужны (например, с самыми крупными плодами), опять сеем, опять растим и отбираем и так далее. Так выведена, например, антоновка. Он же очевидно и самый медленный метод селекции.
• Полиплоидия. Дублирование хромосом в растении, что приводит к увеличению размеров клеток и всего растения. Цитата отсюда:

  В настоящее время применяют методы искусственного получения полиплоидов, воздействуя на растения разными мутагенами (в основном колхицином), разрушающими веретено деления клетки. Таким образом из диплоидных (2n) можно получить тетраплоидные (4n) формы.

  Колхицин — токсичное вещество. Его планировали для борьбы против рака из-за высокой токсичности по отношению к раковым клеткам, но запретили, когда обнаружили, что и для обычных клеток оно тоже токсично.
• Мутагенез. Спонтанное или индуцированное получение мутантов (изменение генокода). Опять уступим место цитатам:
  http://sbio.info/page.php?id=40:

  Индуцированные рентгеновыми лучами мутанты были выделены у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.). Они отличаются не только повышенной урожайностью, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке.

  
  http://vodospad.kiev.ua/books/book18/dubinin_16.html

  В настоящее время на базе громадного развития ядерной физики, давшей новые доступные источники излучений в виде гамма-лучей от Со60, нейтронов в ядерных реакторах и т. д., мощное влияние радиации используется в практических целях по селекции растений и микроорганизмов.Создание новых методов радиационной селекции было связано с развитием ряда научных положений в области генетики, и в первую очередь с разработкой вопроса о природе материальных основ наследственности, знание которых позволило вскрыть физическую и химическую природу воздействия радиации на наследственные структуры в клетке.
  …
  При введении в промышленное использование исходного штамма пеницилла (штамм 1951В25) его активность составляла всего лишь около 50 единиц. Продажная стоимость пенициллина в то время была громадной. За десять лет работы методами радиационной селекции, к 1960 г., были получены штаммы с активностью до 5000 единиц. При этом получены штаммы, не выделяющие золотисто-желтого пигмента, что резко облегчило химическую очистку пенициллина. В результате пенициллин стал дешевым, общедоступным лечебным средством. То же произошло со стрептомицином. Активность исходных штаммов составляла около 200 единиц, сейчас радиационные штаммы выделяют 2000 и более единиц.

Может, подобные методы селекции уже не применяются? Пожалуйста — современный метод селекции TILLING. Зародыши пшеницы обрабатываются сильным мутагенным и канцерогенным веществом Ethyl methanesulfonate, что приводит к мутациям около половины генов растения. После чего сканированием определяется растение, в котором изменен конкретный нужный нам ген, и путем постепенного скрещивания c нормальным видом добиваются получения более-менее вменяемого растения с нужным модифицированным геном. И, скорее всего, с кучей других модифицированных генов, которые никак не проявили себя на контроле.

Таким образом, традиционная селекция широко использует такие методы: как облучение рентгеном, облучение радиацией, использование токсических веществ. Очевидно, что при этом меняется солидная часть генокода, причем никто не контролирует, что именно изменилось в коде и какие последствия эти изменения могут вызвать.

Генетическая модификация

Переходим к теме нашего повествования. Генетически модифицированные организмы по современной классификации — это организмы (бактерии, растения, животные), в генетический код которых искусственно внесены определенные изменения — например, дополнительные гены, изменение активности уже существующих генов и тому подобное.
Ключевое слово тут искусственное изменение. При этом используются разные методы генной инженерии, например, сейчас в основном используются специальные вирусы — ведь именно вирусы очень хорошо умеют внедряться в клетку и менять ее генный код на свой. Небольшая модификация вируса — и он уже меняет код не на свой, а на тот, который нужен нам.
Есть и другие методы модификации, отдельно отмечу только метод TALEN (Transcription activator-like effector nuclease), который позволяет создавать неидентифицируемые ГМО — то есть такие генетически модифицированные организмы, в которых факт модификации невозможно доказать никакими анализами (в более «старых» методах модификации существует возможность доказательства по определенным бордерным последовательностям. Это дорого и сложно, но возможно. Подробнее см. статью «Не пойман — не ГМО»).

В общем, фактически единственное отличие традиционной селекции от генетической модификации в том, что в генной модификации мы знаем, что меняем, знаем, что хотим получить и целенаправленно. В традиционной — не знаем, просто смотрим, нужный получился или нет.

Аргументы за

Аргументы «за» легко найти у производителей генетически модифицированных организмов, а также просмотреть в базе данных генетических модификаций. Это и повышенная урожайность, и наличие определенных веществ (например «золотой рис» — рис с повышенным содержанием витамина A, подробнее чуть дальше), устойчивость к гербицидам, позволяющим изменять механизмы опрыскивания гербицидами посевов, выработка определенных токсинов против вредителей (например, картошка с устойчивостью к колорадскому жуку), что позволяет сократить использование тех же пестицидов, и так далее.
Страхи против ГМО обычно связаны именно с ГМО, употребляемыми в пищу. Но этим их область употребления не ограничивается. При помощи генной модификации, например, выведены: кошки, светящиеся в темноте, кошки, которые не вызывают аллергию, бактерии, вырабатывающие определенные лекарственные средства, и много других полезных вещей.

Аргументы против

Разберем аргументы «против», которые употребляют противники ГМО. Аргументы приведены в порядке убывания бредовости. Ниже даны комментарии по поводу.

Добавят в помидоры гены камбалы, а человек будет это есть и у него жабры вырастут

Для среднего обывателя, может, и необязательно знать, что ген и генотип — это разные вещи. И что не бывает гена помидора или гена камбалы. И что при модификации меняется не генотип, а отдельные гены, причем не искусственные, а вполне себе обычные гены (могут быть из растений или животных, а могут быть просто «включенные» гены самого растения). Но вот почему те же самые гены, съеденные отдельно в виде обычной камбалы и обычного помидора, не приводят к вырастанию жабр, а объединенные в один организм приводят — лично для меня загадка.
Кстати, шутка про помидор с геном камбалы весьма старая и является всего лишь шуткой. Самый известный генетически модифицированный помидор — это сорт Flavr Savr, модификацией которого пытались избавиться от «невкусности» магазинных помидоров — в нем просто «отключили» ген, ответственный за «слом» клеточных стенок при созревании помидора (то есть никаких новых генов не добавляли, просто сделали недействующим один из существующих, ответственный за выработку пектина). Первоначально линия была довольно популярной, но из-за истории с опытами Пуштаи (см. дальше) и начавшейся всеобщей истерии по поводу ГМО ветку закрыли, больше ГМО-помидоры на рынок не поступали никогда.

А откуда знать, что они там изменили?

Многие люди не в курсе, что все ГМО подлежат обязательной регистрации, и есть открытая база данных всех ныне существующих ГМО-организмов:http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp. Как минимум указывается описание изменения.Кроме того, опять-таки стоит сравнить с традиционной селекцией, где уже точно неизвестно, какие именно части изменились в геноме.

Распространение ГМО привело к тому, что даже помидоры в супермаркетах безвкусные

Обычно в этом контексте вспоминают именно помидоры. Следует все-таки отметить, что магазинные помидоры действительно отнюдь не такие вкусные, как собственноручно выращенные. Но эти помидоры никакого отношения к ГМО не имеют, это продукт обычной селекции, которую собственно попросили сделать помидор, у которого а)все плоды созревает в одно и то же время; б)все плоды которого можно довезти до магазина в товарном виде.
Подробнее — статья на elements.ru — «Почему помидоры стали невкусными». И еще одна статья в ЖЖ.

Проблема в том, что плохая «лежкость» помидора является следствием его вкуса — главные составляющие вкуса помидора (глютамат и прочее) при высоком содержании (во вкусных зрелых помидорах) приводят к «слому» клеточных стенок из-за высокого содержания пектина, и сам помидор становится очень уязвимым — обычный садовый помидор очень трудно довезти до полок магазина, он мягкий, мнется и портится. Поэтому селекцией вывели помидор, в котором такого слома не происходит, сам помидор крепче, но вот вкус в итоге пострадал, по

habr.com

Расшифровка ГМО — что это такое. Вред или польза, список генетически модифицированных продуктов

Закрыть

• Болезни
  • Инфекционные и паразитарные болезни
  • Новообразования
  • Болезни крови и кроветворных органов
  • Болезни эндокринной системы
  • Психические расстройства
  • Болезни нервной системы
  • Болезни глаза
  • Болезни уха
  • Болезни системы кровообращения
  • Болезни органов дыхания
  • Болезни органов пищеварения
  • Болезни кожи
  • Болезни костно-мышечной системы
  • Болезни мочеполовой системы
  • Беременность и роды
  • Болезни плода и новорожденного
  • Врожденные аномалии (пороки развития)
  • Травмы и отравления
• Симптомы
  • Системы кровообращения и дыхания
  • Система пищеварения и брюшная полость
  • Кожа и подкожная клетчатка
  • Нервная и костно-мышечная системы
  • Мочевая система
  • Восприятие и поведение
  • Речь и голос
  • Общие симптомы и признаки
  • Отклонения от нормы
• Диеты
  • Снижение веса
  • Лечебные
  • Быстрые
  • Для красоты и здоровья
  • Разгрузочные дни
  • От профессионалов
  • Монодиеты
  • Звездные
  • На кашах
  • Овощные
  • Детокс-диеты
  • Фруктовые
  • Модные
  • Для мужчин
  • Набор веса
  • Вегетарианство
  • Национальные
• Лекарства
  • Антибиотики
  • Антисептики
  • Биологически активные добавки
  • Витамины
  • Гинекологические
  • Гормональные
  • Дерматологические
  • Диабетические
  • Для глаз
  • Для крови
  • Для нервной системы
  • Для печени
  • Для повышения потенции
  • Для полости рта
  • Для похудения
  • Для суставов
  • Для ушей
  • Желудочно-кишечные
  • Кардиологические
  • Контрацептивы
  • Мочегонные
  • Обезболивающие
  • От аллергии
  • От кашля
  • От насморка
  • Повышение иммунитета
  • Противовирусные
  • Противогрибковые
  • Противомикробные
  • Противоопухолевые
  • Противопаразитарные
  • Противопростудные
  • Сердечно-сосудистые
  • Урологические
  • Другие лекарства
  ДЕЙСТВУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
• Врачи
• Клиники
• Справочник
  • Аллергология
  • Анализы и диагностика
  • Беременность
  • Витамины
  • Вредные привычки
  • Геронтология (Старение)
  • Дерматология
  • Дети
  • Женское здоровье
  • Инфекция
  • Контрацепция
  • Косметология
  • Народная медицина
  • Обзоры заболеваний
  • Обзоры лекарств
  • Ортопедия и травматология
  • Питание
  • Пластическая хирургия
  • Процедуры и операции
  • Психология
  • Роды и послеродовый период
  • Сексология
  • Стоматология
  • Травы и продукты
  • Трихология
  • Другие статьи
• Словарь терминов
  • [А] Абазия .. Ацидоз
  • [Б] Базофилы .. Булимия
  • [В] Вазектомия .. Выкидыш
  • [Г] Галлюциногены .. Грязи лечебные
  • [Д] Дарсонвализация .. Дофамин
  • [Е] Еюноскопия
  • [Ж] Железы .. Жиры
  • [З] Заместительная гормональная терапия
  • [И] Игольный тест .. Искусственная кома
  • [К] Каверна .. Кумарин
  • [Л] Лапароскоп .. Люмбальная пункция
  • [М] Магнитотерапия .. Мутация
  • [Н] Наркоз .. Нистагм
  • [О] Общий анализ крови .. Отек
  • [П] Паллиативная помощь .. Пульс
  • [Р] Реабилитация .. Родинка (невус)
  • [С] Секретин .. Сыворотка крови
  • [Т] Таламус .. Тучные клетки
  • [У] Урсоловая кислота
  • [Ф] Фагоциты .. Фолиевая кислота
  • [Х] Химиотерапия .. Хоспис
  • [Ц]

medside.ru

Растения-ГМО. Растения-ГМО: проекты в перспективе

Владимир Викторович Чуб,
доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии растений биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова
«Потенциал. Химия. Биология. Медицина» № 11, 12, 2011; № 1, 2 2012

Растения-ГМО: проекты в перспективе

«Потенциал. Химия. Биология. Медицина» № 1, 2 2012

Из предыдущих публикаций («Потенциал» №11 и №12) вы узнали о генетически модифицированных растениях, которые уже широко выращивают в разных странах. В текущем номере речь пойдёт о тех проектах, которые пока ещё не вышли из стен лабораторий. Может быть, какие-то из этих разработок пригодятся человечеству. А заглянуть в будущее всегда интересно.

Изменение состава растительного белка

Заметную часть органических веществ тела человека составляют белки. Для полноценного питания мы должны употреблять ту или иную белковую пищу. Белки состоят из аминокислот, часть которых для человека незаменимы. Это метионин, лизин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин и валин. (В детском питании также важны гистидин и аргинин.)

