И ЗАЧЕМ ЭТО ВСЕ НУЖНО?
Генетические модификации позволяют получать растения, животных и микроорганизмы с нужными человеку свойствами намного точнее и несравнимо эффективнее, чем при помощи привычных методов (имеется в виду селекция, гибридизация, химический и радиационный мутагенез и т.д.). Кроме того, при помощи генетических модификаций, за счет переноса генов от биологически совершенно несовместимых видов (например, от рыбы к помидорам или от микроба к кукурузе) можно достичь того, что невозможно получить при помощи традиционной селекции.
Кстати, такой перенос генов вовсе не блажь исследователя, который из любопытства хочет создать совершенно нового монстра. Это глубоко продуманное использование того, что уже создала природа. Для чего он это делает?
Дело в том, что классическая селекция — это долгая и монотонная работа.
Представим себе, что мы обычные селекционеры и нам надо вывести сорт кукурузы, устойчивый к вредному насекомому, например, кукурузному мотыльку. Если мы ортодоксальные селекционеры, мы должны засеять поле кукурузы, размножить мотылька в огромных количествах, выпустить на поле и смотреть, как гусеницы поедают кукурузу. Потом долго ходить по полю и выискивать растения, которые эти гусеницы едят без аппетита (таких растений на огромное поле может быть 1-2 штуки, а может и вовсе не быть и надо снова сеять и сеять кукурузу, насылая на нее мотылька), с огромным душевным трепетом ждать, когда на этих растениях созреют семена, и, наконец, собрать их. Затем в теплице вырастить из них новые растения, проверить, как их едят гусеницы и, если опять едят без аппетита (а это бывает не часто), получить от них урожай, размножить его (что займет еще примерно год), скрестить между собой (чтобы убедиться, что устойчивость определяется одним геном, потому что если таких генов несколько, то задача усложняется во много раз). Если мы убедились, что устойчивость определяется одним геном, то дальше действуем по прежней схеме — то есть, сеем кукурузу и снова ищем растения, которые гусеницы едят еще хуже или совсем не едят. При этом из-за постоянного близкородственного скрещивания наблюдается вырождение и надо использовать для скрещивания другие сорта, что тоже удлиняет процесс выведения нового сорта.
Проходят годы (или десятки лет) и мы, наконец, получаем нужную нам форму. Новый сорт попадает на поля, гусеницы его не едят. Все счастливы. Но через несколько лет (гораздо меньше, чем потребовалось для создания сорта) гусеницы снова начинают поедать урожай. Надо начинать все сначала, а человеческая жизнь для этого слишком коротка. Обычно новый сорт используется 10-15 лет, после чего заменяется.
Если мы представим себя селекционерами, но уже не ортодоксальными, а более продвинутыми, то попробуем использовать в работе химические мутагены (химические вещества, вызывающие мутации) или радиоактивное облучение. При этом семена обработаем химикатами или, соответственно, будем облучать гамма-лучами, в результате чего и получим множество различных мутаций. Такой подход позволит значительно расширить круг измененных форм, увеличить вероятность возникновения у растений нужных нам признаков. Но тут есть один крупный недостаток, который сильно снижает привлекательность этого подхода. Дело в том, что кроме полезных мутаций возникает и великое множество вредных. Причем, таких мутаций подавляющее большинство. И дальнейшая деятельность такого селекционера в течение многих лет будет связана с необходимостью удалять эти вредные мутации, то есть скрещивать мутантные формы с обычными, и выбирать в последующих поколениях растения, в которых полезное свойство сохранится, а вредных будет меньше. И продолжаться это будет до тех пор, пока все вредные признаки не исчезнут, а полезный закрепится. Труд долгий, кропотливый и тоже без гарантии на успех. А результат тот же.
Итак, как вы понимаете, жизнь селекционера — бесконечная цепь многочисленных разочарований, тяжелого труда и редких побед.
И вот сейчас возникла технология, которая революционно меняет жизнь и быт селекционера. При этом главное - найти где-нибудь в природе нужный ген, а дальше - дело техники. Исходную форму можно создать в течение года. И наступают для селекционеров золотые времена. Они точно знают, какой ген внесен в растение, каковы его свойства и как с ним обращаться. На этой основе достаточно просто довести дело до создания нового сорта и не потратить на это всюжизнь. А главное, таким способом достаточно быстро можно получить практически любой признак.
