И снова о трансгенных продуктах
Ну так вот. Не прошло и трёх лет, как я всё-таки разродился статьёй о ГМ-продуктах, и её даже напечатали в последнем журнале "Компьютерра" за 31 августа. Там ещё зубастые перцы с пистолями на обложке: http://offline.computerra.ru/2004/555/, а картинки, которые в текст вошли - так и просто выше всяких похвал, особенно мне с мышью нравится.
Полный текст, если кому ещё интересно, я выкладываю тут. Сейчас вот перечитываю - всё-таки видно, что разные части статьи я писал в разные периоды своей жизни - и когда был злой и раздраженный, и когда был добрый и хотел всё по-хорошему объяснить, хе-хе.
Всяческое обсуждение, критика и всё такое только приветствуется, но не гарантирую свою быструю реакцию, ибо времени сейчас катастрофически не хватает. Хотя, впрочем, когда его хватало?...
В ПОЛЕ КАЖДЫЙ КОЛОСОК...
В последнее время всё большую и большую популярность приобретает тема генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Потребителю интересно узнать, что это такое и вредны или полезны ГМ-продукты для его здоровья. Обычно короткие и малоинформативные обзоры только запутывают читателя и создают довольно трудную для понимания картину происходящего - к сожалению, газетные публикации не всегда точны в анализе научных данных. Основная информация исходит, в основном, от лидеров общественных организаций или экологических движений, которые охотно и доступно излагают свою точку зрения, но отличаются при этом экстремально агрессивной позицией по всем вопросам, касающимся ГМ-продуктов, большой степенью некомпетентности и отсутствием профессионализма.
Эта статья - попытка навести относительный порядок в том потоке информации, который сейчас льётся на наши с вами головы. Я постараюсь, насколько возможно, рассказать о том, что сейчас происходит в генной инженерии с научной точки зрения, а это нелегко - доступно изложить в двух словах то, чему долго учатся в институте. Я думаю, что специалист по квантовой физике, к которому обратились с просьбой объяснить народу за чайком по-быстрому о хиггсовом бозоне, чувствует себя приблизительно так же...
ЭПИГРАФ
В Париже проходит конкурс генетиков.
Третье место знаяли французские генетики с гибридом дыни и земляники: размер, как у дыни, вкус - как у земляники. Второе место заняли американские генетики с гибридом груши и огурца: вид, как у огурца, а вкус - как у груши.
Первое место заняли российские генетики.
- Мы скрестили арбуз с тараканами, - заявили они на пресс-конференции. - Его разрезаешь, а косточки сами разбегаются!
АРБУЗ С ТАРАКАНАМИ… ИЛИ ТАРАКАНЫ В ГОЛОВЕ?
Так, или примерно так представляется сейчас людям работа современных специалистов в области молекулярной биологии и генной инженерии. Учёный в белом халате, в круглых очках и с всклокоченными волосами капает что-то в пробирку, откуда идёт белый дым. За плечами Учёного стоит Злой Босс, который кричит: «Быстрее работай! Быстрее! Мне нужны деньги! Я хочу заработать много денег!» В этот момент из пробирки выпрыгивает зелёный Бушрут и душит Учёного и Злого Босса, затем вылезает в окно и принимается за женщин и детей. Потом он отрывает от себя листочек, подмешивает его в колбасную массу цеха №5 Зеленоградского Мясного Завода, люди съедают эту колбасу и становятся Бушрутами.
Или вот еще анекдот:
- Вы будете есть помидор?
- Да.
- А трансгенный помидор?
- Нет!
- А почему?
- Потому что в обычном помидоре генов нет, а в трансгенном есть!
Смешно? Мне нет. Выйду, пожалуй, на площадь, весь в белом, и громко скажу: «Всё не так просто, ребята». Всё действительно гораздо, гораздо сложнее.
Гены есть везде. В любой живой клетке. Гены хранят в себе информацию о строении организма, для каждого - свою. С помощью информации, заложенной в генах, синтезируются белки, из которых и строится живой организм. Животные поедают растения, растения умирают и разлагаются бактериями, мы поедаем тех, и других, и третьих. И при всём при этом растения остаются растениями, кошки не превращаются в мышей, а мы - в коров или картошку. Почему?
ОТКУДА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ БЕРУТ ЭНЕРГИЮ?
Для начала вспомним, каким образом живые организмы планеты Земля обеспечивают своё существование. Растение получает энергию от Солнца. С помощью энергии кванта света из минеральных веществ, воды и углекислого газа, находящегося в атмосфере, оно синтезирует сахар - глюкозу, из неё - углеводы, в которых запасает полученную энергию и пускает её затем на синтез собственных аминокислот (из которых потом будут построены белки растения) и других необходимых молекул - например, жиров. Животный же организм поглощает сложные вещества из растений или других животных, и расщепляет их с помощью пищеварительных ферментов до простых - например, белки до аминокислот, а углеводы - до простых сахаров, а выделяемую при этом энергию использует для своих нужд. Из полученных аминокислот он строит свои собственные белки. Некоторые аминокислоты он также может синтезировать самостоятельно.
Животный организм не может взять готовый белок из пищи (растения или другого животного) и «встроить» в себя. Поглощённые белки и другие молекулы обязательно подвергаются расщеплению до строительных кипричиков, из которых затем собираются новые конструкции.
ЧТО ТАКОЕ ГЕНЫ
Итак, каждая клетка состоит из нескольких основных компонентов: белков, жиров, углеводов. Какими они должны быть? Как должны взаимодействовать друг с другом? Это определяет состав находящейся в ядре клетки ДНК - дезоксирибонуклеиновой кислоты. Отдельный участок ДНК, в котором закодирована последовательность сборки определенного белка, и называется «ген». Белки, в свою очередь, определяют строение клетки, регулируют синтез всех остальных веществ, воспринимают и передают сигналы, заставляющие клетку менять метаболизм. Совокупность всех генов организма называется генотипом. Во всех клетках одного организма генотип одинаков.
Конечно, генотип не может быть абсолютно идентичным у всех организмов, принадлежащих к одному виду - иначе мы были бы на одно лицо. Исключение составляют лишь однояйцевые близнецы. Многие гены существуют в виде нескольких вариантов, и у организма может оказаться тот или иной. Некоторые гены проявляются по-разному в разных условиях окружающей среды. Это позволяет поддерживать разнообразие организмов, необходимое для выживания всего вида в целом.
ЗАЧЕМ НУЖНА СЕЛЕКЦИЯ
Человек довольно давно заметил, что некоторые признаки проявляются у похожих организмов по-разному. Он подмечал в природе растения или животных, которые обладали нужными ему свойствами, и искусственно выращивал их в своем хозяйстве. Для скрещивания и получения потомства он выбирал самых сильных или самых вкусных - таким образом, он выбирал организмы с определенным генотипом. Так появилась селекция. О генах, которые и обуславливают проявление тех или иных свойств, человек не знал очень долго, однако продолжал скрещивать, выбирать, опять скрещивать и подмечать закономерности проявления тех или иных признаков. Традиционная селекция - длинный, трудоёмкий процесс, и на создание одного сорта растения или породы животных многие люди тратят годы и годы, и зачастую новый сорт лишь незначительно превосходит по качеству предыдущие варианты.
С развитием генетики и молекулярной биологии появилась возможность сделать процесс создания новых сортов более эффективным. Изучение ДНК, работы генов, их строения и функций позволило нам узнать, какие именно гены контролируют проявление интересных нам признаков. Используя методы генной инженерии, учёные могут управлять некоторыми из них.
ЧТО ТАКОЕ ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ?
Генная инженерия - технология, с помощью молекулярно-биологических методов позволяющая изменить строение генов или внести в организм чужеродные гены с заданными функциями. При этом в организм переносится только один ген, а остальной генотип остается неизменным, кроме того, мы можем придать организму признаки, которые нельзя перенести путем скрещивания с близкородственными видами. А это как раз то, о чем всегда мечтали традиционные селекционеры! Занятие это довольно дорогостоящее и трудоёмкое.
С помощью методов генной инженерии появилась возможность создать организмы с новыми, ранее не присущими им свойствами. Например, неприхотливые и дешевые в содержании, чрезвычайно быстро размножающиеся бактерии могут синтезировать нужный белок со встроенного в их генотип чужого гена. Так, с использованием генетически-модифицированных (рекомбинантных, или трансгенных) бактерий, дешево, быстро и в больших количествах получают интерферон, инсулин, некоторые другие лекарственные препараты. Генетически модифицированные растения тоже могут вырабатывать лекарственные вещества. Большинство генных модификаций сортов направлено на развитие устойчивости к сельскохозяйственным вредителям или вирусам, выживание при обработке полей гербицидами, повышение вкусовых и технических качеств.