Белки, которые содержатся в растениях, как правило, не сбалансированы по пропорции незаменимых аминокислот. Так, в белках злаков (которые мы получаем с хлебом и макаронами) мало лизина, а в белках фасоли не хватает метионина. Поэтому в рацион включают относительно дорогие продукты животного происхождения, более сбалансированные по аминокислотному составу: мясо, рыбу, творог, молоко и др. Растительные белки дешевле, их добавка снижает стоимость продуктов. Но при этом человек недополучает некоторых незаменимых аминокислот. Их дефицит особенно остро чувствуется при однообразной диете. Поэтому возникла идея получить трансгенные растения, в которых «исправлен» баланс незаменимых аминокислот. Как подступиться к такой задаче?

Запасные белки зерновых злаков изучают очень активно. Их делят на несколько групп, из которых самые важные для питания — белки клейковины. Вы сами легко можете получить клейковину, если завяжете в марлевый мешочек пшеничную муку и прополощете в воде. Крахмальные гранулы вымоются, а клейкие белки останутся на марле. Главные белки клейковины — глютены (от лат. gluten — клей). Два основных глютена пшеницы — глиадин и глютелин. Именно от качества клейковины зависит пышность выпекаемого хлеба и характерный аромат: в глютенах много метионина и цистеина, которые при нагревании дают летучие соединения серы (рис. 8). Высокое содержание глютенов позволяет раскатать тесто в особенно тонкий пласт, что актуально при выпечке пиццы и аналогичных продуктов. Кроме того, «тягучесть» теста важна для формовки макаронных изделий. Содержание клейковины достаточно высокое в твёрдой пшенице (Triticum durum). Именно её используют для производства макаронных изделий. Твёрдая пшеница особенно хорошо растёт в Поволжье, и наша страна является важным производителем зерна для макаронной промышленности.

Меньше клейковины в мягкой пшенице (Triticum aestivum) (рис. 9). Эта пшеница более урожайна и вполне пригодна для выпечки хлеба (но не для пиццы или производства макарон). Кормовые сорта мягкой пшеницы содержат ещё меньше клейковины, а урожай дают больше, чем «хлебные» сорта. В современных технологиях этот «дефект» кормовых пшениц можно исправить, если добавить глютены и другие поверхностно-активные вещества, которые способствуют стабилизации пузырьков газа, необходимых для создания «пористой» структуры хлеба.

В муке риса содержание клейковины крайне низкое. Это не позволяет выпекать из неё хлеб. Добавка глютенов из пшеницы или других злаков позволяет получить «рисовый хлеб».

Таким образом, потребности в глютенах у современной пищевой промышленности очень велики. Для увеличения «вязкости» и стабилизации пористой структуры их добавляют во многие продукты питания: мороженое, йогурты, кетчупы, шоколадную пасту, карамель и др. На сегодня уже разработана технология имитации мяса (говядины, птицы или даже рыбы) из специально спряденных подкрашенных и ароматизированных волокон глютенов. Дело совсем за немногим: изменить состав растительного белка так, чтобы увеличить в нём долю лизина. Тогда диетическая ценность глютенов приблизится к мясным продуктам. Именно это и пытаются сделать методами генной инженерии.

Но есть и оборотная сторона медали: у некоторых людей есть наследственно обусловленная непереносимость глютенов, а у других возникает аллергия на глютены. Несмотря на то, что доля этих людей невелика (0,5–1%), генные инженеры хотят «выключить» гены глютенов, чтобы получить диетические «безглютеновые» продукты.

Аналогичные проекты по изменению белкового состава зерновок риса ведутся сейчас в Японии. Учёные пытаются изменить состав проламина — главного запасного белка риса. Есть аналогичная идея «выключить» ген проламина риса, чтобы создать диетический продукт, пригодный для питания аллергиков.

«Золотой рис»

Один из нашумевших европейских проектов, стартовавших в 1990-х годах, был «золотой рис» с улучшенным витаминным составом. Основная идея этого проекта — решить проблему дефицита провитамина А (каротина), которая возникает у жителей Юго-Восточной Азии при однообразной диете, состоящей в основном из риса. Из нарциссов учёные выделили несколько генов, отвечающих за биосинтез каротина. Далее эти гены были встроены в геном риса, и у зерновок появился «золотистый» цвет.

Однако проекту «золотого риса» предстояло нелёгкое будущее. Дело в том, что каждое достижение (в том числе и научное изобретение) охраняется законом об авторских правах. В работе над «золотым рисом» участвовало несколько групп европейских учёных. И вот когда проект оказался близким к завершению, люди не смогли договориться между собой, какая часть прибыли кому достанется. А без этого было невозможно продвижение «золотого риса» на поля.

В конце концов, все авторские права были выкуплены у учёных благотворительными организациями, и «золотой рис» отправился в Юго-Восточную Азию, где ему предстоит акклиматизироваться, поучаствовать в скрещиваниях с традиционными сортами и дать начало сортам с зёрнами, обогащёнными каротином.

Негниющие томаты и супербаклажаны

Каждый огородник знает, что хорошо вызревшие томаты хранятся очень недолго, особенно если они хотя бы немного повреждены. Мякоть плода быстро становится мягкой, начинается брожение, а затем в ранки проникают мицелиальные грибы, и плоды безвозвратно портятся. Достаточно одного испорченного плода, как размягчение охватывает весь ящик, и его приходится выбрасывать.

Особенно трудно сдать томаты на переработку на юге, где бывают большие урожаи, и заводы по производству томатной пасты и кетчупа просто не успевают справляться. И, конечно же, такими томатами трудно торговать в супермаркетах, где к плодам прикасаются руки сотен людей, и томаты легко повреждаются.

Размягчение томатов вызывает этилен — газообразное вещество, которое вырабатывается в созревающих плодах. В ответ на этилен в тканях плода синтезируются ферменты — пектиназы, под действием которых и происходит размягчение клеточных стенок (и, соответственно, всего плода). Более того, каждый плод, на который подействовал этилен, сам становится новым источником этилена. Вот почему стоит только одному плоду испортиться, как размягчение охватывает весь ящик. Таким образом, чтобы увеличить срок хранения плодов, можно пойти двумя путями: за счёт генетической модификации либо снизить образование этилена в плодах, либо снизить образование пектиназ (рис. 10).

Генетически модифицированные томаты с повышенной лёжкостью уже созданы. Есть аналогичные проекты по увеличению сроков хранения и других овощей и фруктов.

Казалось бы, увеличение сроков хранения — это хорошо. На последнем этапе созревания происходит также и усиление запаха плодов, поэтому генетически модифицированные томаты оказались менее ароматными, чем обычные сорта. Теперь генные инженеры работают над усилением запаха. Наверное, со временем на прилавках появятся не просто негниющие томаты, но одновременно они будут благоухать на весь магазин.

Знания о гормонах растений помогают повысить урожай. Как вы помните (см. «Потенциал» №7 за 2011 г.), обработка ауксинами увеличивает размер плодов. Этот эффект можно получить, в частности, у баклажанов (Solanum melongena). В одном из проектов удалось получить генетически модифицированные баклажаны, у которых в развивающейся семенной кожуре образуется особенно много ауксинов. Результат превзошёл все ожидания: плоды баклажанов увеличились в 4 раза! Всё было бы хорошо, если бы не маленькая деталь: из-за дефектов в развитии семенной кожуры нормальные семена получить так и не удалось.

История о шампунях и порошках

Поверхностно-активные вещества (детергенты) широко распространены в нашей жизни. Возьмите с полки в ванной наугад флакон с шампунем, тюбик зубной пасты, какое-нибудь увлажняющее средство для кожи или для мытья посуды, стиральный порошок. Внимательно изучив их состав, вы обнаружите там производные лавровой (додекановой) кислоты, более или менее удачно переведённые на русский язык (рис. 11). Чаще всего это лаурилсульфат (додецилсульфат) натрия. Мировые потребности в этом веществе постоянно возрастают. Откуда же берут лавровую кислоту?

Как следует из названия, впервые она была выделена из лавра благородного. Жирное масло, имеющееся в семенах, содержит некоторое количество производных лавровой кислоты. Но лавр совершенно не годится как промышленный источник лавровой кислоты: семян он даёт сравнительно немного, их трудно собирать и перерабатывать.

Сегодня лавровую кислоту получают в основном из масла гвинейской масличной пальмы (Elaeis guineensis) (рис. 12). Это растение даёт рекордный урожай среди всех масличных культур — 4–8 тонн масла с гектара в год!

Но у гвинейской масличной пальмы есть и недостатки. Растёт она исключительно в тёплом влажном экваториальном климате между 18° северной и южной широты. Площади, пригодные для выращивания масличной пальмы, очень ограничены. Кроме того, это растение не размножается вегетативно — пальму можно вырастить только из семян. В течение 4–6 лет масличная пальма растёт, формируя розетку листьев, и лишь после этого формирует ствол. Максимально плодоношение начинается с 15–20 года после посева и продолжается примерно до 70 лет. Поэтому большие рощи масличной пальмы часто принадлежат королевским фамилиям и передаются по наследству.

Основными потребителями пальмового масла являются развитые страны (Европа, Америка, Япония). Чтобы снизить зависимость от экспорта и производить моющие средства на основе лавровой кислоты, хорошо бы иметь какой-нибудь альтернативный источник.

Выбор учёных пал на рапс (Brassica napus) (рис. 13). Рапс можно вырастить в течение одного сезона. Для умеренной зоны Северного полушария это самая рентабельная масличная культура. Единственный его недостаток — в нём нет заметных количеств лавровой кислоты. И получение трансгенного рапса с повышенным содержанием лавровой кислоты кажется вполне естественным.

Для начала необходим ген, который отвечал бы за изменение жирнокислотного состава масла. Для этого в мировой флоре был найден чемпион по содержанию лавровой кислоты — «калифорнийский лавр» Umbellularia californica. Из этого растения был выделен ген, ответственный за синтез лавровой кислоты. После пересадки этого гена в генетически модифицированном рапсе 2 из 3 остатков жирных кислот в составе масла были представлены лавровой кислотой. Теперь европейские страны могут быть спокойны: без шампуней и стиральных порошков они не останутся, генетически модифицированный рапс поможет им получать лавровую кислоту на своей собственной территории.

Модификация растительных жиров

Рапс — очень популярный участник и других проектов с применением генетически модифицированных растений. Дело в том, что рапс — близкий родственник известного модельного растения — резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Геном арабиопсис известен полностью, поэтому легко найти гены, отвечающие за биосинтез тех или иных компонентов масла семян. А у родственных растений гены также очень похожи. Знания, добытые при изучении модельного растения, легко потом применить к рапсу. Чего же хотят учёные, изменяя состав растительного масла?

Среди жирных кислот, входящих в состав запасных веществ растительного масла, можно выделить насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты образуются из насыщенных в результате действия особых ферментов — десатураз. Высокая активность десатураз приводит к увеличению доли остатков ненасыщенных жирных кислот в растительном масле и наоборот.

Каждый, кто хоть раз соприкасался с кулинарией, знает, что после неоднократного использования растительного масла для жарки в конце концов появляется характерный запах и вкус «пригари». Это происходит потому, что при нагревании к двойным связям присоединяется кислород. Если бы двойных связей было меньше, растительное масло можно было бы использовать не в одном, а во многих циклах жарки. Это качество интересно прежде всего изготовителям картофельных чипсов, картофеля-фри, попкорна и других продуктов, при выработке которых приходится нагревать растительное масло. Перед генными инженерами стоит задача уменьшить содержание ненасыщенных жирных кислот в растительном масле, чтобы получить «долгоиграющее» масло для различных производств. Это возможно при «выключении» генов десатураз в масличных растениях.

Тем не менее, с точки зрения полезности продукта, для человека лучше, если в растительном масле будет много ненасыщенных жирных кислот. В нашем организме нет десатураз жирных кислот, поэтому состав липидов во многом зависит от поступающей пищи. При усилении активности десатураз в генетически модифицированных масличных растениях повысится доля ненасыщенных жирных кислот, что полезно в диетическом питании. В этом заинтересованы производители «салатного» масла, майонеза и других продуктов, где по технологии растительное масло нагревать не нужно.

Окисление растительного масла может происходить не только на подогретой сковороде. Льняное масло содержит большое количество линолевой и линоленовой кислот (жирные кислоты с двумя и тремя двойными связями соответственно; общая сумма ненасыщенных жирных кислот — до 90%). При взаимодействии с кислородом воздуха даже при комнатной температуре происходит окисление двойных связей. При этом через кислород между молекулами, входящими в состав льняного масла, образуются ковалентные сшивки. Льняное масло «высыхает», образуя тонкую прочную плёнку. Это свойство используется при изготовлении масляных красок и льняной олифы.

