Генетически модифицированный организм (ГМО) — организм, гены которого изменил человек при помощи методов генной инженерии. Учёные связывают с ними решение множества глобальных проблем, от голода до излечения болезней. Однако развитие технологий генной модификации встречает отпор: люди сомневаются в безопасности ГМО-продукции и задаются этическим вопросом — имеет ли человек право вмешиваться в фундаментальные основы жизни?
Простыми словами, все признаки живых организмов определяются их генами. В генах «записаны» цвет, размер, устойчивость к болезням и многое другое. Если представить каждый отдельный ген в виде буквы, информация о нас будет записана в виде слов и предложений.
Гены каждого живого организма меняются. От родителей организм перенимает определённую комбинацию букв — так и передаются признаки. Например, кукуруза может быть с крупными или мелкими зёрнами. Из урожая человек выбирает растения с крупными зёрнами и засевает поле ими.
И так с каждым новым урожаем. Повторить это на протяжении 7000 лет — и вы получите растение с генами, которые несут нужные вам признаки. Этот процесс называется селекцией, он основан на естественной изменчивости генов организма.
Представьте, что у вас есть генератор, который каждый раз выдаёт 6 случайных букв при нажатии. Ваша задача как селекционера — нажимать на кнопку и перебирать комбинации, пока буквы не сложатся в слово «счастье».
Если же мы не будем ждать, когда нужный нам ген появится случайно среди разнообразных потомков, а целенаправленно вставим его в геном, в результате получится генно-модифицированный организм. Вставленные гены могут принадлежать к тому же виду, а могут быть взяты у других организмов (например, гены кукурузы встраиваются в геном риса).
Кто и когда придумал ГМО
- 1940-е гг. XX века. Учёные доказали, что ДНК несёт генетическую информацию. С этого момента они начали активно изучать гены, способы передачи наследственных данных, а также связи генома (набора генов определённого организма) и признаков живого организма.
- 1970-е гг. Учёные создали трансгенные бактерии, «подсмотрев» у природы способы передачи генов от одного организма к другому (так умеют делать, в частности, Agrobacterium, бактерии, меняющие геном растений. Именно с их помощью учёные позднее стали трансформировать геном других организмов). В это время генно-модифицированные организмы начинают использовать в медицине для синтеза гормонов, вакцин и антител. Применение ГМО в этой сфере не встретило протеста или опасений в общественном сознании.
- 1980-е гг. Создание первых трансгенных растений с применением агробактерий.
- 1990-е гг. Компания «Монсанто» из США начала выращивать ГМО в коммерческих целях. Преимуществами нового метода было более быстрое получение необходимого сорта (1–3 года против 10 лет в случае селекции), возможность целенаправленного контроля признаков растения, улучшение урожайности, питательных качеств, формирование устойчивости к холодам, вредителям и болезням.
Именно появление и распространение генно-модифицированных растений обеспокоило общественность, что выразилось как в обывательских страхах, так и в законодательстве государств.
Как создают ГМО
Рассмотрим подробнее, как происходит генетическая модификация организма. Сама по себе изменчивость генома — свойство любого живого организма: окружающая среда меняется, меняются и организмы, адаптируясь к ней. В природе существуют разные способы переноса генов:
- вертикальный — перенос генов от старшего поколения младшему: родители передают свой генетический материал, который проявляется у потомства в разных комбинациях. Этот способ применяется у организмов, использующих половое размножение (грибы, растения, животные).
- горизонтальный — перенос генов от одного организма другому. При этом организмы могут принадлежать к разным видам. Данный способ «практикуют» бактерии, некоторые из них могут брать наследственный материал даже из окружающей среды.
Именно это свойство бактерий и использовали учёные для трансформации генома организмов. Например, агробактерии в природе способны менять геном растений. Делают они это благодаря Т-плазмидам — молекулам ДНК, которые могут встраиваться в геном другого организма. В естественной среде плазмиды бактерий попадают в ДНК растений, вызывая изменения свойств растения, учёные же могут «заменить» признак, заносимый в организм на Т-плазмиде.
В лаборатории биоинженеры выделяют или синтезируют плазмиду с нужными генами. Далее они «подсаживают» плазмиды к бактериям: оказавшись в специальных условиях, бактерии встраивают плазмиды в свою ДНК. В результате учёные получают культуру клеток, несущих в себе нужный генетический признак. После бактерии запускают к нужному организму, и они внедряют в его геном плазмиды.