Конечно, улучшения качества и срока хранения пищевой продукции добиваются и и другими, традиционными способами - например, выращивают растения с использованием большого количества химических удобрений или растительных гормонов, или обрабатывают плоды специальными сохраняющими составами. В продукты растительного и животного происхождения добавляют химические вещества - ароматизаторы, улучшители вкуса и консерванты. Оговорюсь сразу - генетический состав исходного организма при этом не изменяется, и к генной инженерии подобные методы улучшения качества продукции не имеют никакого отношения, как иногда кажется некоторым покупателям. Более того - иногда недостаточно хорошо протестированные химические вещества, полученные с помощью генетически модифицированных организмов, выпускаются на рынок и зарекомендовывают себя не лучшим образом. Ошибки системы контроля продукции остаются незамеченными, и, как только потребитель слышит слово «получено с помощью генетически модифицированных организмов», во всем становится виновата генная инженерия - ах генетически модифицированных? Ну тогда всё ясно - использовать нельзя. А ведь по сути всё равно, каким именно образом был получен продукт - химическим синтезом, или синтезирован ГМ-организмом, он должен тщательно проверяться, и ответственность за его безопасность лежит на системе контроля за качеством продукции.
КАК СОЗДАЮТ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОРГАНИЗМЫ?
Регуляцией работы генов в клетке занимаются специальные белки - особые ферменты. Группа таких ферментов может разрезать и сшивать ДНК в определенных местах - в природе это происходит при осуществлении большого количества генетических процессов. Молекулярный биолог, имея в арсенале набор таких ферментов, может в пробирке «разрезать» и «сшить» куски ДНК в заданном районе, встраивая таким образом нужный ген в определенное место. При использовании классического метода рядом со встраиваемым геном, как правило, вставляется кассета устойчивости к антибиотику. Конструкция из гена и кассеты переносится в клетку хозяина, где встраивается в ДНК. Клетка получает новый ген и одновременно становится устойчивой к антибиотику - по этому легко определяемому признаку (маркеру) её можно отличить от остальных клеток, в которые перенос генетической конструкции по каким-то причинам не состоялся.
Сейчас конструкции создают таким образом, что работу гена и кассеты устойчивости к антибиотику можно регулировать - «включать» и «выключать», впоследствии удалять кассеты антибиотиковой устойчивости из ДНК, или обходиться вообще без них - например, в качестве маркеров можно использовать гены-кассеты флуоресцирующих белков, свечение которых заметно под ультрафиолетом.
Перенос генетической конструкции в бактерии несложен - обработанные по специальной технологии, бактерии сами поглощают её из среды.
Встраивание конструкции в растения производится с помощью так называемых агробактерий. В дикой природе эти бактерии инфицируют растения, вызывая рост опухолей. При этом агробактерии переносят в растительную ДНК свои гены, которые регулируют рост опухоли. Для создания генетически модифицированного растения молекулярные биологи используют специальный штамм - вместо опухолевых генов агробактерии переносят в растительную клетку гены, необходимые учёному.
Для генетической модификации некоторых растений, нечувствительных к агробактериям, применяют другие методы, например, биобаллистический. С помощью специальных установок микрочастицы золота или вольфрама с нанесенной на них ДНК ускоряют при помощи сжатого гелия, и они проникают в ДНК клеток-мишени, а затем трансгенная конструкция встраивается в заданный участок ДНК.
Полученное трансгенное растение выращивают сначала в лаборатории, затем на опытных делянках, и после серий обязательных тестов на безопасность, длящихся в течение нескольких лет, рекомендуют для выпуска на рынок.
Сейчас в США, Канаде, Китае и других странах выращиваются около двух десятков трансгенных растительных культур. Это картофель и кукуруза, устойчивые к насекомым-вредителям; сорт томата и сорт дыни с продленным сроком хранения плодов; хлопок, устойчивый к гербициду, применяемому для уничтожения сорняков; устойчивый к гербициду рапс, из которого получают растительное масло; устойчивая к гербициду соя. Кроме того, разработан и практически готов к внедрению на рынок трансгенный рис - "золотой рис": разновидность риса, генетически улучшенного с помощью бета-каротина, который в организме человека превращается в витамин А. Разработана еще одна разновидность риса, которая отличается повышенным содержанием усваиваемого железа. Нехватка только этих витамина А и железа может вызывать сильную анемию, отставание в умственном развитии, слепоту и даже смерть. "Золотой рис" может сыграть свою роль в решении проблемы дефицита этих микроэлементов у населения стран Азии, где рис является основным продуктом питания. Ведутся успешные разработки по внедрению гена, отвечающего за синтез жирных кислот растительного типа, в свинью. Таким образом, свиное сало будет иметь состав, близкий к растительным жирам («кошерное сало»).
БЕЗОПАСНОСТЬ ГМ-ПРОДУКТОВ
Безопасны ли для употребления в пищу трансгенные растения? Дискуссии по этому поводу не утихают. Потенциальные риски, связанные с использованием ГМ-организмов, сводятся, в основном, к следующему: 1) опасность пищи, приготовленной из ГМ-организмов, связанная с вероятным влиянием введенных генов на здоровье человека; 2) разрушение природных экосистем и нарушение экологического равновесия при массовом открытом культивировании трансгенных растений.
К сожалению, противники ГМ-технологий не могут обосновать свои опасения на сколько-нибудь приличном научном уровне, поскольку количество корректных научных работ, затрагивающих тему безопасности ГМ-организмов, весьма ограничено. Связано это с трудностями объективной и корректной постановки экспериментов по исследованию безопасности. Защитники ГМО обычно утверждают: «Если это не безопасно - докажите!», потому что в публикациях в научных журналах превалируют данные, подтверждающие безопасность (по крайней мере, в условиях поставленных экспериментов) использования ГМ-растений на полях и в пищу, но эти данные часто игнорируются и замалчиваются при вынесении вопросов безопасности биотехнологий на широкое публичное обсуждение. Ученые - биохимики, физиологи и молекулярные биологи растений Национальной Академии наук США и еще 11-ти научных сообществ из разных стран мира - утверждают, что с научной точки зрения не существует никакого различия между растениями, полученными с использованием генной инженерии и растениями, выведенными традиционными методами селекции при культивировании их на полях и использовании в производстве, поскольку сам метод получения трансгенных растений не вызывает никаких опасений. Именно поэтому проблемы безопасности и применения ГМ-растений должны решаться на уровне индивидуального продукта - с помощью различных тестов, подтверждающих соответствие исследуемой продукции существующим стандартам и нормам.
ОПАСНОСТЬ УПОТРЕБЛЕНИЯ ГМ-ПРОДУКТОВ В ПИЩУ: ПРОБЛЕМА АЛЛЕРГИИ?
Иногда приходится слышать, что ГМ-продукты могут вызвать аллергию. Попробуем сначала разобраться, что такое аллергия.
Мы уже знаем, что вся пища, которую мы едим, раскладывается в нашем кишечнике до простых составляющих, основных молекул. Именно из этих молекул и с помощью энергии, полученной при разрушении сложных молекул до простых, мы и строим свой, человеческий организм. Конечно, чужеродные белки, которые мы употребляем в пищу, не могут расщепиться на составные части мгновенно - процесс происходит постепенно, по мере продвижения по пищеварительному тракту. Некоторые крупные белки, содержащиеся в нашей пище, способны вызвать аллергическую реакцию у чувствительных к ним людей.
Аллергия - это сбой в работе нашей иммунной системы, призванной распознавать чужеродные белки из оболочек болезнетворных бактерий и вирусов, а также некоторые токсины. В норме, если в организм через слизистые оболочки или ранки в коже внедряются «чужие» белки (антигены), иммунная система вырабатывает ответ - специальные антитела, а также некоторые вещества, например, гистамин. В результате этого ответа антигены нейтрализуются и выводятся из организма - таким образом мы защищаемся от болезнетворных микроорганизмов и токсинов.