РАСТЕНИЯ, УСТОЙЧИВЫЕ К ГЕРБИЦИДАМ
В современном сельском хозяйстве для борьбы с сорняками широко используются гербициды — химические вещества, убивающие сорняки. Но вместе с сорняками они уничтожают и сельскохозяйственные растения. При помощи генной инженерии получены растения, которые не уничтожаются определенными гербицидами. В результате, выращивании таких культур используется в три раза меньше гербицидов, чем при выращивании обычных. В этом случае достаточно обработать поля 1-2 раза в год (после того, как появились всходы и, при необходимости, немного позднее, если вырастет вторая волна сорняков). Как правило, когда всходы культурных растений окрепнут, сорняки уже не в силах их подавить. При обычном выращивании гербицидиды применяются ранней весной, потом перед посевной, затем после посева, когда культурные растения еще не взошли, и 1 -2 раза после сбора урожая. Кроме того, приходится применять два и более разных гербицидов.
Понятно, что при использовании модифицированных растений значительно уменьшается загрязненность почв и снижается опасность для здоровья человека. Это не пустые слова. По данным Всемирной организации здоровья ежегодно 3 млн. человек отравляются пестицидами и более 200 тыс. умирают от отравления ими. При этом до 25 млн. сельскохозяйственных рабочих подвергаются их воздействию с риском для жизни.
Пестициды обнаружены даже в печени пингвинов в Антарктиде.
УСТОЙЧИВОСТЬ К НАСЕКОМЫМ
Нет смысла рассказывать о том, какой урон приносят вредные насекомые сельскому хозяйству. Не удивительно, что одними из первых коммерческих трансгенных растений были растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Сегодня все такие растения имеют гены, полученные от простой почвенной бактерии. Эта бактерия производит так называемый В-белок. Уже более пятидесяти лет препаратами из В-белка, которые еще называют биопестицидами, обрабатываются поля для борьбы с различными вредителями. Но в такой обработке есть свои недостатки. Эти препараты наносятся на листья не одинаково. Кое-где их будет слишком много, кое-где - их совсем не будет. Они смываются дождем и т.д. В таких условиях на обработанных полях, во-первых, все равно будут некоторые потери урожая, а во-вторых, будут возникать насекомые, на которых этот препарат уже не будет так эффективно действовать. Через некоторое время возникают устойчивые формы насекомых, для уничтожения которых необходимы будут гораздо большие дозы препарат Практически каждый год находят такие формы вредителей.
У генетически модифицированных растений, устойчивых к насеке мым, есть ген В1-белка, поэтому они могут сами его производить. В белок синтезируется в неактивной форме, но, попадая в кишечник насекомых, он связывается со специфическими рецепторами, котерые есть только у насекомых, образует кристаллы и разрушает его. млекопитающих, в том числе и человека, таких рецепторов нет. По: тому для нас В1-белок не опасен.
Это очень существенный момент. Часто приходится слышать такс "аргумент" против трансгенных растений. Возьмем, к примеру, картофель, устойчивый к колорадскому жуку: "Если колорадский жук ест эту картошку, то и мне вредно". Но, человек все же очень отлечается от жука. Однако мне могут возразить: "Позвольте, но ведь т
пестицид уже находится в растении, а при распылении он снаружи Резонно, но у трансгенного картофеля В-белок на протяжении выращивания всегда находится на одном (и весьма низком) уровне, вполне достаточном для защиты от жуков. А сколько препаратов ра ходуется за один сезон огородниками? На Украине до 90% картофеля выращивается в частном секторе. Думаю, все видели, как бабушки на огородах ходят с ведром и веничком, и опрыскивают картофель. И делают это по несколько раз в сезон. Кто-нибудь полечить вал, сколько после этого В1-белка попадает на листья, сколько в по ву, сколько непосредственно в клубни? Кстати, в самих клубнях трансгенного картофеля В-белка очень мало. Колорадский жук е клубни безо всякого вреда для своего здоровья. Так, что вопрос о то:
что безвреднее: наш обычный картофель, который мы покупаем базаре, или трансгенный — я бы решил в пользу трансгенного.
Кроме того, вероятность привыкания жука к Вг-белку в трансгеннс растении гораздо меньше. Как правило, жук съедает свою норму ко ма и погибает (она попадает в него за один присест), не успев пр выкнуть к вредному для него белку.
Но есть и еще один аспект, который вызывает тревогу. Возможно, т кие растения будут вредными для так называемых нецелевых насекомых. В случае с картошкой убивается только колорадский жук. А в США вокруг трансгенной кукурузы, устойчивой к насекомым, поднялся настоящий экологический скандал. Дело в том, что в Америке живет горячо любимая народом бабочка Монарх. Над этой бабочкой провели эксперимент: ее гусеницам в лабораторных условиях давали большие дозы пыльцы трансгенной кукурузы и тем самым нанесли вред ее здоровью. Экологические организации тотчас же воспользовались этим и провели шумную кампанию в защиту бабочки. Однако, через два года представители Агентства по охране окружающей среды, после полевых исследований в нескольких университетах, признали "низкую вероятность возникновения побочных эффектов". То есть бабочка Монарх в природе не захотела есть вредную для нее пыльцу. Правда, о результатах этих экспериментов не было заявлено так же громко. О бабочке Монарх узнал весь мир, но кто знает, сколько бабочек, мотыльков, жуков, других нецелевых насекомых погибает на полях, ежегодно и многократно обрабатываемых пестицидами?
УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗАБОЛЕВАНИЯМ
Насекомые причиняют вред не только тем, что повреждают растения, но и тем, что на ранах, нанесенных ими, начинают развиваться грибковые, вирусные и бактериальные заболевания. Продукты жизнедеятельности грибков могут представлять серьезную опасность не только для здоровья, но и для жизни человека. Так, грибок аспергилл продуцирует опасные канцерогены — афлатоксины. Сегодня этим грибком заражены посевы зерновых во всем мире (до 20-25%) и мы, не подозревая об опасности, поедаем афлатоксины вместе с хлебом.
У всех растений есть природные механизмы защиты от болезней, но они не всегда достаточно эффективны. При помощи генетической инженерии выведены сорта культурных растений, которые подавляют развитие бактерий или грибков и, таким образом, продукты из них не содержат вредных веществ.
УЛУЧШЕННЫЕ ПИТАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА
Человек существо азартное — хорошего ему мало, ему нужно лучшее. И хотя "лучшее — враг хорошего", ничто не остановит человека в поисках лучшего. Сегодня примерно 800 миллионов человек живут в условиях ограниченного режима питания. К сожалению, в том числе и 48 миллионов жителей Украины. По себе знаем, что бесполезно уговаривать людей разнообразить свой рацион, особенно, если необходимые культуры не растут в данном регионе или не по карману. Поэтому сейчас активно ведутся работы по созданию основных культур растений с улучшенными питательными свойствами, методом генной инженерии.
Наиболее ярким примером может служить "Золотой рис". Эту работу можно отнести к разряду наиболее совершенных работ в науке последних лет.
Рис наиболее массовый продукт питания в Азии, Африке и Латинской Америке, но он имеет существенный недостаток — в его зернах нет витамина А. В Юго-Восточной Азии рис — это основной продукт питания. По данным Всемирной организации охраны здоровья из-за недостатка витамина А в мире ежегодно умирает один миллион детей, а еще 230 млн. детей страдает от недостатка витамина А. Этот тип авитаминоза приводит к обострению многих болезней - желудочно-кишечного тракта, респираторных, специфических детских (таких как корь и др.) и, в особо тяжелых случаях, к полной слепоте. Понятно, что в бедных странах у населения нет возможности приобретать витаминные препараты, как это принято в более развитых регионах.
Инго Потрикус с коллегами из Швейцарского федерального технологического института вывел генетически модифицированный рис, способный синтезировать бета-каротин (провитамин А). В этот рис быт введен полный цикл биосинтеза бета-каротина. Зерна такого рисе желтого цвета, за что он и получил название "Золотой рис". По подсчетам в 300 граммах такого риса содержится половина дневной нормы данного витамина. Для стран, страдающих авитаминозом А, выращивание такой культуры было бы решением этой проблемы, поскольку оно не требует никаких дополнительных ресурсов и не создает сложностей при культивировании.
Качество продуктов можно улучшать не только увеличением полезных веществ, но и удалением вредных. Например, "вырезанием" генов, которые синтезируют аллергены или лектины (об этих веществах опять же, позже). Кроме этого, можно создать растения с измененным составом жирных кислот, крахмала, микроэлементов и т.д.
УСКОРЕННОЕ И ЗАМЕДЛЕННОЕ СОЗРЕВАНИЕ
Ускоренное созревание особенно важно не только для однолетних растений, но и для древесных это тоже важный фактор повышения урожайности.
Испанские ученые ввели в геном апельсина ген арабидопсиса - растения с очень коротким жизненным циклом, и создали трансгенный апельсин, который начинает плодоносить на первом или втором году жизни. До сих пор апельсиновые деревья давали первые плоды не ранее семилетнего возраста.
Не менее важно и замедленное развитие. Сейчас многие пищевые культуры убирают недозревшими, пока они не размякли. Отсюда и безвкусные помидоры, и несладкий виноград, и терпкая хурма. Это делается для того, чтобы избежать потерь при транспортировке. Замедление созревания сводит к минимуму потери витаминов, Сахаров и вкусовых качеств. Сначала такая технология была разработана для томатов, но сейчас создаются такие сорта растений с замедленным созреванием, как клубника, малина, персик, черешня, дыня, банан, ананас, перец, папайя, цветная капуста, брокколи.
|