В масле видов рода Aleurites — тунгового дерева — ещё большее содержание ненасыщенных кислот (до 93–94%, из которых до 83% — с тремя двойными связями!). Тунговое масло используют для производства особо прочных быстро высыхающих лаков и специальных водоотталкивающих пропиток для дерева. К сожалению, производство льняного и тунгового масел не удовлетворяет растущие потребности лакокрасочной промышленности. Генные инженеры пытаются изменить состав рапсового масла так, чтобы оно стало пригодным для изготовления лаков и красок.

Одна из «экзотических» жирных кислот, входящая в состав масла рапса, — эруковая кислота. С одной стороны, эруковая кислота снижает пищевую ценность рапсового масла. С другой стороны, эруковая кислота в больших количествах используется при синтезе некоторых полимеров. Выделив из рапса гены, отвечающие за биосинтез эруковой кислоты, можно решить сразу две задачи: создать генетически модифицированный рапс со сниженным содержанием эруковой кислоты (для пищевого использования) и с повышенным содержанием эруковой кислоты (для химической промышленности).

В европейских странах начали задумываться над тем, что запасы нефти небезграничны. Но от машин и личных автомобилей человечество отказываться пока не собирается. Поэтому возникла идея заменить бензин на горючее из возобновляемых биологических источников. Существует проект по разработке «биодизеля» — смеси растительного масла и спирта, которую можно было бы заливать в двигатели внутреннего сгорания. Пока что такие смеси горят с образованием копоти, что засоряет двигатель и снижает сроки его работы. Идёт работа над повышением октанового числа этих смесей. Чтобы модифицировать состав масла в нужном направлении, также собираются использовать генетически модифицированные масличные растения.

Несмотря на кажущийся прогресс в области модификации растительных жиров, многие проекты так и не вышли на промышленные плантации. Дело в том, что растения «не хотят» надолго включать чужие гены. Через какое-то время генно-инженерная конструкция, вставленная в ДНК растений, может «замолчать» (явление сайленсинга, silencing). Если речь идёт о генах устойчивости к гербицидам, то все растения, у которых «замолчали» эти гены, после обработки гербицидами попросту погибнут. То же касается генов устойчивости, например, к вирусным заболеваниям: их семена не попадут в семенной фонд, и останутся только те растения, у которых генно-инженерная конструкция устойчиво работает.

Совсем другое дело, когда ген интереса не является жизненно важным для растения. Действительно, даже если доля ненасыщенных жирных кислот снизится до прежнего уровня, то растения рапса не погибнут. Проконтролировать жирнокислотный состав у каждого растения в поле практически невозможно. Поэтому со временем генетически модифицированный рапс может вернуться к исходному составу масла, не потеряв при этом вставленной в него чужеродной ДНК.

Повышение холодостойкости

С изменением состава жирных кислот связана проблема устойчивости растений к низким температурам. Текучесть мембран любых клеток зависит от соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в составе липидов. Сравнивая говяжий жир (с преобладанием насыщенных жирных кислот) и растительное масло (с заметной долей ненасыщенных жирных кислот), легко убедиться, что большое количество двойных связей повышает текучесть.

При низких температурах мембрана становится более жёсткой. Это означает, что все мембранные структуры клетки работают хуже. Чтобы этого не произошло, растения при пониженной температуре усиливают работу десатураз жирных кислот. Не все растения способны достаточно быстро изменить жирнокислотный состав, поэтому тропические растения гибнут даже при низких положительных температурах. Мало кто знает, что рис погибает уже при температуре +7°С.

Учёные работают над тем, чтобы после генно-инженерной модификации у теплолюбивых растений десатуразы жирных кислот работали активнее, что помогает справиться с понижением температуры, близким к нулю.

Если температура опускается ниже 0°С, то возникает другая опасность: образование в клетках кристаллов льда с острыми краями. Кристаллы разрушают мембранные структуры, нарушают целостность клетки, и после оттаивания клетка погибает.

Зимостойкие виды растений накапливают в клетках много защитных веществ, препятствующих образованию кристаллического льда (сахароза, пролин, бетаин-глицин и др.). У теплолюбивых растений накопление этих веществ не столь значительно, поэтому они не выдерживают морозов.

Учёные нашли изящный выход и из этой ситуации. Некоторые организмы (ледяная рыба, зимующие насекомые) легко сохраняют жизнеспособность при цикле замораживания-оттаивания благодаря особым защитным белкам. Если перенести соответствующий ген из ледяной рыбы или из насекомого, клетка растения будет хорошо защищена от кристаллов льда, и морозостойкость повысится.

Кто знает, может быть, не за горами создание зимостойких генетически модифицированных персиков и апельсинов, которые можно будет широко выращивать у нас в стране. Пока что успехи более скромные: пытаются получить сорта томатов и огурцов, которые меньше страдают от заморозков.

Как и зачем производить паутину

Возможно, в будущем генетически-модифицированные растения станут «фабриками» новых материалов. В них можно получать самые разнообразные белки, обладающие уникальными свойствами.

Один из таких белков — спидроин, выделяющийся из паутинных желез у пауков. Раствор белка выдавливается через специальное узкое отверстие. Благодаря вытянутой конформации, молекулы спидроина выстраиваются параллельно, секрет желез быстро сохнет, и образуется очень прочная нить — паутина. Она легко выдерживает вес паука. Нить паутины прочнее стальной проволоки того же диаметра, и при этом эластично растягивается еще на треть своей длины.

На особую прочность паутины человечество давно обратило внимание. Особенно широкое применение нити паутины нашли в тропических странах, где обитают крупные пауки (рис. 14). В Юго-восточной Азии из паутины пряли легендарную прочную ткань — тонг-хай-туан-тсе («сатин Восточного моря»). Видимо, именно из нее была сделана мантия, которую некогда привезли королеве Виктории в подарок китайские послы.

В XVII веке была попытка «одомашнить» европейские виды пауков. Президент Палаты счетов из города Монпелье представил доклад в Парижскую Академию наук, предложив технологию изготовления тканей из паутины. К докладу в качестве демонстрации были приложены особо прочные чулки и перчатки.

Парижская Академия создала комиссию, которая подробно изучила рентабельность производства паутины. Оказалось, что на получение одного фунта паучьего шелка потребуется около 600 пауков. При этом количество мух, которое пошло бы им на корм, превышает полчища мух, которые летают над всей Францией! А чулки и перчатки из паутины решили подарить королю — Людовику XIV. Об оснащении флота парусами из паутины мечтал Наполеон, но его мечте также не суждено было сбыться.

В XXI веке к задаче получения паучьего шелка подходят совершенно по-другому. Уже удалось клонировать ген спидроина из ДНК пауков. Есть проект по пересадке этого гена в растения. Такие генетически-модифицированные растения можно широко выращивать на полях, а из их биомассы выделять и очищать спидроин. Дальше раствор белка нужно под давлением пропустить через тонкие отверстия, и после высыхания получится паутина.

Паутину планируют использовать, прежде всего, в скафандрах космонавтов, а также для изготовления композитных материалов с паутинной основой и пропиткой из синтетических полимеров. Эти композитные материалы по идее разработчиков должны со временем заменить титановые детали в корпусах самолетов. Может быть, и мы когда-нибудь будем носить особо прочную одежду из паутины.

Проект по производству антител в растениях

Антитела — белки, вырабатываемые в организме многих животных, которые обеспечивают точное связывание с какими-то чужеродными веществами, попавшими в организм (антигенами) (рис. 15). Связывание антитела с антигеном настолько специфично, что по этой реакции можно определять ничтожные количества антигенов в среде. В частности, антитела используют для производства разнообразных тест-полосок. Например, на старт наносят специфические антитела кролика, связанные с частицами золота (в водной среде эти частицы золота приобретают синюю окраску). На некотором расстоянии от старта к полимеру, из которого сделана полоска, химически пришивают специфические антитела кролика против того же антигена, а чуть подальше — антитела козы к антителам кролика.

Если в среде присутствует искомый антиген, он сначала свяжется с антителами на частицах золота и вместе с ними по капиллярам достигнет неподвижных специфических антител. Здесь антиген опять свяжется с антителами, и движение частиц золота прекратится. Появится первая синяя полоска. Избыток частиц золота с антителами кролика, которые не связались с антигеном, с потоком жидкости достигнет вторых антител (антитела козы против антител кролика). Здесь одни антитела свяжутся с другими антителами, частицы золота остановятся, и проявится вторая полоска.

Если антигена в растворе нет, то частицы золота со специфическими антителами беспрепятственно пройдут мимо первых антител, и «завязнут» только на вторых. Вместо двух синих полосок проявится только одна.

Это — только одна из областей, где применяют антитела. Производить их традиционным способом (через культуру животных клеток) очень дорого. И возникла идея — пересадить гены соответствующих антител из клеток животных в организм растения. Причем от антитела, собственно, нужен только тот участок белка, который связывается с антигеном. Поэтому ген антитела можно даже несколько «укоротить», и получить мини-антитела.

Уже есть успешные попытки пересадить гены антител в ДНК растений. Но тут же возникла трудность. Дело в том, что антитела из животных клеток обычно выделяются наружу. У растений большинство белков, выделяемых наружу, снабжается «хвостом» из нескольких остатков углеводов (гликозилируется). Если антитело гликозилировано, то оно плохо связывает (или даже совсем не связывает) свой антиген. Поэтому ученые собираются вносить «дополнительные коррективы»: выключать гены растений, отвечающие за гликозилирование. После решения этой задачи технология производства антител может кардинально измениться.

Синяя роза и другие

Роза чистого небесно-синего цвета — давняя мечта садоводов. Все попытки селекционеров по выведению синих роз увенчались сортами с сиреневыми или сине-фиолетовыми цветками. Но чистый синий цвет все никак не получался.

За красную, лиловую и синюю окраску цветков отвечает особая группа растительных пигментов — антоцианы. Оказалось, что у роз нет собственного антоциана, окрашенного в синий цвет. Зато такие антоцианы есть, например, среди анютиных глазок (Viola wittrockiana). Японским исследователям удалось пересадить ген соответствующего антоциана из анютиных глазок в розы. Вскоре на рынке должны появиться букеты из генетически-модифицированных синих роз. Их производство планируют заранее ограничить, чтобы цена на них была постоянно высокой.

Но если синяя роза — это еще только разработка, то желтая петуния уже далеко не редкость (рис. 16). В природной гамме окраски лепестков петунии преобладают розовые, красные и фиолетовые тона. Чтобы сделать лепестки желтыми, в ДНК петунии встроили гены биосинтеза флавоноидов — растворимых в воде пигментов, которые придают желтую окраску. Теперь на основе этих желтых петуний поучены сорта с оранжевой окраской. Их широко применяют в озеленении городов, забыв о том, что такие петунии — типичные ГМО.

Теперь благодаря генетической инженерии есть принципиально новые возможности получить растения со сколь угодно богатой окраской лепестков. Если раньше селекционер был ограничен тем генетическим разнообразием, которое есть внутри вида, то теперь гены несвойственной для данного вида окраски можно «позаимствовать» у других растений.

Гибриды F1 и мужская стерильность

Если проводить самоопыление одной и той же генетической линии растений в течение многих поколений, то часто они отстают в росте, дают меньший урожай по сравнению с теми, у которых было перекрестное опыление. Это явление было названо инбредной депрессией (инбридинг — близкородственное скрещивание). Но если две инбредные линии растений скрестить между собой, то получаются особенно мощные растения, урожай от которых выше, чем у обычных сортов. Потомков первого поколения в генетике принято называть гибридами F1 (рис. 17), а явление усиления роста — гетерозисом.

К сожалению, гетерозис ослабевает, если посеять семена, полученные от гибридов F1, и урожай, соответственно, падает.

Можно предложить и более сложную схему скрещиваний, где исходными будут четыре инбредные линии. Сначала нужно получить два разных гибрида F1, а затем скрестить эти гибриды между собой. У некоторых видов растений таким способом удается усилить эффект гетерозиса, который был у каждого из начальных гибридов F1.

На опытных делянках можно подобрать исходные инбредные линии для получения таких гибридов. Но когда дело доходит до промышленного получения гибридов F1. Представьте что на поле нужно сначала удалить все тычинки у одной из линий, причем часто цветки открываются не одновременно, и нужно успеть до созревания пыльцы! Кроме того, цветки, а тем более — тычинки некоторых растений очень мелкие (цветки моркови, например, не более 2–3 мм в диаметре!).

Именно поэтому один из очень востребованных проектов — получение растений со стерильной пыльцой (т. е. с мужской стерильностью). Такие растения могут давать только семена от перекрестного опыления другими линиями того же вида.

Идея этой программы состоит в следующем. Если бы в тычинках у одной из родительских инбредных линий синтезировалось какое-нибудь ядовитое вещество, которое убивает клетки растений, то тычинки не сформировались бы. Однако у полученных гибридов F1 тычинки должны быть нормальными (иначе урожая вообще не будет). Вторая родительская инбредная линия должна содержать какое-то «противоядие», которое не дает действовать ядовитому веществу.