Иммунная система большинства людей не распознаёт белки, содержащиеся, допустим, в пище, как опасные и чужие. Однако у некоторых людей иммуная система гиперчувствительна и отвечает на контакт организма не с болезнетворными организмами, а с белками, находящимися в пище, пыльцой или пылью. Подобный ответ называется аллергией, а если он спровоцирован приёмом продуктов питания - пищевой аллергией.
Пищевую аллергию могут вызывать самые разные продукты, не только незнакомые и экзотические для нашего организма, как, например, завезенное в Европу совсем недавно киви, но и широко употребляемые - например, очень популярная в Японии соя, или арахис в США - аллергия на него настолько сильна, что если чан, в котором обрабатывался арахис, не очистили и обрабатывали в нём позже какие-нибудь конфеты, то люди с аллергией на арахис могут отреагировать на эти конфеты. Видели надпись «может содержать следы ореха» на упаковке чистого горького шоколада? Рискну предположить, что это производитель-кондитер, у которого один чан на все сладости, предупреждает людей, гиперчувствительных к ореху, о возможной аллергии.
Широко известен случай, когда аллергию вызвал ГМ-продукт. Компания Pioneer Hi-Bred International произвела на свет ГМ-сою со встроенным геном «бразильского ореха» - растения бертолетии высокой. Дело в том, что соя сравнительно бедна аминокислотой метионином, и с целью повысить питательные свойства бобов в неё был встроен ген богатого метионином белка из бертолетии. Этот белок «бразильского ореха» является сильным аллергеном, и, синтезируемый в ГМ-сое, он также вызвал аллергические реакции у чувствительных к «ореху» людей. И хотя новый сорт сои был предназначен для кормления животных, производитель снял растение с производства, опасаясь, что кормовую сою могут перепутать с продовольственной. (http://www.pioneer.com/biotech/brazil_nut/default.htm)
Аллергия была вызвана белком «бразильского ореха» у чувствительных к нему людей. Точно так же у них возникала аллергическая реакция на обычные «бразильские орехи», как если бы они съели их целиком или в виде добавок к торту или печенью. В данном случае виной всему был сильный аллерген - белок «ореха», и не важно, какого происхождения. То, что он синтезировался в растении ГМ-сои, а не в родной бертолетии, для развития аллергической реакции не имеет никакого значения.
Избегать аллергической реакции - значит избегать продуктов, на которые у человека аллергия. Но аллергик может запросто встретиться с незнакомым доселе белком где угодно, и в самых обычных, не ГМ-продуктах: сейчас в Россию активно импортируются экзотические фрукты, морепродукты и так далее.
Вся ГМ-продукция, выпускаемая на рынок, проходит обязательные тесты на пригодность, в их числе - тест на аллергенность. В этих тестах исследуется максимально доступное количество белков-аллергенов, известных на данный момент. Стоит лишь надеяться, что новые пищевые продукты, полученные без применения ГМ-технологий, исследуются столь же тщательным образом.
Стоит ли бояться ГМ-продуктов как потенциальных аллергенов? Противники ГМО любят приводить пример с белком «бразильского ореха», представляя всё таким образом, что человеку кажется, что вся ГМ-продукция не проходит проверок и мы можем встретиться с неизвестными аллергенными белками в продуктах, выпущенных на рынок. Однако, по-видимому, ГМ-продукты не опаснее обыкновенных, полученных в результате селекции, и даже менее опасны - например, показано, что содержание аллергенного белка риса в нескольких трансгенных сортах было существенно ниже, чем в традиционном рисе.
Очевидно, что для аллергика важно знать белковый состав продукта, а не генетическое происхождение белков. Вот если бы на упаковке с ГМ-продуктом было указано, какие белки там содержатся, нет ли среди них нехарактерных… А ведь такой маркировки часто не хватает и на традиционной продукции, полученной без применения техники ГМ - а вы всегда уверены, что при изготовлении торта не использовался порошок арахиса или в состав «крабовых» палочек не входит мясо рыбы, на которую у вас аллергия?
ОПАСНОСТЬ УПОТРЕБЛЕНИЯ ГМ-ПРОДУКТОВ В ПИЩУ: ПРОБЛЕМА ТОКСИЧНОСТИ?
Очень часто ГМ-продукты обвиняют в возможной токсичности. Истории о том, что «100 крыс накормили трансгенной картошкой и они умерли от рака» переписываются из одной газетной публикации в другую, при этом никаких ссылок на научные исследования обычно не даётся, что всегда настораживает.
В связи с этим подробно рассмотрим историю получения и безопасность при использовании в пищу трансгенного картофеля, модифицированного геном эндотоксина (Bt), взятого из бактерии Bacillus thuringiensis, и вследствие этого являющегося устойчивым к основному вредителю - колорадскому жуку.
Использование Bt-токсина в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями имеет долгую историю. Задолго до того, как был клонирован соответствующий ген и получены первые трансформанты картофеля, несущего этот ген, Bt использовался на полях в распыленном виде. Причем, использовался не индивидуальный Bt, а целые клетки бактерии Bacillus, продуцирующие этот токсин. Bt сам по себе не является токсичным для млекопитающих. Но геном Bacillus несет ряд генов, кодирующих другие токсины, имеющие потенциальную опасность для человека, способные вызывать диарею, разрушение почек и печени. Таким образом, использование целых клеток Bacillus в качестве инсектицидного агента на полях несет гораздо большую потенциальную угрозу для человека, нежели культивирование трансгенного картофеля с заведомо нетоксичным индивидуальным геном устойчивости. Были проведены эксперименты на мышах, которым давали в пищу клубни обычного картофеля, картофеля, выращенного при опрыскивании Bt, и трансгенного картофеля, несущего ген Bt. Результаты показали, что диета из трансгенного картофеля практически не отличалась от диеты из обычного картофеля по физиологическому воздействию. В то же время, диета из картофеля, опрысканного Bt, вызывала сильные изменения морфологии клеток печени и некоторые другие отклонения. Кроме того, Bt в своем "нативном" виде разрушается на свету. Поэтому для обеспечения его инсектицидных свойств на полях в течение продолжительного времени необходимо регулярное распыление препарата в значительных количествах.
Помимо этого, генетическая конструкция, примененная для модификации растения, построена таким образом, что Bt после синтеза в клетках направляется в основном в листья растения, которые не поступают непосредственно в пищу человека. В клубнях картофеля Bt все же присутствует, но в следовых количествах. Концентрации Bt в потребляемых частях растения таковы, что если бы даже этот белок был токсичен для человеческого организма, для того чтобы получить дозу, достаточную для отравления, одному взрослому человеку требовалось бы съесть около 500 кг сырого картофеля за день.
Таким образом, анализ ситуации с Bt-картофелем говорит о преимуществе использования трансгенного сорта перед традиционными методами.
Трансгенные растения, модифицированные генами устойчивости к насекомым-вредителям, несколько раз становились причиной громких скандалов.
Участником одного такого скандала стал тоже трансгенный картофель. В 1998 году британский учёный Арпад Пуcтаи (Arpad Pusztai) выступил в популярной телевизионной передаче. Пуштаи работал с картофелем, в который был вставлен ген из подснежника. Картофель был устойчив к насекомым-вредителям. В телепередаче Пуcтаи заявил, что он кормил крыс этим картофелем, и обнаружил болезненные изменения в их организме, нарушения функции некоторых органов и нарушения иммунитета, и сделал вывод, что трансгенная пища опасна для здоровья.
Подобное заявление переполошило общественность. Люди, не имеющие специального образования, привыкли верить учёным на слово, а ведь для того, чтобы сделать подобный вывод, необходимо сначала доказать, что эксперимент был проведён корректно. Диета, состоящая из сырого картофеля - необычная пища для грызунов, изменения в организме могут быть вызваны просто сменой пищевого рациона. Кроме того, кормление сырым картофелем - не самая лучшая модель для изучения питания людей, которые в сыром виде его не употребляют. Как проводилось кормление, в каких дозах? Каким образом измерялись изменения в исследуемых организмах у испытуемой и контрольной групп? А ведь в статье для научного журнала подобные тонкости, позволяющие судить о чистоте эксперимента, обязательно должны быть описаны, без этого статью просто не принимают в печать - строгие рецензенты возвращают рукопись автору с просьбой доработать.
Арпад Пуcтаи был уволен с работы через два дня, его руководство заявило, что подобное поведение не может соотвествовать облику настоящего учёного. Противники ГМО объяснили увольнение тем, что биотехнологические компании решили убрать со своего пути борца за правду, и до сих пор в различных ссылках ГМО-оппонентов Пуcтаи проходит как пострадавший герой.
