[GNews] Помидоры с зубами
Пища с привкусом страха?
Александр Чубенко, интернет-журнал <Коммерческая биотехнология>
Август 2005
Генетически модифицированные растения - весьма популярная <страшилка>.
Между тем, бояться их совершенно не стоит.
Обыватели представляют себе генетически модифицированные растения как
нечто совершенно чужеродное, вроде пришельцев из космоса.
Суперпродукты
С помощью генетической модификации культур можно защищать растения от
вредителей и болезней (так называемое первое поколение ГМО)...
...а также получать продукты с новыми, чрезвычайно ценными качествами
(второе поколение ГМО), что невозможно при других методах воздействия.
Ген бактерии Staphyllococcus simulans, внедренный в ДНК коровы,
приводит к выработке безвредного для человека и самой коровы белка
лизостафина, убивающего Staphyllococcus aureus - бактерию, вызывающую
мастит (воспаление вымени). Обычное лечение антибиотиками помогает
только в 15% случаев.
С помощью генной инженерии можно не только увеличить размер и
количество откладываемых несушками яиц, но и повысить содержание в них
полезных веществ. А еще можно сделать их красивее - с желтками
ярко-оранжевого цвета.
Трансгенная планета
17 стран, выращивающих на своей территории генетически
модифицированные сельскохозяйственные культуры.
Человечество уже распахало и засыпало удобрениями и пестицидами 37%
суши Земли и продолжает каждый год отнимать у собственной биосферы 11
миллионов гектаров (еще 2 миллиона из уже распаханных съедает эрозия).
Тем не менее, эффективность сельского хозяйства оставляет желать
лучшего: половину урожая еще на корню съедают сорняки, насекомые и
микроорганизмы, а из оставшегося половина пропадает при хранении.
Только из-за болезней сельскохозяйственных растений человечество
каждый год теряет 50 триллионов долларов. И это в то время, когда
каждые несколько секунд (по разным источникам, от двух до пяти) от
голода умирает один ребенок, а половина населения планеты в той или
иной степени недоедает. Но изобретательности человека нет границ.
Чтобы повысить урожаи, создают все новые сорта и гибриды растений (и
новые ядохимикаты).
В последнее время все большее распространение получают ГМО -
генетически модифицированные организмы. Это сочетание букв вызывает у
многих людей настоящий ужас. Обыватели представляют себе ГМО как
что-то среднее между зубастыми помидорами и пришельцами из космоса. Но
как же обстоят дела на самом деле?
Обычные мутанты
Можно ли считать обычными широко распространенные сельскохозяйственные
культуры? Большинство культурных растений - результат искусственного
отбора особей со свойствами, полезными человеку и бесполезными, а
чаще - вредными самому растению: крестьяне тысячи лет оставляли на
посев семена лучших (с точки зрения человека) растений - мутантов и
гибридов.
Многие культурные растения - это межвидовые гибриды. Пшеница -
результат многократного межвидового скрещивания разных диких злаков
между собой и с уже окультуренными видами. Банан - гибрид двух
несъедобных видов, стерильный и триплоидный: в его клетках содержится
три копии каждой хромосомы, а не две, как у большинства растений,
животных и высших грибов; многие сорта культурных растений - тетра- и
более -плоидные мутанты. Рапс - потомок капусты и сурепки. Кукуруза -
бывший малосъедобный злак теосинте (Euchlaena), который древние
мексиканцы без всякой генной инженерии изуродовали так, что его
нынешний потомок относится к другому даже не виду, а роду - кукурузе
(Zea). Дикая уссурийская соя Glycine soja считается ближайшей
родственницей культурной сои G. max - но это разные виды, не способные
скрещиваться и давать плодовитое потомство. Садовая земляника (ее
привычно, хотя и ошибочно, называют клубникой), табак, алыча -
межвидовые гибриды. А культурные растения, которые формально относятся
к тому же виду, что и их дикие предки, превратились (с точки зрения
выживания в природных условиях) в отвратительных нежизнеспособных
уродов.
Лет сто назад селекционеры стали заниматься отбором не наугад, а по
законам генетики. Для создания новых, еще более урожайных и устойчивых
к болезням монстров они стали плодить мутантов, полученных в
результате действия на клетки растений ядовитых веществ (например,
хорошим мутагеном оказался иприт) и радиации. Виды, не желающие
заниматься противоестественным межвидовым опылением, стали скрещивать
путем прямого слияния клеток. Такие <традиционные> методы скрещивания
разных видов, сортов с разными свойствами и ударов мутагенами по
хромосомам приводят к непредсказуемым последствиям: хромосомы при этом
ломаются и перестраиваются наобум, вместе с желательным признаком у
мутантного или гибридного растения порой проявляются вредные.
