От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день - Анастасия Волчок

Остаются еще общественные опасения по поводу влияния ГМ-растений на биосферу, но до сегодняшнего дня все они беспочвенны. Если следовать существующим рекомендациям, в частности не высаживать модифицированные виды в центрах происхождения их диких родственников, вытеснить другие растения из их ареалов они не смогут. Новые сорта с измененным геномом «успешны» не потому, что агрессивны или отличаются инвазивностью, а потому, что приносят пользу человеку: удобны в выращивании, питательны, неприхотливы и т. д. Поэтому, даже если зеленые ГМО и выйдут за пределы полей, они, скорее всего, просто займут свою скромную нишу наряду с другими растениями. Экологические риски при этом рассчитываются для каждого нового ГМ-сорта. Все промышленные биоинженерные растения подвергаются мониторингу, за ними долго наблюдают, проверяя, вредят ли они другим сортам и видам, насекомым или почвенным микроорганизмам. И пока результаты всех подобных экспериментов не дают повода для беспокойства[18].

К тому же сами компании, продающие ГМ-семена, совершенно не склонны выпускать их «на волю». Чтобы фермеры не могли сами запасать семенной материал и находились в зависимости от биотех-гигантов, в США при поддержке Министерства сельского хозяйства еще в 1990-е гг. была разработана технология «терминатор», или GURT – genetic use restriction technology[19]. Ее идея в том, чтобы сделать семена «одноразовыми». В их ДНК вшита последовательность-предохранитель, которая не дает привнесенным генам считываться. И вырезается эта последовательность только после обработки специфическим биологическим веществом-активатором, которое наносят на семена перед продажей. Если посадить такие растения и попытаться их размножить, плоды появятся, но особенностей генетически модифицированного сорта не сохранят. Другая разновидность GURT еще радикальнее: при ее использовании семена в растениях получаются стерильными – из них вообще ничего нельзя вырастить.

Хотя «терминатор» призван в том числе контролировать распространение генетически модифицированных посадок, на Monsanto и ее коллег в связи с GURT, когда метод только появился, обрушилось немало критики. Он был воспринят как проявление беспрецедентной жадности со стороны больших корпораций. В то же время стоит признать, что покупка обычных F1-гибридов мало чем отличается от использования «терминатора». При желании семена гибридов первого поколения можно прорастить, но, согласно второму закону Менделя, они не дадут потомков с устойчивыми сортовыми качествами: наследственные признаки расщепятся, перемешаются и результат не сможет удовлетворить ни одного растениевода.

То, что ГМО меняются и становятся все более изученными и понятными, неизбежно влияет на рынок. Постепенно даже с учетом живучести укрепившихся негативных стереотипов отношение к сельскохозяйственным ГМ-растениям на уровне правительств становится все более лояльным. При оценке безопасности новых сортов регуляторы начинают исходить не из технологии их создания, а из состава продуктов. Если в растении нет ничего вредного и оно не синтезирует несвойственных ему чужеродных белков – значит, и контролировать его не нужно. Согласно обновленному законодательству в США, Канаде, Австралии, Японии, Китае и ряде других стран к продуктам редактирования, в которые не вносились чужеродные гены, больше не применяются ограничения, актуальные для трансгенов[20]. То есть, если из генома растения всего лишь удален ненужный ген или произведена небольшая замена нуклеотидов, ГМ-растением оно не считается[21].

Где-то ослабление законов происходит быстро, где-то – медленно. В некоторых государствах, включая Россию, законы довольно строги. Выращивать ГМ-культуры в нашей стране можно только на опытных участках, а для ввоза разрешены лишь отдельные линии модифицированных растений (всего 28), среди которых кукуруза, картофель, соя, сахарная свекла и рис. Чтобы получить допуск на ввоз, сорта проходят проверку: их безопасность исследуют на крысах в течение полугода.

В результате такой разницы в запретах примерно 98% всех ГМ-растений выращивается всего в 10 странах. Этот перекос, с одной стороны, выгоден государствам, активно развивающим генетическую селекцию, а с другой – позволяет остальным регионам искать собственные точки роста. В частности, Россия, дав ГМО зеленый свет, могла бы заработать на экспорте ГМ-картофеля или пшеницы, тем более что российскими учеными уже разработан картофель, устойчивый к колорадскому жуку[22]. Но пока этого не произошло, наш рынок остается привлекательным для органик-производителей.

Эпигенетика: как повлиять на ДНК, не разрезая ее

Одним из самых молодых направлений работы для селекционеров стали подходы эпигенетики – науки об управлении работой генов[23]. Дело тут в том, что производство белков внутри клеток зависит не только от самой ДНК, но и от множества других факторов. Это значит, что свойства организмов могут меняться даже тогда, когда их ДНК остается прежней, а меняется лишь эффективность ее считывания. Конечно, ученым хочется овладеть методами такого влияния на геном. Это даст возможность получать лучшие образцы растений без изменения последовательности нуклеотидов в ДНК.

Как это работает? Представим, что вам нужно перед экзаменом повторить конспект, но времени у вас на это пять минут, не больше. За такой срок все лекции никак не прочесть, поэтому вам остается сосредоточиться на главном – на тех абзацах, что вы сами выделили маркером или красивой закладкой. Так и живая клетка производит те белки, чьи гены открыты для считывания. Только «закладками» в ее конспекте служат не цветные наклейки, а, например, метильные группы (CH3–), и отмечает она ими не самое важное, а то, что читать не нужно[24]. Когда ДНК метилируется, обзаводясь новыми «украшениями» в виде CH3-групп, фермент, отвечающий за постройку мРНК, не узнает ее и не может найти начало кода, откуда следует читать. А нет мРНК – нет и белка. Получается, что ген есть, но он как бы выключен.

Метилирование ДНК у растений и животных – вполне естественный процесс. И что интересно, он не всегда работает как выключатель. Иногда после метилирования определенных участков генома синтез белков, наоборот, резко возрастает (тогда молекулярная «закладка» работает так же, как и бумажная: помогает найти нужную строчку). Люди и это научились использовать: изменяя метилирование ДНК, можно увеличить активность генов, отвечающих за производство растением запасных белков, в том числе увеличить «белковость» зерна пшеницы. Снижение уровня метилирования приводит также к наследуемому признаку карликовости у риса. Карликовый рис хорош тем, что не прилегает к земле.

Теперь предположим, что ген у нас вполне рабочий. Но и тут совсем не обязательно его прочтение закончится синтезом белка. Как мы помним, превращение последовательности ДНК в белок – это своеобразная система двойного шифрования: на основе ДНК сперва создается молекула матричной РНК, а уже она становится образцом для сборки протеина. И вот эта матричная РНК может быть разрушена в цитоплазме