Скандал, однако, разгорелся, и группы из нескольких учёных проверили результаты его экспериментов. Пуштаи обвинили в плохой подготовке эксперимента и недостаточной статистике, а также отсутсвии необходимых контролей. Вскоре известный медицинский британский журнал The Lancet опубликовал статью Пуcтаи с результатами экспериментов. Вместо громких утверждений в ней указывалось, что при питании трансгенным картофелем у крыс произошли некоторые изменения в пищеварительном тракте.
Статья была подвергнута жёсткой критике со стороны специалистов. В том же журнале были опубликованы рецензии, в которых Пуcтаи обвинялся в плохой подготовке эксперимента: питание крыс, которых кормили трансгенным картофелем, и питание крыс, которых кормили обычным картофелем, не было сбалансировано по количеству потребляемого протеина, а изменения в кишечнике у животных могли быть вызваны переходом на новую диету, так как контрольных замеров подобных изменений у контрольной группы не проводилось.
Однако, противники ГМО об этом предпочитают умалчивать. Любому уважающему себя движению, не важно за что или против чего, требуется свой Александр Матросов, или, на худой конец, Павлик Морозов. Поэтому противники ГМО гордятся учёным, угнетенным в тяжкой борьбе с биотехнологическими корпорациями, и винят всех в том, что Пуcтаи не дают работать, он не может повторить и улучшить свой эксперимент. Подобных героев, авторов скандальных заявлений об опасности ГМ-продуктов в интернете и популярных изданиях, предостаточно - однако в большинстве случаев они либо не подписываются, либо «скрываются в подполье».
В такого рода заявлениях обычно не уточняется, что эксперименты по исследованию безопасности производятся в обязательном порядке при тестировании ГМ-продукта перед выпуском на рынок. Трансгенные картофель, томаты и кукурузу испытывают на подопытных крысах и мышах, чтобы выявить возможные токсические эффекты, и это обязательный этап при проверке продукта на пищевую пригодность.
Например, в России экспертизой пищевых продуктов занимается Научно-исследовательский институт питания (Головной испытательный Центр Минздрава России), а также Институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова и Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана. Медико-генетическая оценка пищевых продуктов осуществляется Центром "Биоинженерия", а также Медико-генетическим Научным Центром, результаты исследований публикуются в журнале «Вопросы питания», и из них можно заключить, что изменения, возникающие при переводе крыс на новую диету с употреблением ГМ-продуктов, укладываются в физиологическую норму. Так же проверкой ГМ-растений занимаются институты, принципиально независимые от их производства: Институт биологической защиты растений в Краснодаре, Институт защиты растений в Санкт-Петербурге и Институт фитопатологии в Московской области. Вопросами безопасности ГМ-продукции также занимается технический комитет «Биологическая безопасность пищевых продуктов, кормов и товаров народного потребления и методы ее контроля» при Институте Физиологии Растений им. К. А. Тимирязева.
ОПАСНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ ГМ-ОРГАНИЗМОВ В ПРИРОДЕ: УГРОЗА ЭКОЛОГИИ?
ГМ-огранизмы, в частности, растения, выращиваемые в открытом грунте, несомненно взаимодействуют с окружающими их организмами. Может ли такое взаимодействие нарушить экологическое равновесие?
Как правило, в первую очередь в нанесении ущерба окружающей среде обвиняют растения, вырабатывающие токсины для защиты от насекомых-вредителей - например, устойчивый к колорадскому жуку трансгенный картофель, вырабатывающий Bt-токсин. Гипотетически возможность нанесения урона окружающей среде существует, однако по сравнению с ядохимикатами, употребляемыми в сельском хозяйстве, ГМ-растения не только менее токсичны, но и обладают значительными преимуществами.
Следует помнить, что колорадский жук обеспечивает потерю до 40% всего урожая картофеля ежегодно. Эффективных средств борьбы с означенным насекомым не существует. По сути, до 80% всего картофеля в России производится на частных хозяйствах, что предполагает неравную борьбу фермеров с жуком, в которой последний неизменно побеждает численностью в совокупности с непомерным аппетитом. Использование ядохимикатов по сравнению с выращиванием устойчивых к жуку ГМ-растений наносит несопоставимо больше вреда экологическому равновесию, поскольку химпрепараты, во-первых, применяются, как правило, безрецептурно в гигантских количествах; во-вторых, не отличаются избирательностью действия, а, следовательно, наносят вред не только растениям других видов, но и животным, а в конечном счете, и человеку; и в-третьих, загрязняют грунтовые воды - единственный чистый источник питьевой воды для всех нас. По-видимому, использование в сельском хозяйстве сорта картофеля, устойчивого к жуку, поможет значительно улучшить экологическую ситуацию.
Экологическая безопасность другого трансгенного растения была доказана в истории с бабочкой-монархом. В 1999 году кукурузу, содержащую в себе ген Bt-токсина, специфически защищающего растение от кукурузного мотылька, обвинили в сокращении популяции бабочки-монарха, личинки которой питаются листьями с пыльцой трансгенных растений. Новость, опубликованная в заметке в авторитетном журнале Nature, быстро разнеслась по миру, биотехнологическим компаниям был нанесен ущерб, кукурузу запретили ввозить в Европу и ввели ограничения на её выращивание в США.
В 2001 году Национальная академия наук США опубликовала результаты двухлетних исследований ряда университетов США и Канады, проведенных под эгидой Министерства сельского хозяйства США. Заключение гласило, что пыльца Вt-кукурузы не опасна для личинок бабочки-монарха. А вот от широко применяемого на кукурузных полях ядохимиката цихалотрин-l-инсектицида численность их действительно сокращается.
Гринпис подал судебный иск, но Верховный суд США постановил, что у полезных насекомых больше шансов выжить на Bt-растениях, нежели когда поля обрабатываются пестицидами. Количество же применяемых инсектицидов в мире только из-за выращивания Вt-хлопка сократилось на 33 тысячи тонн. А всего в 2001 году в США выращивание трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и насекомым, позволило уменьшить использование ядохимикатов на 20,7 тысячи тонн.
Другая проблема, вызывающая опасение у противников трансгенных растений, заключается в теоретической возможности переноса измененных генов в близкородственные виды диких растений. Здесь нужно отметить, что обмен генной информацией между культурными сортами, полученными с помощью традиционных методов селекции и искусственно выращиваемыми на полях, и их дикими родственниками происходит так же давно, как и собственно использование самих сортов. Это происходит при переопылении диких растений пыльцой родственных им культурных видов. Однако, для того, чтобы какой-то ген закрепился в популяции и передался потомкам, необходимо, чтобы он обеспечивал организму определенное селективное преимущество при размножении. С точки зрения научной логики ген, обеспечивающий, например, выживание растения на поле при обработке его сельскохозяйственным гербицидом, для выживания в дикой природе ценности не представляет и вряд-ли закрепится в популяции. Кроме того, на данный момент методы генной инженерии позволяют конструировать трансгенное растение таким образом, что модифицированные гены вообще не попадают в пыльцу, или пыльца ГМ-растения нежизнеспособна в природе.
Применение ГМ-растений в сельском хозяйстве может принести реальную пользу окружающей среде. Выращивание более продуктивных и неприхотливых трансгенных растений позволит увеличить урожайность без территориального расширения полей, сохраняя тем самым леса от вырубания под сельскохозяйственное и промышленное использование. Однако, нужно помнить, что при повсеместном внедрении трансгенных сортов существует опасность так называемой монокультуризации - многочисленные разнообразные сорта сельскохозяйственных растений будут вытеснены с рынка одним или двумя улучшенными трансгенными. В данном случае необходимо объективно и с различных точек зрения оценивать преимущества и недостатки сортов, прежде чем заменять одни на другие. Но это проблема общей селекции, а вовсе не технологии производства ГМО.
Хотелось бы обратить внимание читателя на некоторые аспекты экологически безопасных в широком понимании технологий производства органической пищи, при котором полностью отказываются от применения ГМ-сортов, ядохимикатов, химических удобрений, а на полях используется ручной труд. Органическая продукция производится старыми, малоэффективными методами, что повышает ее стоимость в несколько раз по сравнению с продукцией, производимой с применением современных технологий. Такой способ выращивания сельскохозяйственных растений хорош при необходимости получения сравнительно небольшого урожая на собственной грядке или в небольшом частном фермерском хозяйстве - однако, если требуется вырастить количество риса или кукурузы, необходимое для того, чтобы прокормить население Китая, Индии или Африки, мощностей органического сельского хозяйства явно не хватит.