Варварские методы воздействия на геном, которыми селекционеры
пользовались сто лет назад и продолжают пользоваться и сейчас,
противникам ГМО кажутся естественными, а <обычными> растениями они
считают в том числе и отвратительных мутантных и гибридных карликов,
которые вместе с химией и агротехникой стали основой <зеленой
революции>.
ГМО вместо ядохимикатов
Обычную сахарную свеклу поливают герби-, инсекти- и прочими -цидами
десять раз за сезон. Некоторые сорта бананов только фунгицидами
обрабатывают 24 раза в год, каждые две недели. В сельском хозяйстве
используется более десяти тысяч вредных для человека и природы
пестицидов. Насекомые-вредители, растения-сорняки, бактерии, грибки,
вирусы, нематоды и прочие виды, живущие в основном за наш с вами счет,
приспосабливаются к этой химии с той же скоростью, с какой человек
изобретает новые способы обороны и нападения в битве за урожай.
Отказаться от химикатов невозможно: без них значительная часть урожая
погибнет. Зато их количество можно значительно снизить, выращивая
трансгенные растения. Одна обработка поля, засеянного ГМО, устойчивым
к гербициду, заменяет четыре обработки при выращивании обычных сортов.
Выгода очевидна - и для природы, и для кармана, и для здоровья: по
данным ВОЗ, пестицидами ежегодно отравляется почти полмиллиона
человек, из них более пяти тысяч - смертельно.
В качестве трансгена (перенесенного гена) в первом поколении ГМО чаще
всего используют полученный из обычной почвенной бактерии Bacillus
thuringiensis ген Bt-токсина - белка, ядовитого для насекомых и
абсолютно безопасного для млекопитающих, в том числе для человека.
Наевшись трансгенной картошки, личинки колорадского жука погибают.
Препараты из культуры B. thuringiensis и выделенного из нее белка
применяют уже полвека - и как <экологически чистый> инсектицид на
частных огородах, и для опыления миллионов гектаров лесов против
непарного шелкопряда.
Для создания инсектицидных растений используют также ингибиторы
протеаз - белки, подавляющие деятельность пищеварительных ферментов.
Они содержатся во многих <обычных> растениях, в том числе в самых
распространенных (особенно много их в бобовых). Когда после Первой
мировой войны в Германию в качестве гуманитарной помощи завезли
аргентинскую фасолевую муку, даже у немцев, привыкших за четыре года к
суррогатам, продукты с ее добавкой подавляли действие пищеварительного
фермента трипсина и вызывали диспепсию, дистрофию и другие
нежелательные последствия. Правда, чтобы заметно нарушить усвоение
белков, надо каждый день съедать большое количество недостаточно
проваренных бобовых. А если варить фасоль или бобы 4 часа, ингибиторы
протеаз полностью потеряют активность. В тех же бобовых в больших
количествах содержатся лектины - белки, помогающие растениям
защищаться от микробов. Но при создании ГМО их используют редко:
некоторые лектины могут оказаться слишком токсичными для человека и
животных.
Еще один популярный трансген - полученный из бактерий рода
Streptomyces ген фермента фосфинотрицинацетилтрансферазы (попробуйте
произнести это без запинки!), способного разрушать один из множества
гербицидов - глюфосинат. Другие гены, встроенные в десятки сортов ГМО
первого поколения, обеспечивают устойчивость к еще примерно десяти
отдельным гербицидам.
Пусть долгоносик подавится
Впрочем, к трансгенным сортам вредители и возбудители болезней тоже
рано или поздно приспособятся, но способы борьбы с этим давно
известны. Самый наглядный - когда на поле оставляют не обработанные
химикатами или засеянные нетрансгенными сортами участки - пусть
долгоносик подавится. На фотографии это обычно выглядит как
темно-коричневые полосы (они называются убежищами) на золотом поле
трансгенной кукурузы, синтезирующей Bt-токсин.
Весной 2005 года японские исследователи ухитрились вывести рис,
устойчивый не к одному, а как минимум к четырнадцати разным
гербицидам, заставив его синтезировать цитохром CYP2B6, полученный из
хромосом самого ядоустойчивого в мире животного - Homo sapiens (то
есть человека). Статьи об этом появились под душераздирающими
названиями вроде <Ужасы генной модификации: ген человеческой печени
добавляют в рис>. Неужели грядет каннибализм? На самом деле
цитохромы - это белки, которые участвуют в кислородном обмене любой
живой клетки, и цитохромы человека, риса и какой-нибудь бациллы
различаются только деталями строения молекулы. Зато устойчивость сразу
ко многим пестицидам позволит обойти одну из основных проблем
сельского хозяйства - появление устойчивых вредителей при многолетнем
использовании одного и того же ядохимиката.