И «яд», и «противоядие» были найдены у одного из видов бактерий — Bacillus amylolyquefaciens. В ее клетках синтезируется специфическая РНКаза — барназа (BaRNAse, от Bacillus amylolyquefaciens RNAse). Барназа разрушает чужеродные РНК и используется бактерией для защиты. Чтобы собственная РНК в клетке не разрушилась, в них синтезируется другой белок — барстар (Barstar). Этот белок образует с барназой прочный комплекс, и она перестает работать.

Чтобы получить растения с мужской стерильностью, нужно кодирующую часть гена барназы «пришить» к промотору какого-нибудь гена, работающего в тычинках. У трансгенной линии тычинки не разовьются. Для второй линии к такому же промотору нужно «пришить» кодирующую часть гена барстар. Тогда у гибридов F1 между этими двумя линиями в тычинках одновременно образуются и барназа, и барстар. Тычинки могут развиваться нормально, и мы получим хороший урожай.

Эта программа сталкивается с обеспокоенностью людей, что в геноме модифицированных растений в принципе будет содержаться ген биосинтеза какого-то потенциально опасного белка. Поэтому приходится искать другие пути получения мужской стерильности. В частности, было замечено, что у табака жизнеспособная пыльца не образуется, если поврежден один из генов азотного метаболизма, отвечающего за цитоплазматическую форму глутаминсинтетазы. В принципе у растений есть и другая форма этого фермента, которая находится в хлоропластах. Так что без глутамина растение в целом не останется. Однако для развития пыльцы почему-то важна именно цитоплазматическая форма.

Схема получения гибридов F1 теперь несколько изменится. Одна из инбредных линий будет дефектна по гену глутаминсинтетазы, а у второй он будет нормальный. Гибридам F1 достанутся две копии гена глутаминсинтетазы: дефектная и рабочая. В принципе в цитоплазме фермент заработает, и жизнеспособность пыльцы восстановится.

В современном мире каждая семеноводческая фирма старается с производства сортов переходить на производство семян гибридов F1. Дело в том, что сорт можно длительно размножать без потери качества урожая. Фермер только один раз придет на фирму для покупки семян, а дальше в принципе может сам высевать семена собственного сбора^*. Если же фирма предлагает более урожайные семена гибридов F1, то закупать их придется ежегодно. Ведь эффект гетерозиса в следующем поколении теряется.

Гибриды F1 позволяют фирмам-производителям семян сохранять свое know-how. Ведь нельзя воспроизвести «фирменный» гибрид F1, если нет родительских инбредных линий. Кроме того, фирмам-конкурентам трудно вовлекать гибриды F1 в свои программы скрещиваний с целью улучшить свои сорта за счет селекционных достижений конкурента. Таким образом, гибриды F1 очень выгодны фирмам-производителям.

Патентование достижений селекции

С производителями семян связана необычная область применение генной инженерии. Чтобы получить новый сорт, селекционеры часто тратят десятки лет. Подобирают родительские пары для скрещивания, если нужно — воздействуют мутагенами, отбирают среди потомков самые перспективные растения, размножают их и тестируют на урожайность, устойчивость к болезням и климатическим факторам в разных условиях. Только после этого сорт можно выпускать для широкого использования.

У конкурентов есть большой соблазн либо выдать чужое селекционное достижение за свое, либо, воспользовавшись достигнутым чужим результатом, скрестить новый сорт со своими, и получить что-то сходное, как бы «улучшенный вариант» нового сорта. Такая политика конкурентов снижает прибыль от продажи нового сорта.

Во многих странах селекционные достижения патентуют для того, чтобы хоть как-то защититься от подобного рода явлений. Чтобы доказать, что конкуренты использовали чужое селекционное достижение, предлагают путем генетической модификации ввести в ДНК каждого нового сорта определенную последовательность нуклеотидов (что-то вроде штрих-кода). У каждой фирмы, занимающейся селекцией, будет своя, отличающаяся от других, последовательность нуклеотидов. После этого анализируя пробы ДНК легко выявить, использован ли в скрещиваниях чужой генетический материал.

---

^* В России воспроизведение семенного материала регламентировано законом, защищающим интересы семенных фирм. Собственные семена без лицензии можно собирать не более 4 лет, причем каждый год подавать в налоговую службу об этом декларацию. Однако на практике этот закон в полной мере не работает.

elementy.ru

ГМО и другие генетические тайны селекции растений

Анастасия Волчок, Валерия Ню
«Наука из первых рук» №1(77), 2018

Уже давно растениеводство во всем мире радуется многочисленным подаркам генной инженерии — устойчивым к вредителям и холоду, быстрорастущим и продуктивным растениям, однако для среднестатистического потребителя метка «ГМО» сегодня сродни печати Каина. Почему так? Один ответ лежит на поверхности: генные инженеры делают сегодня то, чего природа не смогла бы сделать никогда или, по крайней мере, очень нескоро, что не только впечатляет, но и пугает. Людей настораживает и то, что сами создатели ГМО не торопятся полностью исключать риск возможных негативных последствий их распространения. С другой стороны, согласно свежим опросам «Левада-центр», всего лишь 30% россиян точно знают, что гены содержатся во всех растениях, а не только в генетически модифицированных, поэтому тотальная ГМО-боязнь во многом вызвана тотальной «генетической» безграмотностью. Между тем спектр современных методов селекции новых сортов растений очень широк, а среди разрешенных есть не менее рискованные и/или практически неизвестные широкой общественности подходы.

Об авторах

Анастасия Александровна Волчок — кандидат химических наук, младший научный сотрудник лаборатории биотехнологии ферментов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН (Москва). Победитель весеннего финала «У.М.Н.И.К» Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (2013). Автор и соавтор 11 научных публикаций и 1 патента.

Валерия Анатольевна Ню — специалист по качеству FMCG-товаров и безрецептурных лекарственных средств в центральном офисе компании «Джонсон & Джонсон» (Москва).

ГМО расшифровывается как генетически модифицированный организм, что подразумевает то или иное воздействие на геном растений — хранилище наследственной информации, «святую святых» живых клеток. Сегодня большинство новейших методов селекции растений тяготеют к внесению изменений непосредственно в структуру ДНК. В результате, по определению ВОЗ, мы и получаем ГМ-растения — новые сорта, которые не могли образоваться в природе в результате размножения или естественной рекомбинации («перемешивания генов»).

Все это так, но в изменении генома растений на самом деле нет ничего нового и революционного! Человек всегда так или иначе оказывал влияние на генетику растений, которые выращивал, хотя и понятия не имел о генах.

Путь к современным культурным растениям, которые мы употребляем в пищу, начался примерно 10 тыс. лет назад, когда появилось сельское хозяйство. Человек выбирал самые здоровые и пригодные для еды растения и планомерно их выращивал. В сельском хозяйстве нет места закону естественного отбора: согласно закону человека (искусственному отбору), выживает только то растение, которое отвечает его запросам.

Ярким примером расхождения целей естественного отбора и селекции служит кукуруза. У предка этого злака зерна при созревании легко отделялись от початка и падали на землю. Такая кукуруза прекрасно размножалась, но человек неизбежно терял большую часть урожая. Что же мы видим теперь? Ядра современной кукурузы на момент зрелости прочно прикреплены к початку. Так же обстоит дело и с другими зерновыми культурами — рисом, ячменем, пшеницей.

Все эти новые виды культурных растений, по сути, являются результатом модификации генома разными способами, например, путем скрещивания разных сортов, что приводит к появлению совершенно новых культурных форм. Огромный материал для искусственного (так же как и для естественного) отбора предоставляет природный мутационный процесс. Ведь спонтанные мутации (изменения) в ДНК растений происходят постоянно, например, в результате действия солнечного излучения. И если такая мутация приводит к появлению особей с заметными положительными отличиями, их остается только тиражировать — вот и вся селекция. Примером служит большое разнообразие современных овощей семейства крестоцветных: брокколи, цветная и белокочанная капуста происходят от одного общего предка (Kempin et al., 1995).

Дальше — больше. За последние 80 лет люди получили более 3 тыс. новых сортов растений, воздействуя на исходные формы излучением или химическими реагентами, чтобы вызвать непредсказуемые мутации в ДНК. Растения, полученные в результате такого искусственно вызванного ненаправленного мутагенеза, успешно возделывают и поныне. Более того, как это ни парадоксально, они никогда не считались ГМО. Впоследствии в обществе распространилось крайне ошибочное мнение, что первые генетически модифицированные растения появились лишь в результате использования методов генной инженерии, целенаправленно воздействующих на ДНК.

В любом случае оценивать новый сорт следует исходя из его характеристик, а не того или иного пути селекции. А чтобы составить собственное мнение об опасности ГМО, нужно как минимум понимать, откуда они берутся.

Рецепт ГМО: режь, исправляй, сшивай

Так как же сделать ГМО из обычного растения? Рецепт довольно прост. Возьмите геном растительной клетки и добавьте в него «генетическую конструкцию» — последовательность ДНК, кодирующую производство нужного белка. Доставить ген можно с помощью вектора — молекулы ДНК или РНК, способной «размножаться» и переносить чужеродный наследственный материал из клетки в клетку. Таким образом можно добавить сразу несколько генов, например, с помощью вектора на основе кольцевой бактериальной плазмиды.

На первый взгляд, все просто, если не задумываться о том, как вставить новый генный фрагмент именно в тот участок ДНК растительной клетки, который нам нужен. А ведь в этом и заключается самая сложная задача редактирования генома, результатом которого являются современные ГМО.

Для того, чтобы расщеплять молекулы ДНК в точно заданных участках, сначала стали использовать рестриктазы — ферменты-«ножницы», способные узнавать определенные последовательности нуклеотидов (строительных блоков ДНК). Функцию сшивки ДНК-цепи исполняли другие ферменты — ДНК-лигазы, призванные исправлять (репарировать) повреждения в структуре ДНК.

Сегодня, как и 30–40 лет назад, эти методы активно используют для получения новых вариантов бактериальных и вирусных геномов. А вот для успешной работы с геномами высших организмов (таких как растения, животные и мы с вами) этих инструментов оказалось недостаточно. Дело в том, что рестриктазы способны узнавать лишь короткие последовательности ДНК, что вполне достаточно для эффективного расщепления коротких ДНК-цепей бактерий, где такие участки встречаются нечасто. Но геномы высших организмов содержат огромное множество коротких последовательностей нуклеотидов, узнаваемых рестриктазами, поэтому «прицельность» метода оказывается очень плохой.

Для редактирования таких геномов пришлось создавать свои инструменты точечного воздействия на ДНК: сначала олигонуклеотид-направленный мутагенез растений, затем сайт-направленный мутагенез с использованием ферментов-нуклеаз с «цинковыми пальцами», TALENs-нуклеаз и даже мегануклеаз (Закиян, 2014; Daboussi, 2015). Но лишь с открытием в 2012–2013 гг. знаменитой технологии CRISPR/Cas9 ученые вплотную подошли к точному исправлению или редактированию генов и геномов (Cong, 2013). Возможность вносить контролируемые изменения в наследственную информацию живых клеток стала настоящим прорывом и повлекла за собой глобальные изменения в селекции.

Насколько остры генетические ножницы?

Основой системы CRISPR/Cas9 стал своеобразный молекулярный механизм, с помощью которого бактерии защищаются от бактериофагов (бактериальных вирусов). При проникновении патогенного вируса в бактерию запускается «иммунная» реакция, приводящая к расщеплению чужеродной генной последовательности. Это делает белок-«ножницы» Cas после того, как захватчик распознан по генному «портрету» — фрагментам вирусной ДНК, хранящимся в участке CRISPR бактериального генома.

На основе бактериальных CRISPR/Cas-систем ученые создали упрощенные искусственные молекулярные конструкции, включающие белок Cas9 и обеспечивающие невероятную точность при разрезании цепей ДНК (Закиян, 2014). С их помощью стало возможным проводить все виды модификаций генома: вносить точечные мутации, встраивать, исправлять, заменять или удалять крупные ДНК-последовательности и фрагменты выбранных генов.

С помощью системы CRISPR/Cas9 уже внесены точные модификации в геном множества растений, в частности, получены новые сорта риса, устойчивые к поражению гнилью, вызываемой фитопатогенными бактериями Xanthomonas, а также знаменитый «золотой рис», содержащий ген бета-каротина (Chen, Gao, 2013). Была решена и нетривиальная задача — создание растений-«биофабрик», способных синтезировать белки человека: инсулин, необходимый для больных сахарным диабетом, и альбумин, применяемый при лечении ожогов и цирроза.

Но несмотря на подтвержденную эффективность системы CRISPR/Cas9 все еще остается риск неспецифичного воздействия на ДНК и нарушения последовательности кодирующих генов. Неудивительно, что настоящий взрыв в мировом сообществе вызвала публикация китайских ученых из Университета Сунь Ятсена (КНР), несколько лет назад впервые применивших CRISPR/Cas9 для исправления генома эмбрионов человека с целью лечения генетического заболевания талассемии. При этом лишь для 4-х из 86 подопытных оплодотворенных яйцеклеток удалось достичь положительного результата (Liang et al., 2015).