(продолжение следует)
Полный текст, если кому ещё интересно, я выкладываю тут. Сейчас вот перечитываю - всё-таки видно, что разные части статьи я писал в разные периоды своей жизни - и когда был злой и раздраженный, и когда был добрый и хотел всё по-хорошему объяснить, хе-хе.
Всяческое обсуждение, критика и всё такое только приветствуется, но не гарантирую свою быструю реакцию, ибо времени сейчас катастрофически не хватает. Хотя, впрочем, когда его хватало?...
В ПОЛЕ КАЖДЫЙ КОЛОСОК...
В последнее время всё большую и большую популярность приобретает тема генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Потребителю интересно узнать, что это такое и вредны или полезны ГМ-продукты для его здоровья. Обычно короткие и малоинформативные обзоры только запутывают читателя и создают довольно трудную для понимания картину происходящего - к сожалению, газетные публикации не всегда точны в анализе научных данных. Основная информация исходит, в основном, от лидеров общественных организаций или экологических движений, которые охотно и доступно излагают свою точку зрения, но отличаются при этом экстремально агрессивной позицией по всем вопросам, касающимся ГМ-продуктов, большой степенью некомпетентности и отсутствием профессионализма.
Эта статья - попытка навести относительный порядок в том потоке информации, который сейчас льётся на наши с вами головы. Я постараюсь, насколько возможно, рассказать о том, что сейчас происходит в генной инженерии с научной точки зрения, а это нелегко - доступно изложить в двух словах то, чему долго учатся в институте. Я думаю, что специалист по квантовой физике, к которому обратились с просьбой объяснить народу за чайком по-быстрому о хиггсовом бозоне, чувствует себя приблизительно так же...
ЭПИГРАФ
В Париже проходит конкурс генетиков.
Третье место знаяли французские генетики с гибридом дыни и земляники: размер, как у дыни, вкус - как у земляники. Второе место заняли американские генетики с гибридом груши и огурца: вид, как у огурца, а вкус - как у груши.
Первое место заняли российские генетики.
- Мы скрестили арбуз с тараканами, - заявили они на пресс-конференции. - Его разрезаешь, а косточки сами разбегаются!
АРБУЗ С ТАРАКАНАМИ… ИЛИ ТАРАКАНЫ В ГОЛОВЕ?
Так, или примерно так представляется сейчас людям работа современных специалистов в области молекулярной биологии и генной инженерии. Учёный в белом халате, в круглых очках и с всклокоченными волосами капает что-то в пробирку, откуда идёт белый дым. За плечами Учёного стоит Злой Босс, который кричит: «Быстрее работай! Быстрее! Мне нужны деньги! Я хочу заработать много денег!» В этот момент из пробирки выпрыгивает зелёный Бушрут и душит Учёного и Злого Босса, затем вылезает в окно и принимается за женщин и детей. Потом он отрывает от себя листочек, подмешивает его в колбасную массу цеха №5 Зеленоградского Мясного Завода, люди съедают эту колбасу и становятся Бушрутами.
Или вот еще анекдот:
- Вы будете есть помидор?
- Да.
- А трансгенный помидор?
- Нет!
- А почему?
- Потому что в обычном помидоре генов нет, а в трансгенном есть!
Смешно? Мне нет. Выйду, пожалуй, на площадь, весь в белом, и громко скажу: «Всё не так просто, ребята». Всё действительно гораздо, гораздо сложнее.
Гены есть везде. В любой живой клетке. Гены хранят в себе информацию о строении организма, для каждого - свою. С помощью информации, заложенной в генах, синтезируются белки, из которых и строится живой организм. Животные поедают растения, растения умирают и разлагаются бактериями, мы поедаем тех, и других, и третьих. И при всём при этом растения остаются растениями, кошки не превращаются в мышей, а мы - в коров или картошку. Почему?
ОТКУДА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ БЕРУТ ЭНЕРГИЮ?
Для начала вспомним, каким образом живые организмы планеты Земля обеспечивают своё существование. Растение получает энергию от Солнца. С помощью энергии кванта света из минеральных веществ, воды и углекислого газа, находящегося в атмосфере, оно синтезирует сахар - глюкозу, из неё - углеводы, в которых запасает полученную энергию и пускает её затем на синтез собственных аминокислот (из которых потом будут построены белки растения) и других необходимых молекул - например, жиров. Животный же организм поглощает сложные вещества из растений или других животных, и расщепляет их с помощью пищеварительных ферментов до простых - например, белки до аминокислот, а углеводы - до простых сахаров, а выделяемую при этом энергию использует для своих нужд. Из полученных аминокислот он строит свои собственные белки. Некоторые аминокислоты он также может синтезировать самостоятельно.
Животный организм не может взять готовый белок из пищи (растения или другого животного) и «встроить» в себя. Поглощённые белки и другие молекулы обязательно подвергаются расщеплению до строительных кипричиков, из которых затем собираются новые конструкции.
ЧТО ТАКОЕ ГЕНЫ
Итак, каждая клетка состоит из нескольких основных компонентов: белков, жиров, углеводов. Какими они должны быть? Как должны взаимодействовать друг с другом? Это определяет состав находящейся в ядре клетки ДНК - дезоксирибонуклеиновой кислоты. Отдельный участок ДНК, в котором закодирована последовательность сборки определенного белка, и называется «ген». Белки, в свою очередь, определяют строение клетки, регулируют синтез всех остальных веществ, воспринимают и передают сигналы, заставляющие клетку менять метаболизм. Совокупность всех генов организма называется генотипом. Во всех клетках одного организма генотип одинаков.
Конечно, генотип не может быть абсолютно идентичным у всех организмов, принадлежащих к одному виду - иначе мы были бы на одно лицо. Исключение составляют лишь однояйцевые близнецы. Многие гены существуют в виде нескольких вариантов, и у организма может оказаться тот или иной. Некоторые гены проявляются по-разному в разных условиях окружающей среды. Это позволяет поддерживать разнообразие организмов, необходимое для выживания всего вида в целом.
ЗАЧЕМ НУЖНА СЕЛЕКЦИЯ
Человек довольно давно заметил, что некоторые признаки проявляются у похожих организмов по-разному. Он подмечал в природе растения или животных, которые обладали нужными ему свойствами, и искусственно выращивал их в своем хозяйстве. Для скрещивания и получения потомства он выбирал самых сильных или самых вкусных - таким образом, он выбирал организмы с определенным генотипом. Так появилась селекция. О генах, которые и обуславливают проявление тех или иных свойств, человек не знал очень долго, однако продолжал скрещивать, выбирать, опять скрещивать и подмечать закономерности проявления тех или иных признаков. Традиционная селекция - длинный, трудоёмкий процесс, и на создание одного сорта растения или породы животных многие люди тратят годы и годы, и зачастую новый сорт лишь незначительно превосходит по качеству предыдущие варианты.
С развитием генетики и молекулярной биологии появилась возможность сделать процесс создания новых сортов более эффективным. Изучение ДНК, работы генов, их строения и функций позволило нам узнать, какие именно гены контролируют проявление интересных нам признаков. Используя методы генной инженерии, учёные могут управлять некоторыми из них.
ЧТО ТАКОЕ ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ?
Генная инженерия - технология, с помощью молекулярно-биологических методов позволяющая изменить строение генов или внести в организм чужеродные гены с заданными функциями. При этом в организм переносится только один ген, а остальной генотип остается неизменным, кроме того, мы можем придать организму признаки, которые нельзя перенести путем скрещивания с близкородственными видами. А это как раз то, о чем всегда мечтали традиционные селекционеры! Занятие это довольно дорогостоящее и трудоёмкое.
С помощью методов генной инженерии появилась возможность создать организмы с новыми, ранее не присущими им свойствами. Например, неприхотливые и дешевые в содержании, чрезвычайно быстро размножающиеся бактерии могут синтезировать нужный белок со встроенного в их генотип чужого гена. Так, с использованием генетически-модифицированных (рекомбинантных, или трансгенных) бактерий, дешево, быстро и в больших количествах получают интерферон, инсулин, некоторые другие лекарственные препараты. Генетически модифицированные растения тоже могут вырабатывать лекарственные вещества. Большинство генных модификаций сортов направлено на развитие устойчивости к сельскохозяйственным вредителям или вирусам, выживание при обработке полей гербицидами, повышение вкусовых и технических качеств.