Другими словами, агробактерии выполняют роль курьера — принимают нужные гены и доставляют их в организм.
Такой способ применяется уже более 40 лет. Но генная инженерия не стоит на месте, и появился новый метод редактирования генома — CRISPR-Cas. Его работа основана на способности бактерий модифицировать свой собственный геном: встраивать в свою ДНК плазмиды, а потом и внедрять их в ДНК другого организма. Система действует как ножницы, вырезая нити ДНК и удаляя вредный генетический материал.
CRISPR уже сейчас называют прорывной технологией. Например, в области сельского хозяйства можно скорректировать гены, которые улучшат качество растений и животных, сделать их менее уязвимыми к трудным климатическим условиям и болезням.
Учёные видят много возможностей применения CRISPR в медицине – технология может уничтожать раковые клетки, участки ДНК, отвечающие за врождённые заболевания, а также ДНК вирусов (что позволит бороться с ВИЧ и другими инфекциями).
Есть даже случай редактирования генома человека. В 2018 году китайский учёный Хэ Цзинькуй заявил, что редактировал ДНК двух девочек-близнецов, сделав их устойчивыми к ВИЧ с помощью CRISPR. Правда, эффективность проведённой манипуляции не была подтверждена (личности девочек не раскрываются), а сам учёный оказался в тюрьме, ведь генное модифицирование эмбрионов человека запрещено по всему миру.
Где и как используют ГМО
Сейчас технологии ГМО применяют в различных сферах жизни.
- Сельское хозяйство — выращивание генно-модифицированных растений с улучшенной урожайностью и свойствами.
- Медицина и фармакология — синтез белков для создания вакцин, антител, гормонов (инсулин). Белки, полученные от генно-модифицированных организмов, используются для лечения таких болезней, как рак, ревматоидный артрит, рассеянный склероз, анемия, диабет.
- Экология — получение штаммов бактерий, способных разрушать токсичные вещества, например, нефтяные пятна в море или соли тяжёлых металлов в почве.
- Промышленность — ГМО используются в качестве «биореакторов» , производящих различные вещества, например, этанол или биодизель для топлива, ароматизаторы и вкусовые добавки.
Есть и более экстравагантные проекты . Например, выведение породы коз с геном паука. Молоко этих коз содержало вещества паучьего волокна и могло использоваться для получения прочных волокон и тканей, скажем, для изготовления бронежилетов.
Плюсы и минусы ГМО
Вокруг использования ГМО не утихают споры. Рассмотрим, какие аргументы приводят сторонники и противники генной инженерии.
Какие преимущества есть у ГМО?
- Возможность решить проблему голода. Модифицируя гены, можно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур и создать сорта, устойчивые к гербицидам, болезням, вредителям, а также неблагоприятным погодным условиям. Это позволит обеспечить продовольственную безопасность как для отдельных стран, так и для мира в целом.
- Улучшение свойств организмов. ГМО-продукты можно обогатить полезными веществами. Пример: разработка сорта риса с повышенным содержанием витамина А (точнее, его предшественника, бета-каротина, который преобразуется в витамин уже в организме), сортов фруктов и растений, богатых антиоксидантами (веществами, препятствующими старению организма). Более того, в новых сортах можно снизить содержание вредных веществ, например, аллергенов и ядов.
Технологии генной инженерии позволяют воздействовать на признаки ГМО-культур точечно, внедряя полезные признаки, удаляя вредные и не теряя вкусовых и ароматических свойств продуктов (кстати, «пластиковые» помидоры на полках магазинов — результат селекции, а вовсе не генной инженерии).
- Уменьшение вредного воздействия сельского хозяйства на окружающую среду. Использование ГМО, устойчивых к насекомым и болезням, позволит применять меньше инсектицидов, антибиотиков и прочих веществ, негативно влияющих на состояние человека и окружающей среды. Улучшенные сорта растений и породы животных будут требовать меньше удобрений и пищевых добавок, которые также попадают в почву и воду и приводят к экологическим проблемам.
Какие опасения вызывает применение технологий ГМО?
- Возможность передачи «генетического мусора» генно-модифицированным организмам, то есть наследования случайных признаков, которые могут нести потенциальную опасность для человека.
