Генетична модернізація: розвіюємо міфи про ГМО

У всесвіті стратегічної комп’ютерної гри StarCraft позаземна раса зергів примітна тим, що навчилася засвоювати генетичний матеріал інших організмів і перетворювати власні гени, змінюючись і адаптуючись до нових умов. Ця, на перший погляд, фантастична ідея набагато ближча до реальних можливостей живих організмів, ніж здається.

Сьогодні ми дуже багато знаємо про ДНК: цій двошіпочковій молекулі присвячено понад два мільйони наукових публікацій. Молекулу ДНК можна розглянути як текст, написаний з використанням алфавіту з чотирьох букв (нуклеотидів). Сукупність усіх нуклеотидів, що становлять хромосоми будь-якого організму, називається геномом. Геном людини налічує приблизно три мільярди «букв».

Окремі ділянки геному являють собою відокремлені гени — функціональні елементи, які найчастіше відповідають за синтез конкретних білків. У людини близько 20 000 кодуючих білки генів. Білки, як і молекули ДНК, є полімерами, але складаються не з нуклеотидів, а з амінокислот. «Алфавіт» амінокислот, що входять до складу білків, налічує 20 молекул. Знаючи нуклеотидну послідовність гена, можна точно визначити амінокислотну послідовність білка, який він кодує. Справа в тому, що всі організми використовують один і той же (з невеликими варіаціями) добре вивчений генетичний код — правила відповідності кодонів (трійок нуклеотидів) певним амінокислотам. Подібна універсальність дозволяє генам з одного організму працювати в іншому організмі і при цьому виробляти той же самий білок.

Природна інженерія

Один з основних методів генної інженерії рослин використовує агробактерії і розроблений ними механізм модифікації рослинних геномів (див. «ПМ» № 10’2005). Гени агробактерій, що мешкають у ґрунті, кодують спеціальні білки, здатні «протягнути» певну молекулу ДНК в рослинну клітку, вбудувати її в рослинний геном і тим самим змусити рослину виробляти потрібні для бактерії поживні речовини. Вчені запозичили цю ідею і знайшли їй застосування, замінивши потрібні бактеріям гени на ті, які кодують білки, необхідні в сільському господарстві. Наприклад, Bt-токсини, які виробляють грунтові бактерії Bacillus thuringiensis, абсолютно безпечні для ссавців і отруйні для деяких комах, або білки, що додають рослині стійкість до конкретного гербіциду.

Обмін генами для бактерій, навіть не споріднених, — дуже поширене явище. Саме через це мікроби, стійкі до пеніциліну, з’явилися вже через кілька років після початку його масового застосування, а в наші дні проблема стійкості до антибіотиків стала однією з найбільш тривожних у медицині.

Від вірусів до організмів

Природною «генною інженерією» займаються не тільки бактерії, а й віруси. У геномах багатьох організмів, включаючи людину, є транспозони — колишні віруси, які давно вбудувалися в ДНК господаря і, як правило, не приносячи йому шкоди, можуть «перескакувати» з одного місця в геномі на інше.

Ретровіруси (такі як ВІЛ) вміють вбудовувати свій генетичний матеріал прямо в геном еукаріотичних клітин (наприклад, клітин людини). Аденовіруси не вбудовують свою генетичну інформацію в геноми тварин і рослин: їх гени можуть включатися і працювати без цього. Ці та інші віруси активно використовуються в генній терапії для лікування цілого спектру спадкових захворювань.

Таким чином, природна генна інженерія дуже широко використовується в природі і відіграє величезну роль в адаптації організмів до навколишнього середовища. Ще важливіше те, що всі живі організми постійно піддаються генетичним змінам в результаті випадкових мутацій. З цього випливає важливий висновок: по суті, кожен організм (якщо не рахувати клонів) є унікальним і генетично модифікованим порівняно зі своїми предками. У нього є як нові мутації, так і нові комбінації існуючих раніше варіантів генів — в геномі будь-якої дитини виявляються десятки генетичних варіантів, яких не було в жодного з батьків. Крім виникнення нових мутацій, в ході статевого розмноження в кожному поколінні виникає нова комбінація вже існуючих у батьків генетичних варіантів.