Конечно, улучшения качества и срока хранения пищевой продукции добиваются и и другими, традиционными способами - например, выращивают растения с использованием большого количества химических удобрений или растительных гормонов, или обрабатывают плоды специальными сохраняющими составами. В продукты растительного и животного происхождения добавляют химические вещества - ароматизаторы, улучшители вкуса и консерванты. Оговорюсь сразу - генетический состав исходного организма при этом не изменяется, и к генной инженерии подобные методы улучшения качества продукции не имеют никакого отношения, как иногда кажется некоторым покупателям. Более того - иногда недостаточно хорошо протестированные химические вещества, полученные с помощью генетически модифицированных организмов, выпускаются на рынок и зарекомендовывают себя не лучшим образом. Ошибки системы контроля продукции остаются незамеченными, и, как только потребитель слышит слово «получено с помощью генетически модифицированных организмов», во всем становится виновата генная инженерия - ах генетически модифицированных? Ну тогда всё ясно - использовать нельзя. А ведь по сути всё равно, каким именно образом был получен продукт - химическим синтезом, или синтезирован ГМ-организмом, он должен тщательно проверяться, и ответственность за его безопасность лежит на системе контроля за качеством продукции.
КАК СОЗДАЮТ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОРГАНИЗМЫ?
Регуляцией работы генов в клетке занимаются специальные белки - особые ферменты. Группа таких ферментов может разрезать и сшивать ДНК в определенных местах - в природе это происходит при осуществлении большого количества генетических процессов. Молекулярный биолог, имея в арсенале набор таких ферментов, может в пробирке «разрезать» и «сшить» куски ДНК в заданном районе, встраивая таким образом нужный ген в определенное место. При использовании классического метода рядом со встраиваемым геном, как правило, вставляется кассета устойчивости к антибиотику. Конструкция из гена и кассеты переносится в клетку хозяина, где встраивается в ДНК. Клетка получает новый ген и одновременно становится устойчивой к антибиотику - по этому легко определяемому признаку (маркеру) её можно отличить от остальных клеток, в которые перенос генетической конструкции по каким-то причинам не состоялся.
Сейчас конструкции создают таким образом, что работу гена и кассеты устойчивости к антибиотику можно регулировать - «включать» и «выключать», впоследствии удалять кассеты антибиотиковой устойчивости из ДНК, или обходиться вообще без них - например, в качестве маркеров можно использовать гены-кассеты флуоресцирующих белков, свечение которых заметно под ультрафиолетом.
Перенос генетической конструкции в бактерии несложен - обработанные по специальной технологии, бактерии сами поглощают её из среды.
Встраивание конструкции в растения производится с помощью так называемых агробактерий. В дикой природе эти бактерии инфицируют растения, вызывая рост опухолей. При этом агробактерии переносят в растительную ДНК свои гены, которые регулируют рост опухоли. Для создания генетически модифицированного растения молекулярные биологи используют специальный штамм - вместо опухолевых генов агробактерии переносят в растительную клетку гены, необходимые учёному.
Для генетической модификации некоторых растений, нечувствительных к агробактериям, применяют другие методы, например, биобаллистический. С помощью специальных установок микрочастицы золота или вольфрама с нанесенной на них ДНК ускоряют при помощи сжатого гелия, и они проникают в ДНК клеток-мишени, а затем трансгенная конструкция встраивается в заданный участок ДНК.
Полученное трансгенное растение выращивают сначала в лаборатории, затем на опытных делянках, и после серий обязательных тестов на безопасность, длящихся в течение нескольких лет, рекомендуют для выпуска на рынок.
Сейчас в США, Канаде, Китае и других странах выращиваются около двух десятков трансгенных растительных культур. Это картофель и кукуруза, устойчивые к насекомым-вредителям; сорт томата и сорт дыни с продленным сроком хранения плодов; хлопок, устойчивый к гербициду, применяемому для уничтожения сорняков; устойчивый к гербициду рапс, из которого получают растительное масло; устойчивая к гербициду соя. Кроме того, разработан и практически готов к внедрению на рынок трансгенный рис - "золотой рис": разновидность риса, генетически улучшенного с помощью бета-каротина, который в организме человека превращается в витамин А. Разработана еще одна разновидность риса, которая отличается повышенным содержанием усваиваемого железа. Нехватка только этих витамина А и железа может вызывать сильную анемию, отставание в умственном развитии, слепоту и даже смерть. "Золотой рис" может сыграть свою роль в решении проблемы дефицита этих микроэлементов у населения стран Азии, где рис является основным продуктом питания. Ведутся успешные разработки по внедрению гена, отвечающего за синтез жирных кислот растительного типа, в свинью. Таким образом, свиное сало будет иметь состав, близкий к растительным жирам («кошерное сало»).
БЕЗОПАСНОСТЬ ГМ-ПРОДУКТОВ
Безопасны ли для употребления в пищу трансгенные растения? Дискуссии по этому поводу не утихают. Потенциальные риски, связанные с использованием ГМ-организмов, сводятся, в основном, к следующему: 1) опасность пищи, приготовленной из ГМ-организмов, связанная с вероятным влиянием введенных генов на здоровье человека; 2) разрушение природных экосистем и нарушение экологического равновесия при массовом открытом культивировании трансгенных растений.
К сожалению, противники ГМ-технологий не могут обосновать свои опасения на сколько-нибудь приличном научном уровне, поскольку количество корректных научных работ, затрагивающих тему безопасности ГМ-организмов, весьма ограничено. Связано это с трудностями объективной и корректной постановки экспериментов по исследованию безопасности. Защитники ГМО обычно утверждают: «Если это не безопасно - докажите!», потому что в публикациях в научных журналах превалируют данные, подтверждающие безопасность (по крайней мере, в условиях поставленных экспериментов) использования ГМ-растений на полях и в пищу, но эти данные часто игнорируются и замалчиваются при вынесении вопросов безопасности биотехнологий на широкое публичное обсуждение. Ученые - биохимики, физиологи и молекулярные биологи растений Национальной Академии наук США и еще 11-ти научных сообществ из разных стран мира - утверждают, что с научной точки зрения не существует никакого различия между растениями, полученными с использованием генной инженерии и растениями, выведенными традиционными методами селекции при культивировании их на полях и использовании в производстве, поскольку сам метод получения трансгенных растений не вызывает никаких опасений. Именно поэтому проблемы безопасности и применения ГМ-растений должны решаться на уровне индивидуального продукта - с помощью различных тестов, подтверждающих соответствие исследуемой продукции существующим стандартам и нормам.
ОПАСНОСТЬ УПОТРЕБЛЕНИЯ ГМ-ПРОДУКТОВ В ПИЩУ: ПРОБЛЕМА АЛЛЕРГИИ?
Иногда приходится слышать, что ГМ-продукты могут вызвать аллергию. Попробуем сначала разобраться, что такое аллергия.
Мы уже знаем, что вся пища, которую мы едим, раскладывается в нашем кишечнике до простых составляющих, основных молекул. Именно из этих молекул и с помощью энергии, полученной при разрушении сложных молекул до простых, мы и строим свой, человеческий организм. Конечно, чужеродные белки, которые мы употребляем в пищу, не могут расщепиться на составные части мгновенно - процесс происходит постепенно, по мере продвижения по пищеварительному тракту. Некоторые крупные белки, содержащиеся в нашей пище, способны вызвать аллергическую реакцию у чувствительных к ним людей.
Аллергия - это сбой в работе нашей иммунной системы, призванной распознавать чужеродные белки из оболочек болезнетворных бактерий и вирусов, а также некоторые токсины. В норме, если в организм через слизистые оболочки или ранки в коже внедряются «чужие» белки (антигены), иммунная система вырабатывает ответ - специальные антитела, а также некоторые вещества, например, гистамин. В результате этого ответа антигены нейтрализуются и выводятся из организма - таким образом мы защищаемся от болезнетворных микроорганизмов и токсинов.
Иммунная система большинства людей не распознаёт белки, содержащиеся, допустим, в пище, как опасные и чужие. Однако у некоторых людей иммуная система гиперчувствительна и отвечает на контакт организма не с болезнетворными организмами, а с белками, находящимися в пище, пыльцой или пылью. Подобный ответ называется аллергией, а если он спровоцирован приёмом продуктов питания - пищевой аллергией.
