Об идеальной картошке. Встраивание генов

Об идеальной картошке, о мнении научного сообщества о генной модификации и о том, что самый первый продукт этой технологии – инсулин – спас жизней больше, чем уничтожил фашизм, в своей лекции на «Газете.Ru» рассказывает флейворист Сергей Белков, руководитель отдела разработок пищевых добавок одной из известных компаний – производителей пищевых ингредиентов.

Сергей Белков

флейворист

Краткая биография єј Все лекции автора Родился в 1978 году. В 2000 году закончил Химический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова. Работал технологом пищевых производств на нескольких предприятиях, с 2004 - флейворист (создатель пищевых ароматов). В настоящее время возглавляет отдел разработки пищевых ингредиентов (ароматизаторов, подсластителей и красителей) одного из крупнейших российских предприятий пищевой отрасли. Мастер делового администрирования. Член Британского сообщества флейвористов. Постоянный автор нескольких российских научно-популярных изданий.

Об идеальной картошке

Я помню, как на уроках биологии в старших классах мы проходили ДНК, передачу наследственной информации, мутации, селекцию и я был поражен тем, какие перспективы открывает это знание для человечества. Представить только, если абсолютно все процессы, происходящие в нашем организме, закодированы в цепочке молекулы ДНК, а каждый из участков этой цепочки – генов – может кодировать конкретный белок, который, в свою очередь, выполняет ту или иную функцию, то просто путем вмешательства в эту последовательность мы можем изменять организмы так, как нам надо.

Мысль эта возникла, конечно, не случайно. В 1990-е наша семья, как и многие в то время, жила натуральным хозяйством: мы выращивали картошку на небольшом участке. В средней полосе России земледелие всегда было ненадежным занятием. Погода у нас нестабильная, почвы небогатые, и по осени мы, бывало, выкапывали столько же, сколько весной закопали. Тогда я подумал: неужели мы, люди, не можем сделать идеальную картошку? Которая давала бы надежный высокий урожай, невзирая на засуху или дожди. Которую не ели бы колорадские жуки. Которая не вырабатывала бы соланин (этот яд хоть и в небольших количествах, но содержится в картофеле).

На выведение такого сорта селекцией потребовались бы сотни лет, но мы же так много знаем о ДНК – кто нам мешает удалить ненужные гены и добавить нужные, чтобы подправить физиологию растения под наши требования?

Позже оказалось, что я, конечно, далеко не первый, кто задумался об этой очевидной перспективе. Я с удивлением узнал, что первый живой организм, полученный таким искусственным способом, появился на планете одновременно со мной. В 1978 году в Калифорнии путем модификации обычной кишечной палочки впервые получили бактерию, способную производить инсулин – лекарство, ежегодно спасающее несчетное количество жизней. А в то время, когда я только задумывался о перспективах наделения картошки полезными свойствами, в мире уже разгорались страсти об опасностях новых технологий.

Дошли эти страсти и до нашей страны.

«Встраивание» генов

Наверное, самая известная и одновременно самая абсурдная страшилка про ГМО – это «встраивание генов». Есть в этом что-то, напоминающее массовый психоз. Мне действительно непонятно, как человек, окончивший среднюю школу, знакомый с физиологией человека, может всерьез размышлять об этом, бояться этого. Каждый день мы съедаем огромное количество чужой ДНК: помидоров, картошки, рыбы, пшеницы, дрожжей, бактерий. Это делали наши предки, это будут делать наши потомки, это делают все живые существа на планете. Пищеварительная система разбирает съеденную ДНК на отдельные кусочки – нуклеотиды, из которых потом наш организм собирает собственную молекулу по существующему шаблону.

Может ли чужеродная ДНК «встроиться» в нашу собственную и заставить нашу клетку выполнять несвойственные ей функции? В некоторых случаях может. Среди многих одноклеточных организмов горизонтальный перенос генов – рядовой и естественный процесс, не прекращавшийся с момента появления первых живых клеток. Вирусы вообще могут перехватывать управление биохимическими процессами зараженной клетки.

Имеет ли этот пример отношение к опасности генно-модифицированного организма для человека или природы? Не большее, чем к опасности любого другого организма.

Да, вирусы умеют встраивать свои гены в ДНК другого организма. Точнее, лишь некоторые вирусы в ДНК некоторых организмов. Если бы эта способность была у всех вирусов и мы не могли бы этому сопротивляться, то мы бы даже не появились. Эволюция создала свои защитные механизмы для недопущения проникновения в наши клетки вирусов, а также уничтожения уже зараженных клеток.

Наверное, каждый болел гриппом, но все читающие сейчас эту статью вышли победителями в борьбе с заболеванием – мы смогли побороть попытку чужеродных генов захватить контроль над нашими клетками.

Именно способность вирусов «встраивать» себя в чужую ДНК, кстати, активно используется сегодня при генной модификации. Мы пока не научились «встраивать» нужный ген напрямую и пользуемся обходными путями. Речь никогда не идет об изменении целого организма: ученые работают над отдельными клетками. Выращенный потом из этой клетки новый организм уже не может передать «встроенный» ген никакой другой клетке, так же как не могут встроить свои гены в чужие клетки привычные картошка и кукуруза.

В конце концов, даже мы, люди, тоже являемся результатом вирусной генной модификации. Около 8% нашей ДНК имеет вполне вирусное происхождение: эти гены достались нам в наследство от вирусов, когда-то заражавших половые клетки наших далеких предков. Они уже неспособны вести себя как отдельные вирусы, но некоторые из них до сих пор работают внутри нас. В частности, синцитин, кодируемый геном одного из таких вирусов (попавшего к нам в ДНК более 40 миллионов лет назад), играет важную роль в функционировании плаценты у человека, управляя слиянием клеток в ходе формирования наружного слоя плаценты, не позволяя матери отторгнуть плод и защищая его от инфекций. Перефразируя известное изречение, можно сказать, что в какой-то степени человек «произошел» от вирусов.

Нас пугают чужеродностью генов, их неестественностью, несовместимостью. Показывают коллажи полуфруктов-полускорпионов. Рассказывают страшилки о генах печени акулы. Но ведь это не так работает!

Не существует генов печени или любого другого органа – каждая клетка организма несет полный набор генетической информации.

Не бывает генов скорпиона или генов помидора. Не бывает генов человека. Бывают гены, кодирующие информацию о строении того или иного белка. Бывает ген, несущий информацию, необходимую для синтеза инсулина или для построения обонятельного рецептора. Это универсальный природный механизм, лежащий в основе жизнедеятельности всех живых существ на планете. Вообще набор наших генов едва отличим от генома шимпанзе и в значительной части пересекается с геномами рыб или рептилий. В то же самое время не существует двух генетически идентичных людей (кроме однояйцевых близнецов).

Пока еще мы не обладаем возможностью синтезировать гены с «нуля» и поэтому берем из природы готовые конструкции, заставляя их работать там, где нам надо. Это проще, это надежнее на современном уровне развития науки, и в этом нет ничего страшного или предосудительного. Если мы возьмем из моркови ген, отвечающий за производство бета-каротина, и вставим его в ДНК риса, то рис никак не сможет отрастить корнеплоды, лишь станет производить нужное нам вещество. Даже если мы захотим встроить в ДНК банана ген, отобранный у скорпиона, банан не сможет уползти или ужалить.