Сегодня ряд специалистов призывают к мораторию на любые эксперименты, связанные с редактированием генов человеческих эмбрионов или половых клеток. Их опасения можно понять: когда речь идет о геноме человека, успех должен быть гарантирован. И все же прогресс не остановить: недавно Великобритания стала второй страной, где исследователям было позволено проводить подобные эксперименты (Ершов, 2016).

Тем не менее страх человека перед вмешательством в геном живых организмов не только не убывает, но и в некоторых случаях даже продолжает расти. Вследствие этого оборот и потребление продуктов геномного редактирования растений строго контролируются на законодательном уровне, что препятствует переходу мирового сельского хозяйства на использование продвинутых методов селекции. Однако ученые не сдаются и предлагают сократить до минимума и даже исключить возможные риски негативных последствий введения новых генов в организм растений.

Снижаем риски: от ТРАНС к ЦИС и ниже

Сейчас прохождение всех тестов на биобезопасность и вывод на рынок генетически модифицированных организмов, в том числе растений, жестко регулируется на международном уровне. В этом вопросе правовая база ЕС опирается на директиву Европейского парламента и Совета Европейского союза от 12 марта 2001 г. «О преднамеренном выпуске в окружающую среду генетически модифицированных организмов». Примечательно, что данный нормативный документ исключает из перечня ГМО организмы, полученные путем скрещивания, экстракорпорального оплодотворения, полиплоидной индукции, возникновения мутаций и слияния протопластов скрещиваемых видов (соматическая гибридизация).

Законодательство РФ в области ГМО растительного происхождения регулируют 4 федеральных закона и 6 постановлений Правительства РФ, в том числе федеральный закон № 86-ФЗ «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности» от 5 июля 1996 г. Ожидается вступление в силу постановления, позволяющего узаконить возделывание ГМ-культур на территории России, которые пока можно выращивать только на опытных участках. Для ввоза в нашу страну сегодня разрешены 22 линии пищевых и кормовых ГМ-растений, среди которых кукуруза, картофель, соя, сахарная свекла и рис, а любые ГМО и ГМ-продукты должны проходить обязательную регистрацию.

В свою очередь, мировое ученое сообщество считает, что нужно различать ГМО по способу получения и делать послабления для продуктов, полученных умеренным вмешательством. Так появилась система деления ГМО на три вида: ТРАНС, ЦИС и ИНТРА.

Трансгенными сегодня называют организмы с искусственно введенными генами, которые в принципе не могут быть приобретены путем естественного скрещивания. Это могут быть гены растений других видов или животных, например рис, в геном которого встроен ген кукурузы. Потенциальная опасность трансгенных культур в том, что приобретенные таким образом новые качества могут повлиять на пригодность к использованию в пищевых или кормовых целях, а затем передаться диким родственникам, что может иметь непредсказуемые последствия для природных экосистем. По этой причине законодательные и регулирующие органы развитых стран уделяют большое внимание биобезопасности таких культур, чтобы снизить риск экологических сдвигов.

В геном цисгенных растений могут быть введены гены организмов того же или близких видов, с которыми возможно скрещивание в естественных условиях. При этом сам целевой ген не должен быть видоизменен или оторван от своих регуляторных последовательностей. Пример цисгенного растения — картофель, не подверженный картофельной гнили благодаря встраиванию генов диких видов картофеля из Анд, устойчивых к этому заболеванию. Такой картофель сейчас создается в Бельгии (VIB’s fact series, 2015). Важно, что цисгенезис не привносит в организм растения принципиально новых для него признаков и, по сути, аналогичен традиционному скрещиванию с родственными дикими формами.

Интрагенезис можно считать продолжением концепции цисгенезиса, но в этом случае в ДНК растения встраивают его собственный ген, совмещенный с регуляторными участками других его генов. В ходе такой модификации искусственно создаются новые комбинации из уже имеющихся в растении участков ДНК (Holme, 2013). Подобное изменение регуляции активности генов позволяет усиливать полезные признаки (например, способность накапливать витамины в листьях) или, напротив, устранять или сводить к минимуму нежелательные.

Между тем при современном регулировании оборота ГМО-различия между трансгенными и цисгенными растениями не учитываются, хотя эти типы кардинально различаются. Из-за жестких рамок, установленных законодательством, получение и использование цисгенных растений серьезно затруднено, что может заблокировать или значительно отсрочить проведение дальнейших исследований по улучшению сортов сельскохозяйственных культур. Пока лишь в Канаде контроль за цисгенными растениями менее строг по сравнению с трансгенными (Schouten, 2006).

Соматический Франкенштейн

Интересно то, что в мощной законодательной «обороне» против ГМО оказались бреши, появившиеся благодаря ряду парадоксов и допущений, которые на руку смелым селекционерам. Один из примеров — соматическая гибридизация. Другими словами, формирование новых форм растений путем комбинирования ядерных и других (митохондриальных и пластидных) генов при культивировании и слиянии обычных соматических клеток, составляющих ткань растения и не принимающих участия в половом размножении. Этот тип гибридизации растений достаточно широко распространен, при этом на территории ЕС такие соматические гибриды не считаются ГМО. Соответственно их оборот не подвергается строгому контролю.

Что же это за волшебный способ селекции? На первом этапе клетки растений двух разных видов (как правило, культурного и дикорастущего) обрабатывают специальными агентами, разрушающими клеточную оболочку, чтобы получить протопласты. Далее химическим или механическим способом провоцируют слипание и слияние протопластов, которые в дальнейшем восстанавливают общую клеточную оболочку. В результате из двух и более «родительских» клеток образуется новый живой организм — регенерант, или соматический гибрид.

Судьба родительских геномов при этом может быть различной. Два ядра могут синхронно делиться без слияния, образуя двуядерные дочерние клетки. Если же они сольются во время митотического деления, то в итоге получатся устойчивые одноядерные дочерние клетки, несущие смешанный генетический материал. Что касается внеядерного генома, то он тоже может быть получен как от одного родителя, так и быть смешанным. С помощью соматической гибридизации можно получать самые разные гибриды, включая такие, создание которых в принципе невозможно половым путем: например, гибриды, несущие цитоплазматические гены не от материнского растения, а от обоих родителей; «цибриды», содержащие ядро от одного из родителей, а цитоплазму от другого, и др.

Использование соматических клеток при гибридизации позволяет успешно работать с отдаленными, обычно нескрещиваемыми видами и полностью стерильными растениями. Иными словами, этот метод используют, если возникает необходимость преодолеть несовместимость культурных и дикорастущих видов. Таким способом можно получать межклассовые гибридные клеточные колонии: рис + соя, ячмень + табак и даже табак + мышь (Makonkawkeyoon, 1995)! Правда, большинство таких регенерантов сами размножаться уже не способны, а иногда и вовсе представляют собой скорее скопление клеток, чем полноценный организм.

Интересно, что, хотя метод соматической гибридизации влечет за собой значительную «перетасовку» генов, а его результаты очень непредсказуемы, он, тем не менее, разрешен для использования в сельском хозяйстве, в отличие от методов направленного мутагенеза. Как говорила Алиса в Стране чудес, «чем дальше, тем страньше».

Что скрывается под прививкой

А теперь пришло время обратиться к методам, которые должны удовлетворить стандарты даже самых ярых приверженцев натуральных продуктов. Ведь методы эти используются уже очень давно, и они не встречают общественного или законодательного сопротивления. Но оказывается, что с точки зрения генетики эти методы вовсе не «безгрешны», а их комбинация с новейшими подходами открывает перспективы, о которых вы, возможно, и не подозревали.

Например, давно известным способом размножения растений, с которым повсеместно сталкиваются садоводы-любители, является прививка. Суть ее в том, что стебель одного растения (привой) пересаживают на корень другого (подвой). В конце XIX в. этот метод помог спасти европейские сорта винограда Vitis vinifera от нашествия насекомого филлоксеры, повреждающего корни. Прививку осуществляли на североамериканский виноград Vitis labrusca, устойчивый к этому вредителю (Трошин, 1999). А в 2003 г. фермер из Орегона Р. Баур с помощью прививки получил настоящий «томак» (томат + табак), совсем как у Гомера из популярного американского мультсериала «Симпсоны». Пробы показали наличие в томаке никотина, правда, только в листьях, а не в плодах (Philipkoski, 2003).

Что же происходит с растением в результате прививки, если геномы подвоя и привоя не меняются? Во-первых, у подвоя могут увеличиваться или уменьшаться сила роста, размер плодов, сроки созревания. При этом новые признаки не передаются потомству в случае размножения семенами, так как не являются наследственными. Во-вторых, в результате использования прививки возможны «химерные» изменения, и в итоге привитое растение будет состоять из генетически разнородных клеток. Этот эффект также не наследуется. Его часто используют в декоративном цветоводстве и садоводстве для получения растений с мозаичной окраской листьев или соцветий.

В ходе прививки возможно и появление настоящих мутаций, спровоцированных специфическими веществами (этилметансульфонатом, этилимином и др.), которые поступают к привою от подвоя. Однако частота появления мутаций после прививок крайне низка. Неоспоримым преимуществом прививок является возможность размножать мутации, не передающиеся по наследству, а основным недостатком — большой объем исходного материала.

Прививка растений — это, безусловно, метод проверенный и безопасный. Но что произойдет, если в качестве подвоя использовать растение, перенесшее генетическую модификацию? Будет ли полученное растение ГМО? Оказывается, нет: согласно законам, плоды таких гибридов не входят в перечень ГМО, так как ДНК привоя остается неизмененной. Однако мы не можем быть уверены в том, что никакого обмена наследственной информацией между привоем и подвоем не происходит. К примеру, от корневища к привою могут перейти молекулы РНК, регулирующие работу генома, а это означает, что нельзя предсказать и уровень производства тех или иных белков в привитом растении.

Берем генетический разбег!

Но прививка — это далеко не единственный окольный путь для создания новых сортов с измененной активностью ДНК. Ускоренное скрещивание деревьев и кустарников (fast-track breeding) — это даже не метод, а целый комплекс методик, направленных на сокращение сроков получения новых сортов, что особенно важно для многолетних культур. Ведь цикл размножения деревьев с крупными плодами (например, ореха или сливы) может доходить до 10 лет и более (van Nocker, 2014). Это означает, что после посадки первого гибрида селекционер вынужден ждать 5–10 лет, пока тот вырастет и повзрослеет, чтобы продолжить работу. Если же необходимо провести несколько последовательных скрещиваний, выведение нового сорта дерева может занять и 30 лет. В современных условиях никто не готов столько ждать.

Чтобы максимально ускорить процесс, ученые давно поливают своих подопытных гормонами роста, выращивают их при высоких температурах и прибегают к другим уловкам, таким как ДНК-технологии. Среди безобидных можно отметить маркер-вспомогательный отбор, который заключается в анализе генома новых ростков или даже семян и отборе лучших гибридов задолго до того, как они превратятся во взрослые растения. Теперь растение уже не нужно обрабатывать патогеном, чтобы понять, насколько оно к нему устойчиво, достаточно найти нужный ген в семечке. Основной недостаток такой селекции — ее высокая стоимость, поскольку скрининг ДНК — вещь недешевая.

Чтобы растение быстрее повзрослело, селекционеры иногда хитрят. Например, искусственно активируют гены, отвечающие за запуск механизма размножения, после чего начинает цвести и приносить плоды совсем молодое растение. Иногда в геном дерева вводят дополнительные гены, которые ускоряют процессы цветения и плодоношения, и время ожидания первого цветения саженцев сокращается до 1 года. При сочетании методик ускоренного и возвратного (когда гибрид скрещивают с одним из родителей) скрещиваний ген быстрого цветения можно сначала ввести в исходный сорт, а на последнем этапе селекции удалить его путем скрещивания генетически измененного гибрида с родительским растением.

Ускоренное скрещивание осуществляют также путем прививания на ГМ-подвой. Секрет в этом случае кроется в генетически измененном корневище, в котором активно работают гены, отвечающие за цветение. В результате из корневища к листьям поступают специфические белки, запускающие механизм взросления, и привой начинает цвести.

Таким образом, современные методы прививки и ускоренного скрещивания растений за внешней традиционностью таят в себе много настоящих генетических секретов. В то же время ученые, сталкиваясь с общественным мнением и жестким регулированием распространения ГМО, все чаще пытаются избежать внесения изменений непосредственно в растительную ДНК. И здесь мы вплотную подходим к самой загадочной группе современных методов селекции.

Эпигенетика: чуть-чуть не считается

Одними из самых молодых и суперсовременных альтернатив для селекционеров стали подходы эпигенетики — науки о наследуемых механизмах управления экспрессией генов (Marjori, 2015). Как работает наш генетический код, общеизвестно, но вот тонкости его надстройки (эпи- означает ‘над’), своего рода «дирижера», управляющего работой генома, во многом остаются загадкой.