Пищевую аллергию могут вызывать самые разные продукты, не только незнакомые и экзотические для нашего организма, как, например, завезенное в Европу совсем недавно киви, но и широко употребляемые - например, очень популярная в Японии соя, или арахис в США - аллергия на него настолько сильна, что если чан, в котором обрабатывался арахис, не очистили и обрабатывали в нём позже какие-нибудь конфеты, то люди с аллергией на арахис могут отреагировать на эти конфеты. Видели надпись «может содержать следы ореха» на упаковке чистого горького шоколада? Рискну предположить, что это производитель-кондитер, у которого один чан на все сладости, предупреждает людей, гиперчувствительных к ореху, о возможной аллергии.
Широко известен случай, когда аллергию вызвал ГМ-продукт. Компания Pioneer Hi-Bred International произвела на свет ГМ-сою со встроенным геном «бразильского ореха» - растения бертолетии высокой. Дело в том, что соя сравнительно бедна аминокислотой метионином, и с целью повысить питательные свойства бобов в неё был встроен ген богатого метионином белка из бертолетии. Этот белок «бразильского ореха» является сильным аллергеном, и, синтезируемый в ГМ-сое, он также вызвал аллергические реакции у чувствительных к «ореху» людей. И хотя новый сорт сои был предназначен для кормления животных, производитель снял растение с производства, опасаясь, что кормовую сою могут перепутать с продовольственной. (http://www.pioneer.com/biotech/brazil_nut/default.htm)
Аллергия была вызвана белком «бразильского ореха» у чувствительных к нему людей. Точно так же у них возникала аллергическая реакция на обычные «бразильские орехи», как если бы они съели их целиком или в виде добавок к торту или печенью. В данном случае виной всему был сильный аллерген - белок «ореха», и не важно, какого происхождения. То, что он синтезировался в растении ГМ-сои, а не в родной бертолетии, для развития аллергической реакции не имеет никакого значения.
Избегать аллергической реакции - значит избегать продуктов, на которые у человека аллергия. Но аллергик может запросто встретиться с незнакомым доселе белком где угодно, и в самых обычных, не ГМ-продуктах: сейчас в Россию активно импортируются экзотические фрукты, морепродукты и так далее.
Вся ГМ-продукция, выпускаемая на рынок, проходит обязательные тесты на пригодность, в их числе - тест на аллергенность. В этих тестах исследуется максимально доступное количество белков-аллергенов, известных на данный момент. Стоит лишь надеяться, что новые пищевые продукты, полученные без применения ГМ-технологий, исследуются столь же тщательным образом.
Стоит ли бояться ГМ-продуктов как потенциальных аллергенов? Противники ГМО любят приводить пример с белком «бразильского ореха», представляя всё таким образом, что человеку кажется, что вся ГМ-продукция не проходит проверок и мы можем встретиться с неизвестными аллергенными белками в продуктах, выпущенных на рынок. Однако, по-видимому, ГМ-продукты не опаснее обыкновенных, полученных в результате селекции, и даже менее опасны - например, показано, что содержание аллергенного белка риса в нескольких трансгенных сортах было существенно ниже, чем в традиционном рисе.
Очевидно, что для аллергика важно знать белковый состав продукта, а не генетическое происхождение белков. Вот если бы на упаковке с ГМ-продуктом было указано, какие белки там содержатся, нет ли среди них нехарактерных… А ведь такой маркировки часто не хватает и на традиционной продукции, полученной без применения техники ГМ - а вы всегда уверены, что при изготовлении торта не использовался порошок арахиса или в состав «крабовых» палочек не входит мясо рыбы, на которую у вас аллергия?
ОПАСНОСТЬ УПОТРЕБЛЕНИЯ ГМ-ПРОДУКТОВ В ПИЩУ: ПРОБЛЕМА ТОКСИЧНОСТИ?
Очень часто ГМ-продукты обвиняют в возможной токсичности. Истории о том, что «100 крыс накормили трансгенной картошкой и они умерли от рака» переписываются из одной газетной публикации в другую, при этом никаких ссылок на научные исследования обычно не даётся, что всегда настораживает.
В связи с этим подробно рассмотрим историю получения и безопасность при использовании в пищу трансгенного картофеля, модифицированного геном эндотоксина (Bt), взятого из бактерии Bacillus thuringiensis, и вследствие этого являющегося устойчивым к основному вредителю - колорадскому жуку.
Использование Bt-токсина в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями имеет долгую историю. Задолго до того, как был клонирован соответствующий ген и получены первые трансформанты картофеля, несущего этот ген, Bt использовался на полях в распыленном виде. Причем, использовался не индивидуальный Bt, а целые клетки бактерии Bacillus, продуцирующие этот токсин. Bt сам по себе не является токсичным для млекопитающих. Но геном Bacillus несет ряд генов, кодирующих другие токсины, имеющие потенциальную опасность для человека, способные вызывать диарею, разрушение почек и печени. Таким образом, использование целых клеток Bacillus в качестве инсектицидного агента на полях несет гораздо большую потенциальную угрозу для человека, нежели культивирование трансгенного картофеля с заведомо нетоксичным индивидуальным геном устойчивости. Были проведены эксперименты на мышах, которым давали в пищу клубни обычного картофеля, картофеля, выращенного при опрыскивании Bt, и трансгенного картофеля, несущего ген Bt. Результаты показали, что диета из трансгенного картофеля практически не отличалась от диеты из обычного картофеля по физиологическому воздействию. В то же время, диета из картофеля, опрысканного Bt, вызывала сильные изменения морфологии клеток печени и некоторые другие отклонения. Кроме того, Bt в своем "нативном" виде разрушается на свету. Поэтому для обеспечения его инсектицидных свойств на полях в течение продолжительного времени необходимо регулярное распыление препарата в значительных количествах.
Помимо этого, генетическая конструкция, примененная для модификации растения, построена таким образом, что Bt после синтеза в клетках направляется в основном в листья растения, которые не поступают непосредственно в пищу человека. В клубнях картофеля Bt все же присутствует, но в следовых количествах. Концентрации Bt в потребляемых частях растения таковы, что если бы даже этот белок был токсичен для человеческого организма, для того чтобы получить дозу, достаточную для отравления, одному взрослому человеку требовалось бы съесть около 500 кг сырого картофеля за день.
Таким образом, анализ ситуации с Bt-картофелем говорит о преимуществе использования трансгенного сорта перед традиционными методами.
Трансгенные растения, модифицированные генами устойчивости к насекомым-вредителям, несколько раз становились причиной громких скандалов.
Участником одного такого скандала стал тоже трансгенный картофель. В 1998 году британский учёный Арпад Пуcтаи (Arpad Pusztai) выступил в популярной телевизионной передаче. Пуштаи работал с картофелем, в который был вставлен ген из подснежника. Картофель был устойчив к насекомым-вредителям. В телепередаче Пуcтаи заявил, что он кормил крыс этим картофелем, и обнаружил болезненные изменения в их организме, нарушения функции некоторых органов и нарушения иммунитета, и сделал вывод, что трансгенная пища опасна для здоровья.
Подобное заявление переполошило общественность. Люди, не имеющие специального образования, привыкли верить учёным на слово, а ведь для того, чтобы сделать подобный вывод, необходимо сначала доказать, что эксперимент был проведён корректно. Диета, состоящая из сырого картофеля - необычная пища для грызунов, изменения в организме могут быть вызваны просто сменой пищевого рациона. Кроме того, кормление сырым картофелем - не самая лучшая модель для изучения питания людей, которые в сыром виде его не употребляют. Как проводилось кормление, в каких дозах? Каким образом измерялись изменения в исследуемых организмах у испытуемой и контрольной групп? А ведь в статье для научного журнала подобные тонкости, позволяющие судить о чистоте эксперимента, обязательно должны быть описаны, без этого статью просто не принимают в печать - строгие рецензенты возвращают рукопись автору с просьбой доработать.
Арпад Пуcтаи был уволен с работы через два дня, его руководство заявило, что подобное поведение не может соотвествовать облику настоящего учёного. Противники ГМО объяснили увольнение тем, что биотехнологические компании решили убрать со своего пути борца за правду, и до сих пор в различных ссылках ГМО-оппонентов Пуcтаи проходит как пострадавший герой.