Перевірено в дослідах

Сьогодні активно обговорюється безпека харчових продуктів, що містять генетично модифіковані організми (ГМО). Для продуктів генної інженерії, яку здійснює людина, набагато краще підходить термін «генетично модернізовані організми», оскільки генна інженерія дозволяє прискорити ті процеси генетичних змін, які самостійно відбуваються в природі, і направити їх у потрібне людині русло. Однак між механізмами генетичної модернізації та природними процесами генетичної модифікації немає ніяких істотних відмінностей, тому цілком обґрунтовано можна вважати, що виробництво ГМ-продуктів харчування не несе додаткових ризиків.

Однак, як і будь-яка наукова гіпотеза, безпека ГМО потребувала експериментальної перевірки. Всупереч численним твердженням противників ГМО, це питання дуже і дуже ретельно досліджується не перший десяток років. Цього року в журналі Critical reviews in biotechnology був опублікований огляд майже 1800 наукових робіт, присвячених вивченню безпеки ГМО за останні десять років. Лише в трьох дослідженнях виникли підозри про негативний вплив трьох конкретних ГМ-сортів, але ці підозри не виправдалися, ще в двох випадках була встановлена потенційна алергеність ГМ-сортів. Єдиний підтверджений випадок стосувався гена бразильського горіха, що вбудовується в ГМ-сорт сої. Стандартна в таких випадках перевірка реакції сироватки крові людей, які страждають алергією, на білок нового ГМ-сорту, показала існування небезпеки, і розробники відмовилися від просування сорту на ринок.

Крім того, варто окремо згадати огляд 2012 року, опублікований в журналі Food and Chemical Toxicology, до якого увійшло 12 досліджень безпеки вживання ГМО в їжу на декількох (від двох до п’яти) поколіннях тварин і ще 12 досліджень на тваринах довгострокового (від трьох місяців до двох років) споживання ГМО в їжу. Автори огляду дійшли висновку про відсутність будь-яких негативних ефектів ГМО (порівняно з немодернізованими аналогами).

Генетична модернізація c використанням T-плазміди, в якій гени, що викликають пухлину і синтез поживних речовин для паразиту, замінені на гени, потрібні розробникам нового сорту. Контрольний ген чутливості до антибіотика дозволяє відсіяти клітини, в яких не відбулося впровадження цільового гена’) «>

Генетична модернізація c використанням T-плазміди, в якій гени, що викликають пухлину і синтез поживних речовин для паразиту, замінені на гени, потрібні розробникам нового сорту. Контрольний ген чутливості до антибіотика дозволяє відсіяти клітини, в яких не відбулося впровадження цільового гена

Скандальні викриття

Навколо деяких робіт, які нібито показують шкоду окремих ГМ-сортів рослин, виникають курйози. Типовий приклад, який дуже люблять наводити противники ГМО, — це гучна публікація французького дослідника Сераліні в журналі Food and Chemical Toxicology, який стверджував, що ГМ-кукурудза викликає рак і збільшення смертності щурів. У науковому середовищі робота Сераліні викликала бурхливі дискусії, але не тому, що дослідник отримав і опублікував якісь унікальні дані. Причиною було те, що з наукової точки зору робота була виконана вкрай недбало і містила грубі помилки, помітні з першого погляду.

Проте представлені Сераліні фотографії щурів з великими пухлинами справили величезне враження на громадськість. Незважаючи на те що його стаття не витримала об’єктивної критики і була відкликана з журналу, її продовжують цитувати противники ГМО, яких наукова сторона питання явно не цікавить, а фотографії хворих щурів досі показують з екранів.

Науковий рівень обговорення потенційної небезпеки ГМО в ЗМІ та в суспільстві загалом вражає наївністю. На прилавках магазинів можна зустріти крохмаль, сіль і навіть воду «без ГМО». ГМО постійно плутають з консервантами, пестицидами, синтетичними добривами і харчовими добавками, до яких генна інженерія не має прямого відношення. Від реальних проблем безпеки харчування подібні дискусії відводять в область спекуляцій і підміни понять.