Начало производства белков в клетке регулируется множеством факторов. У клетки также имеются приемы, заставляющие «замолчать» тот или иной ген, чтобы предотвратить производство уже ненужного белка: это и разрушение еще незрелых молекул РНК, считанных с генетической «матрицы», и создание «механических» препятствий для самого считывания ДНК (Marjori, 2014). В общем, эпигенетических сигналов в клетке очень много, они не до конца изучены, однако некоторые из них уже используются для селекции растений, которые попадают к нам на стол каждый день.

Подавить работу генов в клетке можно с помощью природного механизма — РНК-зависимого ДНК-метилирования, суть которого состоит в присоединении метильной группы (СН₃) к нуклеотиду цитозину, стоящему в определенном положении. В результате блокируется процесс считывания информации с ДНК на молекулу РНК (Zhang, 2013).

Метилирование ДНК у растений и животных осуществляется ферментами ДНК-метилтрансферазами. Сами по себе эти ферменты метилировать ДНК не могут: им нужны специальные некодирующие РНК, которые направляют метилтрансферазы к конкретным участкам ДНК. Более того, считается, что в метилировании ДНК участвуют еще два вида РНК: малые интерферирующие РНК и микроРНК. Все вместе эти молекулы и определяют, какой именно участок ДНК цепи нужно метилировать. Сегодня такие РНК можно ввести в растение с помощью разных методик, например, посредством вирусов растений или с помощью техник генной инженерии (Deng, 2014).

Интересно, что если ученый изменяет признак растения с помощью ДНК-метилирования и при этом не вносит в геном никаких мутаций, то такое растение не считается ГМО. Если же некодирующие РНК не вводятся извне, а производятся самим растением благодаря геномному редактированию, то оно уже относится к генно-модифицированному.

Но и тут можно схитрить. Дело в том, что у растений метилирование определенных областей ДНК может наследоваться, т. е. передаваться от родителей к следующим поколениям (Jones, 2001). Благодаря ряду скрещиваний ГМ-растения с его природной формой можно получить гибрид, у которого нет измененной ДНК, но метилирование сохраняется. Такой гибрид уже не будет считаться генетически модифицированным.

Насколько метилирование безопасно? Достаточно, ведь метильные группы присоединяются к ДНК совсем не в случайных местах. Поэтому, в отличие от традиционных методов селекции, результаты такого воздействия предсказуемы: мы можем заранее выбрать ген, кодирующий определенный белок, и просто заставить его замолчать. Но делать это нужно аккуратно, так как механизмы метилирования ДНК довольно сложны. Иначе в результате мы можем получить растение, подверженное болезням или преждевременному старению.

Иногда ДНК-метилирование, наоборот, является обязательным условием для начала работы гена. Ученые и это научились использовать: с помощью изменения метилирования ДНК можно увеличить активность генов, отвечающих за производство растением запасных белков. Например, регулируя метилирование, можно повысить содержание белков в зерне пшеницы, а путем обработки риса ингибитором метилирования (5-азацитидином) — получить растения с наследуемым признаком карликовости (Ванюшин, 2013).

Молчание РНК как заслон от аллергии

Успешное считывание гена на матричную РНК вовсе не означает, что кодируемый им белок будет построен: эта мРНК может быть разрушена в цитоплазме клетки. Такое явление, названное посттранскрипционным молчанием, часто наблюдается при внесении дополнительных генов в ДНК растений. Впервые оно было описано еще в 1990 г., когда при введении в геном петунии дополнительных копий гена, отвечающего за красную окраску цветков, количество красного пигмента не только не возросло, но и значительно снизилось (Napoli et al., 1990).

Механизм «замолкания РНК» снижает эффективность работы генных инженеров. С другой стороны, его можно использовать для создания растений, устойчивых к растительным вирусам, так как он может способствовать разрушению не только их собственных матричных РНК, но и соответствующих РНК вирусов, которым удалось проникнуть в клетки растений.

Судя по всему, механизмов посттранскрипционного молчания существует несколько, и ученые пока не вполне понимают, как они работают и как связаны между собой, белые пятна в этой области только начинают заполняться (Плотников, 2007). Есть предположение, что отдельные молекулы мРНК активно деградируют при достижении определенного порога своей численности (Abler, 1996). Другая теория основана на изменениях в регуляции работы генома, связанных с метилированием ДНК, в результате чего среди нормальных РНК синтезируется некоторое количество «ненормальных», которые и запускают распад мРНК в цитоплазме (Hoofvan, 1997).

Одним из хорошо описанных механизмов посттранскрипционного молчания является РНК-интерференция. Этот метод базируется на способности молекул двухцепочечных РНК эффективно подавлять активность сходных с ними по строению генов. В последние годы РНК-интерференцию используют в прикладных исследованиях, направленных на получение нокаутных (содержащих «молчащие» гены) клеток, тканей и организмов. Ведь если грамотно использовать этот механизм, то теоретически можно «выключить» в клетке производство любого белка.

Среди успешных примеров применения этого метода — получение двух сортов кофейного дерева, содержащих в плодах пониженный на 30–50% алкалоид кофеина. Схожий эксперимент был проведен и с табаком с целью понизить в растении содержание никотина (Рябушкина, 2009).

Другая возможность использования этого подхода — подавление синтеза аллергенов. И это уже не сказка: генетикам из испанского Института сельского хозяйства в Кордове почти полностью удалось освободить зерна пшеницы от глиадина — одного из составляющих глютена. Именно из-за глиадина группа запасающих белков пшеницы вызывает у многих людей иммунную реакцию. Правда, и без использования системы редактирования генома CRISPR/Cas9 тут не обошлось (Sanchez-Leon et al., 2017).

Конечно, в этом направлении ученым еще работать и работать, но уже есть надежда, что совсем скоро можно будет смело есть арахисовое масло без боязни умереть от анафилактического шока! Важно отметить, что подобное вмешательство генной инженерии в метаболизм растений отличается от традиционного: в геном не встраивается чужеродный ген, а значит, не происходит и синтеза чужеродного белка. Из-за этого РНК-интерференцию можно назвать генным вмешательством со сниженным экологическим риском. Более того, даже формально такое вмешательство не несет на себе печати «ГМО».

Каков же итог нашей экскурсии по современным методам селекции? Шанс сделать выбор в пользу «натуральных» злаков, овощей и фруктов мы давно упустили. Прогресс, в том числе и в создании новых видов растений, остановить невозможно, но осознавать и правильно оценивать риски распространения и употребления генетически модифицированных продуктов необходимо.

Сегодня, когда общество проявляет большую озабоченность безопасностью пищевых продуктов, селекционеры находятся в ситуации, вынуждающей их использовать альтернативные пути получения новых сортов растений. В силу тех или иных причин эти методы не относятся к запрещенным, но в ряде случаев являются не менее рискованными, чем традиционные методики получения ГМО.

Также не стоит забывать, что грамотный подход к селекции растений с использованием техник редактирования генома позволяет минимизировать использование пестицидов и удобрений — что это означает для экологии, нет нужды объяснять. В любом случае, какие продукты мы будем есть завтра, в огромной степени зависит уже не от природы, а от нас самих.

Публикация подготовлена на основе статьи, которая участвовала в научно-популярном конкурсе «Био/мол/текст»-2017 портала «Биомолекула».

Литература
1. Закиян С. М., Власов В. В., Медведев С. П. «Редакторы геномов»: от «цинковых пальцев» до CRISPR // Наука из первых рук. 2014. Т. 56. № 2. С. 44–53.
2. Шумный В. К. Природа была первым генным инженером // Наука из первых рук. 2004. Т. 2. № 3. С. 32–39.
3. Cong L., Ran F. A., Cox D. et al. Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems // Science. 2013. V. 339. P. 819–823.
4. From plant to crop: the past, present and future of plant breeding. 2016. VIB’s fact series, 44 p.
5. Philp J. C., Ritchie R. J., Allan J. E. Synthetic biology, the bioeconomy, and a societal quandary // Trends in Biotechnology. 2013. V. 31. P. 269–272.
6. Moghaddassi S., Eyestone W., Bishop C. E. TALEN-Mediated Modification of the Bovine Genome for Large-Scale Production of Human Serum Albumin // PLoS One. 2014, 9, e89631.
7. Matzke M. A., Kanno T., Matzke A. J. M. RNA-Directed DNA Methylation: The Evolution of a Complex Epigenetic Pathway in Flowering Plants // Annu. Rev. Plant Biol. 2015. V. 66. P. 243–267.

elementy.ru

Генетически модифицированные растения

УДК 631.526.32
ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ РАСТЕНИЯ
Б.А. Левенко
Национальный ботанический сад НАН Украины, г. Киев

Раскрываются достоинства генетически модифицированных растений, их перспективы распространения в странах мира вопреки противостоянию противников этого направления.