Скандал, однако, разгорелся, и группы из нескольких учёных проверили результаты его экспериментов. Пуштаи обвинили в плохой подготовке эксперимента и недостаточной статистике, а также отсутсвии необходимых контролей. Вскоре известный медицинский британский журнал The Lancet опубликовал статью Пуcтаи с результатами экспериментов. Вместо громких утверждений в ней указывалось, что при питании трансгенным картофелем у крыс произошли некоторые изменения в пищеварительном тракте.
Статья была подвергнута жёсткой критике со стороны специалистов. В том же журнале были опубликованы рецензии, в которых Пуcтаи обвинялся в плохой подготовке эксперимента: питание крыс, которых кормили трансгенным картофелем, и питание крыс, которых кормили обычным картофелем, не было сбалансировано по количеству потребляемого протеина, а изменения в кишечнике у животных могли быть вызваны переходом на новую диету, так как контрольных замеров подобных изменений у контрольной группы не проводилось.
Однако, противники ГМО об этом предпочитают умалчивать. Любому уважающему себя движению, не важно за что или против чего, требуется свой Александр Матросов, или, на худой конец, Павлик Морозов. Поэтому противники ГМО гордятся учёным, угнетенным в тяжкой борьбе с биотехнологическими корпорациями, и винят всех в том, что Пуcтаи не дают работать, он не может повторить и улучшить свой эксперимент. Подобных героев, авторов скандальных заявлений об опасности ГМ-продуктов в интернете и популярных изданиях, предостаточно - однако в большинстве случаев они либо не подписываются, либо «скрываются в подполье».
В такого рода заявлениях обычно не уточняется, что эксперименты по исследованию безопасности производятся в обязательном порядке при тестировании ГМ-продукта перед выпуском на рынок. Трансгенные картофель, томаты и кукурузу испытывают на подопытных крысах и мышах, чтобы выявить возможные токсические эффекты, и это обязательный этап при проверке продукта на пищевую пригодность.
Например, в России экспертизой пищевых продуктов занимается Научно-исследовательский институт питания (Головной испытательный Центр Минздрава России), а также Институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова и Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана. Медико-генетическая оценка пищевых продуктов осуществляется Центром "Биоинженерия", а также Медико-генетическим Научным Центром, результаты исследований публикуются в журнале «Вопросы питания», и из них можно заключить, что изменения, возникающие при переводе крыс на новую диету с употреблением ГМ-продуктов, укладываются в физиологическую норму. Так же проверкой ГМ-растений занимаются институты, принципиально независимые от их производства: Институт биологической защиты растений в Краснодаре, Институт защиты растений в Санкт-Петербурге и Институт фитопатологии в Московской области. Вопросами безопасности ГМ-продукции также занимается технический комитет «Биологическая безопасность пищевых продуктов, кормов и товаров народного потребления и методы ее контроля» при Институте Физиологии Растений им. К. А. Тимирязева.
ОПАСНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ ГМ-ОРГАНИЗМОВ В ПРИРОДЕ: УГРОЗА ЭКОЛОГИИ?
ГМ-огранизмы, в частности, растения, выращиваемые в открытом грунте, несомненно взаимодействуют с окружающими их организмами. Может ли такое взаимодействие нарушить экологическое равновесие?
Как правило, в первую очередь в нанесении ущерба окружающей среде обвиняют растения, вырабатывающие токсины для защиты от насекомых-вредителей - например, устойчивый к колорадскому жуку трансгенный картофель, вырабатывающий Bt-токсин. Гипотетически возможность нанесения урона окружающей среде существует, однако по сравнению с ядохимикатами, употребляемыми в сельском хозяйстве, ГМ-растения не только менее токсичны, но и обладают значительными преимуществами.
Следует помнить, что колорадский жук обеспечивает потерю до 40% всего урожая картофеля ежегодно. Эффективных средств борьбы с означенным насекомым не существует. По сути, до 80% всего картофеля в России производится на частных хозяйствах, что предполагает неравную борьбу фермеров с жуком, в которой последний неизменно побеждает численностью в совокупности с непомерным аппетитом. Использование ядохимикатов по сравнению с выращиванием устойчивых к жуку ГМ-растений наносит несопоставимо больше вреда экологическому равновесию, поскольку химпрепараты, во-первых, применяются, как правило, безрецептурно в гигантских количествах; во-вторых, не отличаются избирательностью действия, а, следовательно, наносят вред не только растениям других видов, но и животным, а в конечном счете, и человеку; и в-третьих, загрязняют грунтовые воды - единственный чистый источник питьевой воды для всех нас. По-видимому, использование в сельском хозяйстве сорта картофеля, устойчивого к жуку, поможет значительно улучшить экологическую ситуацию.
Экологическая безопасность другого трансгенного растения была доказана в истории с бабочкой-монархом. В 1999 году кукурузу, содержащую в себе ген Bt-токсина, специфически защищающего растение от кукурузного мотылька, обвинили в сокращении популяции бабочки-монарха, личинки которой питаются листьями с пыльцой трансгенных растений. Новость, опубликованная в заметке в авторитетном журнале Nature, быстро разнеслась по миру, биотехнологическим компаниям был нанесен ущерб, кукурузу запретили ввозить в Европу и ввели ограничения на её выращивание в США.
В 2001 году Национальная академия наук США опубликовала результаты двухлетних исследований ряда университетов США и Канады, проведенных под эгидой Министерства сельского хозяйства США. Заключение гласило, что пыльца Вt-кукурузы не опасна для личинок бабочки-монарха. А вот от широко применяемого на кукурузных полях ядохимиката цихалотрин-l-инсектицида численность их действительно сокращается.
Гринпис подал судебный иск, но Верховный суд США постановил, что у полезных насекомых больше шансов выжить на Bt-растениях, нежели когда поля обрабатываются пестицидами. Количество же применяемых инсектицидов в мире только из-за выращивания Вt-хлопка сократилось на 33 тысячи тонн. А всего в 2001 году в США выращивание трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и насекомым, позволило уменьшить использование ядохимикатов на 20,7 тысячи тонн.
Другая проблема, вызывающая опасение у противников трансгенных растений, заключается в теоретической возможности переноса измененных генов в близкородственные виды диких растений. Здесь нужно отметить, что обмен генной информацией между культурными сортами, полученными с помощью традиционных методов селекции и искусственно выращиваемыми на полях, и их дикими родственниками происходит так же давно, как и собственно использование самих сортов. Это происходит при переопылении диких растений пыльцой родственных им культурных видов. Однако, для того, чтобы какой-то ген закрепился в популяции и передался потомкам, необходимо, чтобы он обеспечивал организму определенное селективное преимущество при размножении. С точки зрения научной логики ген, обеспечивающий, например, выживание растения на поле при обработке его сельскохозяйственным гербицидом, для выживания в дикой природе ценности не представляет и вряд-ли закрепится в популяции. Кроме того, на данный момент методы генной инженерии позволяют конструировать трансгенное растение таким образом, что модифицированные гены вообще не попадают в пыльцу, или пыльца ГМ-растения нежизнеспособна в природе.
Применение ГМ-растений в сельском хозяйстве может принести реальную пользу окружающей среде. Выращивание более продуктивных и неприхотливых трансгенных растений позволит увеличить урожайность без территориального расширения полей, сохраняя тем самым леса от вырубания под сельскохозяйственное и промышленное использование. Однако, нужно помнить, что при повсеместном внедрении трансгенных сортов существует опасность так называемой монокультуризации - многочисленные разнообразные сорта сельскохозяйственных растений будут вытеснены с рынка одним или двумя улучшенными трансгенными. В данном случае необходимо объективно и с различных точек зрения оценивать преимущества и недостатки сортов, прежде чем заменять одни на другие. Но это проблема общей селекции, а вовсе не технологии производства ГМО.
Хотелось бы обратить внимание читателя на некоторые аспекты экологически безопасных в широком понимании технологий производства органической пищи, при котором полностью отказываются от применения ГМ-сортов, ядохимикатов, химических удобрений, а на полях используется ручной труд. Органическая продукция производится старыми, малоэффективными методами, что повышает ее стоимость в несколько раз по сравнению с продукцией, производимой с применением современных технологий. Такой способ выращивания сельскохозяйственных растений хорош при необходимости получения сравнительно небольшого урожая на собственной грядке или в небольшом частном фермерском хозяйстве - однако, если требуется вырастить количество риса или кукурузы, необходимое для того, чтобы прокормить население Китая, Индии или Африки, мощностей органического сельского хозяйства явно не хватит.
(продолжение следует)