Проверка на безопасность
Трансгенные растения выращивают уже десять лет. В основном это соя,
кукуруза, рапс (канола) и хлопок, хотя разрешены к применению и
непортящиеся трансгенные помидоры и дыни, и устойчивая к вирусам
папайя, и еще сотни полторы сортов. В 2004 году ГМО занимали 81
миллион гектаров, и эти цифры продолжают расти. Больше всего ГМО
выращивают в США - это 40% от всех посадок кукурузы, 81% сои, 65%
канолы (рапса) и 73% хлопка. Но как обстоят дела с безопасностью для
здоровья человека?
Оказывается, в этом смысле разрешенные к применению трансгенные
растения безопаснее <обычных>! На безопасность ГМО проверяют почти так
же строго, как лекарства - в отличие от сортов, полученных
традиционными методами. А если подойти к обычным растениям с той же
меркой?
Картошка - ядовитое растение, содержащее токсичные гликоалкалоиды
соланин и хаконин. Особенно много токсинов содержат поврежденные или
позеленевшие клубни. Если бы какой-нибудь Колумб решил выращивать
картофель и кормить им европейцев сейчас, а не пятьсот лет назад,
разрешения на это он бы ни за что не получил. Полмиллиарда человек
регулярно и в больших количествах едят маниок, в котором содержатся -
держитесь за стул - цианогенные гликозиды, от 20-40 мг до 0,5 г
чистого цианида на килограмм! Блюда из маниока, приготовленные с
отклонениями от выработанной методом проб и трагических ошибок
технологии, могут легко привести к инвалидности.
Все культурные растения, от апельсинов до ячменя, могут вызывать
аллергическую реакцию. Можно отказаться от цитрусовых, клубники или
шоколада, но что делать при наследственном заболевании - целиакии,
когда человек не переносит глютена, белка, который содержится во всех
злаках, кроме риса, кукурузы и гречки? В тяжелых случаях от целиакии
умирали еще 50 лет назад, пока аллергологи не выяснили причину этой
болезни, а пищевики (буквально через пару лет) не научились
производить дорогие, но безопасные для больных безглютеновые продукты.
Легкая непереносимость белка злаков часто остается невыявленной - ее
принимают за колит и другие заболевания кишечника. По осторожным
оценкам, умеренной целиакией болеет один европеец из тысячи. У азиатов
основной продукт питания - рис - часто вызывает диффузный нейродермит.
У африканцев аллергенный арахис - один из основных источников белка.
Токсичные вещества в обычных растениях часто обеспечивают устойчивость
к болезням и вредителям. При обычных методах скрещивания и селекции их
содержание может увеличиваться, но законы, предписывающие специально
проверять токсичность и аллергенность, приняты только для генетически
модифицированных растений - и проверяют их очень внимательно. А
безопасными трансгенные растения считаются, если влияют на организм
человека не больше, чем их <обычные> родственники.
Природа и генетика
Появление генной инженерии позволило кое-где обойти законы природы -
искусственными методами перенести гены из одних организмов в другие.
Но после внедрения чужого гена ГМО подчиняются тем же закономерностям,
что и обычные растения. Поэтому для природы трансгенные растения не
опаснее, чем обычные.
В некоторых отношениях ГМО даже лучше: на полях, засеянных
инсектицидными растениями, гибнут только вредители, наевшиеся
ядовитого для них белка, а остальные насекомые остаются в живых. И
насекомоядных птиц на полях обычных растений, обработанных
инсектицидами массового поражения, меньше - им там некого клевать.
Еще один распространенный миф - опасность появления <суперсорняков> -
тоже высосан из пальца. Сорта, устойчивые к болезням и вредителям (в
том числе за счет веществ, умеренно ядовитых для человека) тысячи лет
выводили методами обычной селекции. Опасаться появления гибридов
культурных растений с сорняками никому не приходило в голову именно
потому, что в природе существует масса механизмов, препятствующих
межвидовому скрещиванию. Гибриды между культурными растениями и
сорняками, особенно если они относятся к родственным видам, возможны,
но они обречены или на вымирание, или на вырождение в исходную дикую
форму. Половина хромосом у такого гибрида (большая или меньшая
половина, зависит от числа хромосом у родительских видов) будет нести
гены культурного родителя. В том числе - несколько десятков или сотен
генов, кодирующих признаки, полезные для человека, но вредные для
выживания растения. А если когда-нибудь на поле трансгенной ржи
вырастут устойчивые к глифосату васильки с синенькими цветочками,
собранными в колоски - это будет всего лишь еще один из множества
сорняков, а не катастрофа для сельского хозяйства. Еще одна надуманная
проблема - влияние ГМО на разнообразие диких родственников культурных
растений. Человек тысячи лет выращивал культурные растения, за это
время гибриды диких и культурных растений прорастали множество раз - и
столько же раз увядали, не дав потомства. Иногда они оказывались
полезными для человека и давали начало новым сортам культурных
растений, но в природе такие гибриды вряд ли выживут.