Последние десятилетия характеризуются все более широким использованием генно-инженерных технологий при создании сельскохозяйственных растений — так называемые генетически модифицированные или трансгенные растения.
Как эксперт в области трансгенных растений, занимающийся их получением и изучением более полутора десятка лет, я постараюсь возможно более объективно познакомить с информацией об этих еще пару десятков лет назад совершенно неизвестных растениях. Итак, что такое генетически модифицированные растения? Это растения, полученные при внесении в существующие сорта одного или нескольких генов новыми молекулярно-биологическими методами.
Многие люди, особенно сторонники органического земледелия, наивно считают, что фермеры, практикующие эти методы, используют только те растения, которые создала мать-природа. При обычной селекции селекционер производит скрещивание между сортами или между близкими видами, при этом происходит перемешивание нескольких тысяч генов, а например, для пшеницы десятков тысяч генов. Часто новые сорта получают, облучая семена ионизирующими излучениями или обрабатывая их химическими соединениями (мутагенами), которые вызывают изменения (мутации) сотен генов, и в потомстве стараются отобрать растения с желаемыми признаками. По данным продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), около 70 % сортов всех сельскохозяйственных культур во второй половине 20 века получены методом экспериментального мутагенеза. При этом новые комбинации тысяч генов и мутации сотен могут вызвать токсичность или аллергенность.
Особенно яростно против трансгенных сортов выступают Гринпис, Друзья Земли и некоторые группы «зеленых». Активисты этих группировок считают, что трансгенные сорта могут быть аллергенными или токсичными и оказывать отрицательное влияние на окружающую среду. При этом часто ссылаются на принцип предосторожности, который гласит, что если на сегодня не известно отрицательное действие данного сорта, соединения, приспособления, то неизвестно, что будет завтра (одним словом, как бы чего не вышло). «Лучше воздержаться от какого-либо действия, чем позволить ему совершиться, рискуя потенциально негативными последствиями». Если бы этот принцип был применен в фармакологии, то мировое изучение и получение лекарств было бы остановлено из-за возможных побочных эффектов. Нужно сразу сказать, что этот принцип является практически недостижимым и антинаучным. Как хорошо, что это движение возникло только теперь. Если бы сторонники принципа предосторожности одержали верх на заре развития человечества, то люди до сих пор сидели бы в холодных пещерах и ели сырую пищу. Любое открытие человечества: огонь, колесо, автомобиль, самолет, ядерная энергия, мобильная связь, кроме несомненных положительных свойств, обладает и отрицательными, просто положительные свойства намного превышают возможный отрицательный эффект.
Достаточно часто можно увидеть на телевидении выступления людей, предостерегающих от использования трансгенных растений. При этом практически ни разу это не был специалист, знакомый не понаслышке с научными данными (а не слухами) об этих растениях и продуктах из них.
Итак, могут ли новые трансгенные сорта оказывать отрицательное воздействие на человека и окружающую среду? Теоретически это, конечно, возможно, и поэтому эти сорта проходят тщательнейшую проверку. Стоимость такой проверки достигла нескольких десятков миллионов долларов. Многие малые и средние биотехнологические компании были вынуждены прекратить свои исследования по получению новых трансгенных растений из-за дороговизны испытаний.
Как же обстоит дело с возможными отрицательными последствиями использования продукции трансгенных растений? С 1996 г., когда впервые в США эти сорта были высеяны на площади 1,7 млн га, прошло уже девять лет. В 2004 г. трансгенные сорта кукурузы, сои, хлопчатника, рапса и в небольших количествах других растений занимали уже 81 млн га в 17 странах мира.
По подсчетам американцев, они уже съели более триллиона порций продуктов, приготовленных из трансгенных растений, и не зарегистрировано ни одного случая токсического или аллергенного действия. А как обстоит дело с продуктами из обычных сортов? Оказывается, никто не знает. Дело в том, что считалось, если сорт получен традиционными методами, то с ним все в порядке. Когда стала ясна абсурдность такого подхода (помните, перекомбинацию тысяч генов при гибридизации и изменения сотен генов при мутагенезе), то стали подвергать испытанию и сорта, полученные традиционными методами. Как и следовало ожидать, среди таких сортов оказались и сорта с отрицательными свойствами. Были сняты с внедрения сорта картофеля и томатов с повышенным содержанием токсинов; сорт сельдерея, вызывающий сильную аллергическую реакцию у работников, перебирающих эти растения в супермаркетах, и это только начало исследований. А ведь давно уже известно, что соя вызывает у некоторых людей аллергическую реакцию. Имеются аллергены даже в пшенице.
По американским данным, около 200 человек (в основном детей) ежегодно погибает в США от сильнейшей аллергической реакции, которую вызывает употребление арахиса и продуктов из него. И, однако, никто не требует полностью отказаться от использования арахиса. Можно представить какой бы поднялся крик, если бы даже несколько человек погибло от использования продуктов трансгенных сортов. Именно из-за тщательнейшей проверки, которую проходят трансгенные растения, полученные из них продукты являются более безопасными, чем продукты обычных сортов.
А как обстоит дело с влиянием трансгенных сортов на окружающую среду? Накопленные данные за годы использования трансгенных сортов показали, что использование трансгенных сортов сои, кукурузы, хлопчатника, рапса, устойчивых к гербицидам, позволило широко начать применение нового поколения гербицидов, которые из-за своей высокой эффективности применяются в очень низких концентрациях (г/га), намного быстрее разрушаются почвенными микроорганизмами, не смываются в реки и не загрязняют почвенных вод, и таким образом являются экологически более дружелюбными, чем гербициды, применяемые ранее. Кроме того из-за своей высокой эффективности они позволили фермерам перейти к безотвальным технологиям (без вспашки), что резко снизило почвенную эрозию, а также затраты на горюче-смазочные материалы.
Другим классом трансгенных сортов, наиболее широко используемым в настоящее время, являются сорта, устойчивые к насекомым- вредителям. Применение таких сортов позволило резко снизить количество средств защиты растений, что, кроме снижения затрат, также очень благоприятно отразилось на окружающей среде.
Очень показательным явилось использование трансгенных сортов хлопчатника, устойчивых к насекомым, в Китае. При выращивании обычных сортов китайские крестьяне, имеющие, как правило, очень небольшие наделы земли, были вынуждены 15-18 раз за сезон обрабатывать посевы инсектицидами. При этом в большинстве случаев такая обработка проводится вручную (как в России, на Украине на посадках картофеля на приусадебных участках). Из-за высокой токсичности этих средств защиты несколько сотен крестьян ежегодно погибало от отравления. При выращивании трансгенного хлопчатника требуется только 2-3 обработки инсектицидами, и количество крестьян, погибающих от токсического эффекта этих средств защиты, снизилось на 70 %. По сообщению агентства Франс Пресс, в следующем году в Китае, очевидно, будет разрешено выращивание трансгенного риса, с повышенной урожайностью. Руководитель этой программы Юань Лонгпинг заявил, что это должно повысить сбор риса на 30 млн тонн. Полевые испытания и подсчеты показывают, что применение этих сортов повысит урожай на 4-8 % и снизит использование пестицидов на 80 %. По расчетам американцев, если в дополнение к 6 основным трансгенным культурам (соя, кукуруза, хлопчатник, рапс, тыква, папайа) фермеры США заменят остальные 21 культуру трансгенными, то продуктивность земледелия возрастет на 10 млрд фунтов, доход фермеров вырастет на 1 млрд долларов и использование пестицидов сократится на 117 млн фунтов.
Ричард Фиппс — ученый университета Ридинга в Великобритании подсчитал, что использование генетически модифицированных культур в ЕС даже половиной фермеров привело бы к снижению использования химических средств защиты растений на 14 тыс. тонн, экономии 20 млн литров дизельного топлива и предотвращению выброса 73 тыс.тонн выхлопных газов, вызывающих глобальное потепление.
Большое возражение использование трансгенных сортов встречало у фермеров, придерживающихся методов органического земледелия. Активисты Гринпис запугивали их, что от переопыления с трансгенными сортами они потеряют сертификат органического продукта. Исследования испанских ученых показали, что уже шестиметровый интервал между «органическим» полем и полем трансгенного сорта кукурузы снижает частоту переопыления до очень низких величин, а французские ученые установили, что при интервале в 14 м такое переопыление уже очень трудно вообще обнаружить. Пришлось даже вмешаться Министерству сельского хозяйства США, разработавшему правила органического земледелия. Недавно оно выступило с заявлением, что вообще не существует нормативов переопыления, лишающих «органического» фермера такого сертификата. Кстати, это министерство заявило, что применение трансгенных сортов не противоречит «органическому» сертификату выращенной продукции.
Почему же возникло такое противодействие трансгенным сортам со стороны Гринпис, Друзей Земли и «зеленых» и особенно в Европе? В Европе было отмечено несколько случаев: бешенство коров, ящур крупного рогатого скота, нахождение диоксина в кормах для птиц. Власти тогда заявляли, что использование таких животных не опасно для человека. Однако, когда в Великобритании было зарегистрировано несколько смертельных случаев от использования этих продуктов, население в массе перестало верить заявлениям властей. Да и запугивания активистов Гринпис также не прошли даром. Еще одним немаловажным фактором является генетическая безграмотность населения. Даже в США, где посевы трансгенных сортов кукурузы приближаются, а для сои и хлопчатника уже значительно превысили половину всех засеваемых этими культурами площадей, недавний опрос, проведенный учеными Рутгерского университета, показал, что 43 % американцев считают, что растения обычных томатов не имеют генов, а только трансгенные имеют их.
Парламентарии Европейского Союза приняли мораторий и в течение 6 лет импорт и посевы трансгенных культур были запрещены. Тогда США, которые поддержали Аргентина и Канада, являющиеся крупными производителями продуктов из трансгенных растений и терпящие большие убытки от такого запрета, обратились во Всемирную Организацию Торговли с протестом против запрета на импорт продуктов трансгенных растений. По правилам этой организации, кстати куда стремятся вступить Россия и Украина, если страна или блок стран отказываются импортировать какой-то продукт, то требуется научно обоснованное доказательство негативного влияния этого продукта. 400 исследовательским лабораториям всех тогдашних 15 стран ЕС поручили провести всесторонние исследования возможных отрицательных последствий использования генетически модифицированных сортов. В 2001 г. был опубликован завершающий отчет этих лабораторий, в котором было показано, что не обнаружено никакого отрицательного влияния трансгенных сортов на человека, животных и окружающую среду. Что-то не припомню, чтобы у нас широко освещались в прессе материалы этих исследований. Причем эти запреты противоречат всем законам логики.
Европейцы очень широко используют новейшие достижения биотехнологии в фармакологии (очень многие лекарства получены от генетически модифицированных культур), производстве сыра, виноделии, но долгие годы запрещали использование трансгенных сортов растений. В Австралии правительства некоторых штатов запретили использование трансгенного рапса, устойчивого к гербициду раундапу, являющемуся намного более экологически дружелюбным, чем используемый на обычных сортах рапса гербицид атразин. Установлено, что раундап быстро связывается с почвой, что препятствует его смыву в почвенные воды, а оттуда в реки и водоемы, используемые для водопользования, и быстро разрушается почвенными микроорганизмами. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, этот гербицид не рассматривается в качестве токсичного для здоровья человека в концентрациях, в которых он обычно детектируется в питьевой воде, и является по меньшей мере в 3,4-16,8 раз менее токсичным, чем широко используемые гербициды.
Активисты Гринпис выступают за сохранение биологического разнообразия. Но выращивание высокоурожайных трансгенных сортов является лучшим способом сохранения такого разнообразия, так как рост населения при использовании традиционных сортов неизбежно приведет к распашке малопродуктивных земель и уничтожению лесов, что вызовет сокращение видов растений и животных. Кстати, не во всех странах Европы придерживались моратория на посев трансгенных сортов. Во все годы моратория трансгенные сорта кукурузы высевали в Испании, в последние годы их начали высевать в Румынии, которая даже по площадям под трансгенными сортами в прошлом году перегнала Испанию.
В 2004 г. в Великобритании были опубликованы результаты трехлетних исследований трансгенных сортов кукурузы, сахарной свеклы и рапса, устойчивых к гербицидам. С точки зрения британцев, результаты оказались отрицательными. Из-за очень высокой эффективности применения нового поколения гербицидов количество семян оставшихся сорняков было слишком малым для питания птиц. Во многих странах подобные выводы были встречены фермерами с большим скептицизмом. Они считают, что их главная цель получить максимум продукции со своих полей, а не разводить сорняки. Семян сорняков для птиц достаточно на межах, полевых дорогах, в парках и на других землях, не находящихся в сельхозпользовании.
Однако прошло еще немало времени и только в конце 2004 г. в Евросоюзе был снят мораторий на импорт продуктов трансгенных сортов кукурузы сначала для кормления скота, затем для пищевых целей. Европейская Комиссия 18 апреля опубликовала список 26 генетически модифицированных продуктов, которые легально находились на рынке до принятия моратория. В этот список входят 12 сортов кукурузы, 6 масличного рапса, 5 хлопчатника и 1 сои. Они добавлены к Регистру генетически модифицированных пищевых продуктов и кормов, разрешенных на рынке в последние месяцы, составив, таким образом, список легально разрешенных генетически модифицированных продуктов в ЕС. В настоящее время рассматривается вопрос о снятии моратория на продукцию трансгенного рапса. Процесс пошел, и конечно можно прогнозировать снятие запрета на продукты всех трансгенных культур. Шестилетний мораторий не прошел даром для Европы. Резко снизилось количество биотехнологических исследований и количество компаний, занимающихся такими исследованиями. Европа и США имеют одинаковое количество биотехнологических компаний, но в США в них занято в 2 раза больше персонала, они тратят на исследования в 3 раза больше.
Продукты из трансгенных культур в Евросоюзе должны быть обязательно маркированы, как полученные из генетически модифицированных организмов. США выступают против маркировки продуктов из трансгенных растений. Такая маркировка настораживает людей, не понимающих, что такое генетически модифицированный продукт, и кроме того, с научной точки зрения не важно, каким методом был получен данный сорт, важно отличается ли он по содержанию каких-то ингредиентов, а большинство современных трансгенных сортов но содержанию не отличаются от сортов, полученных традиционными методами.
Кроме того, приняты очень жесткие, практически трудно достижимые, нормативы для обычных продуктов, содержание «трансгенного» компонента в них не должно превышать 1 % (в Японии и до последнего времени в России 5 %). Даже при производстве кошерных продуктов содержание некошерного компонента в них разрешено намного больше. Маркировка неизбежно удорожит стоимость продукции, ведь анализ только одной партии семян на наличие трансгенных растений обходится в Европе в 150-250 долларов. Забили тревогу некоторые парламентарии, обеспокоенные снижением биотехнологических исследований в Европе и понимающие, что в перспективе это неизбежно приведет к снижению конкурентоспособности европейских товаров. К тому же, в связи с продолжающимся ростом населения Земли, стоимость продуктов сельского хозяйства будет возрастать, и только трансгенные растения с их повышенной продуктивностью и сниженной потребностью в химических средствах защиты представляются здравомыслящим людям альтернативой дальнейшей распашки малопродуктивных земель, пастбищ и лесов и снижением использования химических средств защиты растений. Несмотря на мораторий биотехнологические исследования в Европе продолжались все эти годы, и 13 стран Западной Европы являются ведущими в мире в области трансгенных овощей, испытывая 11 культур, включая брокколи, салат-латук, морковь и томаты. В 8 странах проводятся полевые испытания трансгенных плодовых, включая дыни, сливы.
Появление эко-фундаментализма, основанного на наивном утверждении, что мать-природа является самой лучшей, привело к энтузиазму в отношении органического земледелия, компаниям против вакцинации населения, запрещении использовать ДДТ и ряду других компаний, среди которых усилия многих «защитников природы» блокировать использование генетически модифицированных организмов.