- Существует вероятность скрещивания генно-модифицированных организмов с природными обитателями. Результаты подобного скрещивания могут быть непредсказуемыми.
- Снижение биологического разнообразия. Предполагается, что новые сорта растений и породы животных, окажутся слишком «сильными» и вытеснят диких «сородичей», что приведёт к исчезновению некоторых видов.
Значительная часть опасений основана на предпосылке, что всё естественное является полезным, а искусственно созданное — вредоносным. С этой точки зрения селекция представляется как более естественный способ выведения новых культур, а работа генных инженеров — созданием монстра в лаборатории.
При этом не упоминается, что среди методов селекции практикуется не только скрещивание, но и обработка мутагенными факторами, чтобы стимулировать изменчивость: например, обработка химикатами или радиоизлучением. Звучит, как что-то на неестественном…
Проблема разработки и распространения ГМО-продукции обсуждается не только биологами и специалистами по сельскому хозяйству, но и рождает жаркие дискуссии в среде политиков, общественных деятелей и даже философов. Ведь использование ГМО поднимает этические вопросы. Внесение изменений в само основание жизни — геном — вызывает беспокойство у людей: многие полагают, что учёные «играют в Бога» , не осознавая последствий.
Тем не менее научные исследования не выявили прямой зависимости негативных эффектов на здоровье и употребления в пищу ГМО.
Учёные продолжают изучение этой темы — сейчас им важно рассмотреть эффекты от употребления ГМО в нескольких поколениях, чтобы исключить отложенные негативные последствия.
ГМО с точки зрения закона
Позиция разных стран по отношению к ГМО различается. На данный момент ГМО-продукция официально разрешена к выращиванию в 29 странах мира.
Лидеры по использованию ГМО-культур:
1. США.
2. Бразилия.
3. Аргентина.
4. Канада.
5. Индия.
6. Парагвай.
7. Китай.
8. Южная Африка.
9. Пакистан.
10. Боливия.
Самыми популярными генно-модифицированными культурами являются линии кукурузы, сои, картофеля, хлопка и рапса. Выращивание ГМО запрещено в 38 странах. К ним относятся многие страны Европейского союза (Франция, Италия, Польша, Швейцария, Германия и др.), страны Латинской Америке (Боливия, Перу, Венесуэла) и Азии (Япония).
При этом импорт ГМО-продуктов во многие из этих стран разрешён, с обязательной проверкой на безопасность и указанием на упаковке, что продукт содержит ГМО.
Выращивание в России ГМО-культур запрещено . Разрешены импорт и использование такой продукции при условии государственной регистрации линий (сортов). Если содержание генно-модифицированных организмов в продукте выше 0,9%, производитель обязан нанести маркировку на упаковку.
Требование было введено в 2018 году. Мера должна помочь потребителям делать осознанный выбор при покупке продуктов.
В России обращение ГМО регулируется:
- Федеральным законом от 05 июня 1996 года No 86-ФЗ (ред. от 19 июня 2011 года) «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности»;
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2001 года № 120 «О государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов»;
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 сентября 2013 года № 839 «О государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов, предназначенных для выпуска в окружающую среду, а также продукции, полученной с применением таких организмов или содержащей такие организмы»;
- Федеральным законом от 3 июля 2016 года № 358 «О внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ в части совершенствования государственного регулирования в области генно-инженерной деятельности».
Сейчас в России зарегистрировано более 25 линий ГМО: лидеры — соя и кукуруза, а также рис и сахарная свёкла. Также в России имеют регистрацию два сорта ГМ-картофеля: «Елизавета» и «Луговской» . Три четверти россиян считают ГМО опасными для человека. В частности, почти половина уверены , что продукты с ГМО могут спровоцировать заболевание раком.
Этими страхами пользуются маркетологи, повышая цену на продукт с указанием «Не содержит ГМО» — притом, что у этого продукта может вовсе не быть генно-модифицированного аналога. Особенно комично такая маркировка смотрится на упаковке воды, соли или соды.
Пример упоминания на «Секрете»
«В Китае есть "негативный список" — области, куда иностранцы не могут инвестировать. В него входят СМИ, традиционная китайская медицина, военная отрасль, ГМО-продукция и т. д.».
(Из интервью с китаистом Алексеем Масловым.)