Крохмаль і жири без ГМО

Згідно з ГОСТ Р 51953 ‑ 2002 «Крохмаль і крохмалопродукти», модифікованими називають крохмали, властивості яких змінені (природно, в кращу сторону порівняно з натуральним) в результаті фізичної, хімічної, біохімічної або комбінованої обробки. Чи то за невіглаством, чи то для червоного слівця обивателів часто лякають «генетично модифікованим крохмалом». Ще один поширений ляп безграмотних журналістів — «трансгенні жири». Так часто обзивають трансизомери жирних кислот, або трансжири. Ні до крохмалю, ні до трансжирів генетичні методи прямого відношення не мають.

Небезпеки — справжні і немає

Втім, ні ця стаття, ні інші наукові роботи не намагаються довести, що ГМО «абсолютно безпечні». Насправді жоден продукт харчування не є абсолютно безпечним, адже ще Парацельс сказав знамениту фразу: «Все є отрута, і ніщо не позбавлене отруйності; одна лише доза робить отруту непомітною «. Навіть звичайна картопля може викликати алергію, а позеленіла містить токсичні алкалоїди — соланіни.

Чи може якось змінитися робота вже наявних генів рослини в результаті вбудовування нового гена? Так, може, але від змін у роботі генів не застрахований жоден організм. Чи може в результаті генної інженерії з’явитися новий сорт рослини, який пошириться за межі сільськогосподарських угідь і якось вплине на екосистему? Теоретично і таке можливо, але і це відбувається в природі повсюдно: з’являються нові види, екосистеми змінюються, одні види вимирають, інші займають їх місце. Однак немає підстав вважати, що генна інженерія несе в собі додаткові ризики для навколишнього середовища або для здоров’я людей або тварин. Але про ці ризики постійно сурмлять у ЗМІ. Чому?

Ринок ГМО значною мірою монополізований. Серед гігантів на першому місці стоїть компанія Monsanto. Зрозуміло, великі виробники ГМ-насіння і технологій зацікавлені в прибутку, у них є власні інтереси і власне лобі. Але вони заробляють гроші не «з повітря», а пропонуючи людству прогресивні сільськогосподарські технології, за які виробники голосують самим переконливим чином — доларом, песо, юанем тощо.

Основні виробники і постачальники «органічних» продуктів, вирощених з використанням застарілих технологій і, отже, більш дорогих (але не більш якісних) — теж зовсім не дрібні фермери, а такі ж великі компанії з багатомільярдними оборотами. Тільки в США ринок органічних продуктів становив 2012 року $31 млрд. Це серйозний бізнес, і, оскільки органік-продукти не мають будь-яких переваг перед ГМО, але обходяться дорожче у виробництві, ринковими методами конкурувати з ГМ-сортами вони не можуть. Ось і доводиться за допомогою ЗМІ вселяти довірливим споживачам нічим не обґрунтований страх перед міфічними «генами скорпіона», який і народжує попит на дорогі і нетехнологічні «органік-продукти». Крім того, противники ГМО, які описують страшні небезпеки генно-модифікованих сортів, що виробляють білок B. thuringiensis, зазвичай забувають згадати про те, що препарати на основі таких культур або виділених з них білків в «органічному землеробстві» дозволені (і широко застосовуються). Як і натуральний гній, який може виявитися джерелом купи патогенних бактерій та іншої натуральної гидоти.

Трохи політики

Сьогодні генна інженерія — одна з найбільш вивчених з точки зору безпеки технологій. Вона дозволяє створювати більш якісні продукти харчування, зменшити кількість використовуваних на полях пестицидів і захистити навколишнє середовище (так, саме захистити: на полях, засіяних Bt-сортами, живе більше комах і птахів, ніж на «звичайних», які доводиться регулярно обробляти інсектицидами).

Але існує і ще одна причина «боротьби» з ГМО — виключно політична. Країни, що значно відстали у сфері біотехнологій, намагаються знайти привід не допустити дешевші продукти з інших країн на свій ринок. Втім, такий захист вітчизняних виробників від іноземної продукції має сенс тільки в тому випадку, якщо допомагає виграти час, щоб розвинути власні технології до конкурентоспроможного стану. Якщо ж цього не робити, є серйозний ризик відстати від світового наукового і технологічного рівня. Назавжди.