Саду цвесть
Возможности обычной селекции практически исчерпаны: все, что можно
было достигнуть старыми методами повышения урожайности, уже
достигнуто. Большей холодо-, жаро-, соле- и прочей устойчивости выжать
из растений традиционными методами нельзя - а значит, приходится
использовать под пашни остатки природных биоценозов.
С помощью ГМО человек может не только расширить свою кормовую базу, но
и начать отдавать долги природе. Почти треть поверхности суши Земли
занимают пустыни, в том числе образовавшиеся по вине наших предков.
Трансгенные растения, устойчивые к засолению почв, сухости и жаре,
смогут расширить границы ареалов не только своих видов и родов, но и
вообще цветковых растений. Такие растения начнут рекультивацию
полупустынь и пустынь - будут формировать оазисы, структурировать
почву, снижать ее эрозию, способствовать задержанию в ней влаги и в
конце концов создадут условия для роста обычных растений или других
видов ГМО.
Но как же все-таки создают генетически модифицированные организмы? О
технологиях получения трансгенных микробов, растений и животных, о
генных пушках, вирусных и бактериальных средствах доставки генов в
хромосомы, секретах перекодировки кодонов - в общем, о том, как
работают генные инженеры, читайте в следующей статье.
Мифы о трансгенных растениях
Трансгены способны встроиться в хромосомы человека и животных.
Продукты, содержащие ГМО, превратят ваших детей (а то и вас самих) в
мутантов.
Это самая глупая из выдумок о ГМО. Каждый из нас в течение жизни
съедает несколько десятков килограммов чужеродной ДНК из обычных
продуктов, но не покрывается шерстью, не становится зеленым и не
начинает фотосинтезировать.
Трансгены могут встроиться в ДНК кишечных бактерий и сделать их
устойчивыми к антибиотикам.
В лабораторных условиях с большим трудом можно добиться того, чтобы
гены из хромосом растений встроились в ДНК микроорганизмов. В
естественных условиях этого никто не наблюдал, хотя теоретически такой
перенос не исключен. Но гены для создания ГМО не доставляют с Марса -
это обычные гены одних организмов, перенесенные в другие. Правда, в
состав трансгенных вставок обычно входят маркерные гены устойчивости к
устаревшим антибиотикам, но если такой ген встроится в хромосому
одного из обитателей кишечника - ничего страшного. Микробы постоянно
вырабатывают механизмы устойчивости к антибиотикам, и в этом смысле
одна таблетка тетрациклина заменяет тонны трансгенных помидоров.
Противники ГМО борются за здоровье человека и сохранение биосферы.
ГМО угрожают не биосфере и здоровью потребителей, а доходам
производителей ядохимикатов и фермеров, которым их правительства
приплачивают за снижение продуктивности их полей. А для руководства
<экологических> организаций кампания против ГМО - прежде всего лозунг
в политической борьбе.
Ученые доказали, что...
Статьи о вреде ГМО в научных журналах можно сосчитать по пальцам.
Самую цитируемую из них по недосмотру напечатал журнал <Ланцет> (и в
следующем номере опубликовал ее резкую критику). Автор статьи, венгр
Арпад Пуштаи, работавший в Великобритании, вставил в картошку заведомо
ядовитый лектин из подснежника, две недели кормил этой картошкой
зерноядных крыс (в обычный рацион которых картошка не входит!), а
затем сделал вывод не о вреде картошки для крыс и этого конкретного
лектина - для млекопитающих, а о вреде ГМО вообще. Это примерно то же
самое, что накормить крыс пирожками с цианидом и затем сделать вывод о
вреде всех кондитерских изделий. За это горе-исследователя уволили из
института.
Поколения ГМО: от инсектицидов к суперпродуктам
Первое поколение трансгенных растений - инсектицидные, устойчивые к
вирусам, бактериям, грибкам и к действию гербицидов. ГМО второго
поколения, с измененными потребительскими свойствами - дело ближайшего
будущего. Уже разработана картошка с вдвое (до 3,5%) повышенным
содержанием белка; растения, содержащие омега-полиненасыщенные жирные
кислоты (витамин F), которые в природе содержатся только в рыбе;
овощи, содержащие монеллин - белок африканского растения
Dioscorephyllum cumminsii (он в 100 000 раз слаще сахара и не влияет
на объем талии) и другие чудеса.