Недавно Агентство пищевых стандартов Великобритании опубликовало результаты изучения специй. Установлено, что 66 % «органических» специй имели содержание токсинов (афлатоксин В1 и охратоксин А), недопустимое для использования в пищевых продуктах, тогда как только 5 % специй обычного земледелия имели повышенное содержание этих токсинов. Департамент сельского хозяйства США обнаружил, что содержание фумонизинов — грибных токсинов, продуцируемых в поврежденных кукурузным пилильщиком початках кукурузы, вызывающих онкологические заболевания и нарушения умственного развития плода у беременных женщин, было в 3-4 тыс. раз ниже в обычной кукурузе и в 30 тыс. раз ниже в генетически модифицированной кукурузе, по сравнению с «органической» кукурузой. Ученые университета Миннесоты установили значительно повышенное содержание бактерий (кишечной палочки и сальмонеллы) в овощах фермеров, придерживающихся методов «органического земледелия».
Эко-фундаментализм ведет к нетерпимости и представляет собой угрозу для демократии. Только разумный подход, основанный на научных знаниях, может быть фундаментом справедливого и открытого общества. Запреты и запугивания не могут остановить прогресс. В Бразилии было запрещено выращивание трансгенных сортов. Однако бразильские фермеры, испытав сорта сои, устойчивые к гербицидам, взятые в соседней Аргентине, и оценив их преимущества, стали их широко использовать. Пришлось правительству срочно отменять запреты. Подобная ситуация произошла и в Индии. Правительство долго проводило испытания трансгенных сортов хлопчатника, устойчивых к насекомым-вредителям, и не давало разрешения на их использование фермерами. Однако крестьяне стали нелегально покупать семена этих сортов на черном рынке и высевать. Узнав об этом, правительство заявило, что будет конфисковывать собранный урожай и сжигать его. Тогда крестьяне заявили, что это может быть сделано только через их трупы. Правительство было вынуждено отступить.
Американским фермерам впервые будут предложены гибриды кукурузы, которые одновременно несут признаки устойчивости к гербициду глифосату (коммерческое название «Раундап»), к наиболее вредоносному вредителю — кукурузному мотыльку и насекомому, повреждающему корни. Несомненна коммерческая выгода от использования таких сортов и положительное влияние на природу.
Следует сказать, что далеко не везде к трансгенным растениям такое отношение, как в Европе. В 2004 г. в Китае трансгенный хлопчатник, устойчивый к насекомым, выращивали на площади 3 млн га и очень благоприятный прогноз на 2005 г. По прогнозам, в 2010 г. более 90 % хлопчатника в Китае будет трансгенным. Руководители Китая поняли перспективы биотехнологии. Эта страна выдвинулась на второе место в мире после США по капиталовложениям в эту область. Быстрыми темпами началось использование трансгенных культур в Индии, и хотя в прошлом году использование трансгенных культур для пищевых целей было запрещено, по прогнозу, в этом или в следующем году следует ожидать их использование в этой стране. В Индии в 2004 г. площади под трансгенным хлопчатником возросли по сравнению с предыдущим годом в 5 раз, с 100 до 500 тыс. га. Там проходят испытания несколько десятков различных трансгенных культур, многие из которых представляют местные продовольственные растения.
Очень широко используют трансгенные культуры на американском континенте. Кроме США широко используются трансгенные сорта в Канаде, Аргентине, Бразилии, Парагвае. В Африке по примеру Южно-Африканской республики, впервые начавшей использование трансгенных сортов, проводятся их испытание в ряде стран, создан Всеафриканский биотехнологический центр, общее количество трансгенных культур, находящихся на различных этапах испытания, достигло 28. В Египте проходит испытания трансгенная пшеница, устойчивая к засухе.
Иранские ученые проводят полевые испытания трансгенного риса, устойчивого к насекомым. Кроме того в этой стране созданы устойчивые к насекомым кукуруза, хлопчатник, картофель и сахарная свекла, а также гербицидоустойчивый рапс, соле- и засухоустойчивая пшеница, устойчивые к гнилям кукуруза и пшеница. По данным из Интернет, в настоящее время 63 страны проводят исследования 57 различных трансгенных культур.
Следует сказать, что первые трансгенные сорта несли несомненные выгоды фермерам, но никаких особых преимуществ для потребителя не представляли. Однако ситуация меняется. В Германии получен трансгенный лен, в масле которого находятся омега-3- ненасыщенные жирные кислоты, препятствующие образованию холестерина на стенках кровеносных сосудов и развитию сердечнососудистых заболеваний. В Индии получен трансгенный картофель с повышенным содержанием белка. Получены томаты с повышенным содержанием ликопина — одного из сильнейших антиоксидантов растений, снижающих риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Учеными Ротамстедской станции получены сорта рапса, содержащие жирные кислоты, аналогичные таковым рыб. Они содержат соединения, препятствующие развитию патологий глаз и мозга детей. В Швейцарии Инго Потрикусом и Петером Байером создан трансгенный «золотой рис», названный так из-за способности синтезировать каротин, который окрашивает зерна в золотистый цвет и в организме человека превращается в витамин А, дефицит которого ежегодно приводит к слепоте миллионов детей в слаборазвитых странах, кроме того у этого риса также повышенное содержание железа, дефицит которого приводит к анемии. В Великобритании создано второе поколение «золотого риса», в котором содержание каротина повышено примерно в 30 раз по сравнению с первым поколением. В настоящее время проводится испытание этого риса в нескольких странах.
Здесь следует заметить, что испытания проводятся очень медленно, и правительства некоторых стран Азии под влиянием активистов Гринпис отказываются испытывать этот рис в своих странах. Известны даже случаи, когда эти активисты грозили местным биотехнологам, что если они начнут такие испытания, то посевы будут уничтожены, что, например, имело место во Франции на посевах трансгенных культур. Активистами Гринпис был распущен слух, что для того, чтобы получить половину дневной нормы витамина А, потребуется съесть 7 кг трансгенного риса. Испытания показали, что такая норма достигается при съедании 250 г такого риса. В одном из своих выступлений И. Потрикус сказал, что компания против «золотого риса» является античеловечной. Вообще, распускание слухов является любимым приемом этих господ. В некоторых странах Африки, куда в качестве гуманитарной помощи во время засухи была доставлена кукуруза из Америки, был пущен слух, что в эту кукурузу перенесен ген свиньи, и местное население, среди которого преобладают мусульмане, отказалось использовать эту кукурузу.
Растения хлопчатника содержат полифенол, который используется в медицине в качестве абортивного агента, являясь таким образом фактором, снижающим плодовитость. Был пущен слух, что именно трансгенный хлопчатник содержит этот фактор; и много напуганных женщин отказались собирать трансгенный хлопчатник, что привело к резкой нехватке рабочих рук на сборке.
Была получена информация о том. что если личинки бабочки монарха питаются пыльцой трансгенной кукурузы, то они гибнут. Перепроверка этих данных показала, что это происходит только в экспериментах, когда личинкам предоставляли только эту пыльцу и в количествах, которые в природе не наблюдаются. И тем не менее, активисты Гринпис и «зеленые» продолжают выходить на демонстрации, требуя защитить эту бабочку от трансгенных растений.
Поставленная 7 лет назад ООН программа снижения количества голодающих к 2015 г. в 2 раза практически остается невыполненной. Из-за сложной генетической структуры биологических объектов решения многих сложных проблем биотехнологии не приходится ожидать в ближайшие годы (например, резкого повышения продуктивности многих сельхозкультур). Однако не меньшую угрозу представляют антибиотехнологические агитаторы, провоцирующие необоснованные страхи населения к новым биотехпродукгам. Их основной аргумент сводится к следующему: если даже на сегодняшний день мы не знаем отрицательных последствий использования этих продуктов, то возможно, что они появятся в будущем.
Чаще всего страх перед продуктами новейших биотехнологий основан на невежестве, на незнании базисных данных науки, чем недобросовестно пользуются так называемые защитники природы и потребителей. Чем более объективно информировано общество, тем более лояльно оно относится к достижениям биотехнологии и тем охотнее оно их использует. Ну и кроме того, рыночное общество должно предоставить своим гражданам право самим выбирать, какие продукты им покупать. Требуется широкодоступная потребителям взвешенная информация, а не истеричные компании запугивания потребителей. В качестве примера можно привести Австрию, где наиболее популярную информацию потребитель получает из бульварных газет, выступающих против биотехнологий. В результате в Австрии население наиболее категорично выступает против продуктов биотехнологии. В Нидерландах население намного более информировано о достижениях биотехнологии и 75 % населения поддерживают использование продуктов биотехнологий. В Канаде выращивание картофеля требует многократного применения токсических инсектицидов. В провинции Остров Принца Эдуарда при выращивании картофеля используют так много инсектицидов, что они загрязняют грунтовые воды. Каждый год появляются сообщения о гибели рыбы в реках. Этого можно было бы избежать или резко снизить использование инсектицидов, высаживая трансгенный картофель, устойчивый к насекомым. Однако его не выращивают, так как Гринпис и прочие организации, поддерживающие его, заявили крупнейшим потребителям картофеля — сетям закусочных Макдональдс и Маккейн, что они блокируют работу их предприятий в случае использования этого картофеля. Приходится канадцам есть картофель, обработанный сильнейшими ядохимикатами.
Что же предлагают активисты Гринпис в качестве альтернативы биотехнологии? Применять методы органического земледелия, когда не используются синтетические удобрения и средства защиты растений. Звучит заманчиво. Но посмотрим, что было бы, если бы все сельское хозяйство стало органическим.
Лауреат Нобелевской премии, отец «зеленой революции» Норман Борлауг своими исследованиями по созданию карликовых и полукарликовых сортов пшеницы, спасший от голода десятки миллионов людей в слаборазвитых странах, сказал, что только новые биотехнологии могут спасти мир от голода и экологических катастроф. Он призвал всех ученых объединиться против тех дезинформированных защитников окружающей среды, которые считают, что потребитель отравляется продукцией современного высокоурожайного сельскохозяйственного производства. По подсчетам Борлауга, для того чтобы получить урожай 1990 г. в США, используя технологии 1940 г., пришлось бы вспахать дополнительно 188 млн акров земли такого же плодородия, что нанесло бы непоправимый ущерб пастбищам, лесам и другим неосвоенным в настоящее время земельным ресурсам, включая водозащитные земли и земли склонов. Он подсчитал, что для обеспечения навозом сельского хозяйства США, если бы оно все стало органическим, пришлось бы уничтожить все леса и создать пастбища для выращивания миллиардного поголовья скота для получения навоза, необходимого для удобрения полей органического земледелия.
Борлауг заявил: «Процветающие нации могут позволить себе применение самых элитных технологий и больше платить за продукты, произведенные так называемыми природными методами; один миллиард хронически бедных и голодных людей этого мира не могут. Новая технология может быть их спасением».
Органическое сельское хозяйство с его неэффективным использованием земли и низкими урожаями может обеспечить только небольшой процент населения Земли, добавим, очень обеспеченного населения. При повсеместном использовании органическое земледелие привело бы к экологической катастрофе. Поддержка органического земледелия основана на синдроме «назад к природе». Как и альтернативная медицина, она основана на наивной вере, что «природа знает лучше» и то, что натуральное — должно быть лучше.
Развеян миф о более безопасной, с улучшенными вкусовыми качествами, содержащими больше витаминов и микроэлементов, продукции органического земледелия. Учеными университета Отаго в Новой Зеландии показано, что все эти рекламные заявления не соответствуют действительности. Недавно в Великобритании были запрещены плакаты Ассоциации Земледелия (Soil Association) о более питательных, вкусных и полезных для окружающей среды продуктах органического земледелия, как не соответствующие действительности.
Что бы ни говорили антибиотехнологические запугиватели, 21 век — это век трансгенных растений. Единственно чего могут добиться и в ряде случаев уже добились эти агитаторы, это задержать внедрение этих растений на несколько лет, что неизбежно приведет к повышению стоимости сельскохозяйственной продукции и гибели еще многих миллионов людей в самых бедных районах мира.
Находящиеся на различных стадиях испытания трансгенные культуры, обладающие признаками устойчивости к экологически более безопасным гербицидам, болезням и вредителям, толерантные к засухе, засолению, холоду, с повышенным содержанием белков витаминов, микроэлементов, полезных жирных кислот и углеводов, несомненно привлекут покупателей, и никакие запугивания дезинформированных защитников окружающей среды не смогут остановить прогресс.
Учитывая большой спрос на продукты органического земледелия в Европе, конечно же, не стоит отказываться от их производства. Однако параллельно необходимо начать использование трансгенных сортов. И не стоит бояться крикливых защитников природы (вроде бы все остальные только и думают, как бы побольше ей навредить). Хотя может быть их намерения и благие, однако вспомним, чем вымощена дорога в ад. Я думаю, что профессионалы должны чаше выступать в прессе и на телевидении, просвещая широкую публику, а заодно и активистов, защищающих нас от трансгенных сортов.
Правительство должно найти необходимые средства для развития исследований по получению трансгенных растений (при необходимом неформальном контроле за их использованием, как это принято в других странах) и принимать меры к широкому просвещению потребителей, а не ужесточать меры по использованию трансгенных растений. Дело кончится тем, что ЕС отменит все запреты на посев и использование продуктов трансгенных растений (что уже началось с октября 2004 г.) и, используя имеющиеся у них ресурсы, быстро двинется по пути биотехнологии, а Россия и Украина окажутся в хвосте. Чем позже наши страны вступят на путь широкого использования новейших достижений биотехнологии растений, тем большую цену они заплатят за годы отставания.
Следует отметить, что, несмотря на резкое сокращение ассигнований на науку в странах СНГ, исследования по получению трансгенных растений продолжаются. В Москве клонирован ген, кодирующий синтез вещества паутинных нитей, в Новосибирске клонирован ген и получены трансгенные растения моркови, синтезирующие интерлейкин, защищающий от туберкулеза, клонирован также ген, повышающий устойчивость растений к засолению и холоду. В Минске клонирован ген, связывающий тяжелые металлы.

По материалам конференции: Современные достижения биотехнологии в виноградарстве и других отраслях сельского хозяйства, Новочеркасск, 29-30 июня 2005 г. / ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко.

vinograd.info