Приложение — Коммерсантъ Наука (117996)

На конференции «Редактирование генома человека», которая проходила 27–29 ноября в Гонконге, китайский исследователь Цзянькуй Хэ объявил о рождении двух девочек-близнецов после успешного редактирования генома и об одной развивающейся беременности после пересадки отредактированных эмбрионов. Его сообщение вызвало бурное обсуждение во всем мире, в основном с морально-этических позиций. Но что же было им сделано по существу?

Если коротко, то суть современной технологии геномного редактирования состоит во внесении двуцепочечных разрывов в ДНК с помощью «молекулярных ножниц» — белка CRISPR/Cas9, после чего клетка, залечивая этот разрыв, или вносит случайные мутации, или, используя внесенную исследователем матрицу для репарации, вносит «подсказанные» изменения в геном (подробно метод описан в сентябрьском номере “Ъ-Науки” в статье «Конструирование коровы» ).

Этот метод из-за своей простоты и эффективности находит все большее применение в научных исследованиях, а в Институте биологии гена РАН при поддержке департамента образования города Москвы даже проводятся курсы для школьников и учителей, где они сами разрабатывают систему генного редактирования на основе CRISPR/Cas9. Пользуясь онлайн-сервисами на сайтах ведущих исследовательских центов мира, выбирают ген для нокаута, подбирают оптимальную sgРНК, анализируют наличие сайтов (мест в ДНК) для неспецифичного разрезания.

Этот же метод был использован для редактирования генома и в работе Цзянькуй Хэ.

Научной публикации по общепринятым стандартам он не представил, и обсуждаются здесь только доклад и слайды, представленные на конференции, а также серия его интервью, их предваряющая. Своей целью Цзянькуй Хэ поставил спасение человечества от вируса иммунодефицита человека. Дети, геном которых редактировался, имели повышенный риск инфицирования этим вирусом, поскольку их отец был носителем ВИЧ.

В качестве цели для геномного редактирования был выбран ген CCR5, который копирует многофункциональный белок C-C-рецептор хемокина 5

. Кроме связывания с ВИЧ этот белок участвует более чем в 20 биологических процессах (передача сигнала внутри клетки и между клетками, направленное перемещение клеток, управление воспалительным процессом и т. д.). В 2018 году появились данные, что его отсутствие приводит к развитию рассеянного склероза из-за нарушения контроля над воспалительными процессами в мозге.

У европейцев обнаружена природная мутация CCR5-delta32, которая в гомозиготе обеспечивает устойчивость к ВИЧ. Считается, что возникла она в европеоидном этносе 700 лет назад и быстро распространялась по Европе на фоне древней эпидемии, возможно, чумы. Когда давление отбора ослабло (эпидемии отбушевали), мутация начала вымываться из генома.

С этого момента начинаются биологические вопросы к плану эксперимента (опуская юридические, этические, эпидемиологические).

В данном случае был внесен двуцепочечный разрыв в ДНК раннего эмбриона (на стадии 1–4 бластомеров), что запустило механизм случайного соединения концов ДНК (матрица для направленного восстановления целостности ДНК использована не была).

В результате, как и должно было быть, по месту разрезания произошли непредсказуемые, случайные изменения последовательности ДНК — у одного ребенка делеция одного и вставка четырех нуклеотидов в обеих гомологичных хромосомах, у другого только делеция 15 нуклеотидов в одной хромосоме.

В первом случае после точки мутации будет нарушена аминокислотная последовательность белка, цепочка аминокислот быстро оборвется, как такой укороченный пептид будет себя проявлять в клетке, предсказать невозможно.

Поскольку нарушены обе копии гена, ВИЧ инфицировать эту девочку не будет, но ее дети эту защиту утратят (если их отцом не будет гомозиготный носитель природной или искусственной мутации в этом гене).

Вторая девочка и ее дети чувствительность к вирусу сохранят. Отсутствие 15 нуклеотидов (5 из 352 аминокислот) не приведет к драматичному нарушению в структуре белка, но и не защитит от ВИЧ.

При этом, как, например, в случае массового удаления аппендицитов без всяких на то оснований, в борьбе с одним заболеванием мы провоцируем множество других, о которых и не думали до этого.

С точки зрения генетики научного значения эта работа не имеет, мутация, которую рассчитывал получить Цзянькуй Хэ, в геноме человека известна, и, если поставить задачу, можно за два-три поколения получить внуков-правнуков, гомозиготных по аллелю устойчивости к ВИЧ. При этом, возможно, историческая мутация была не одна, и ее эффект на нарушение тех самых 20 функций белка компенсировался другими мутациями, усилившими другие белки, о которых мы не знаем.

Грубо нарушив систему иммунной защиты человека, мы скорее нанесем вред, чем пользу. При этом использованный вариант CRISPR/Cas9 заведомо генерировал случайные замены в известном месте и, возможно нарушил последовательность ДНК и в других местах генома. На текущем уровне развития науки рано говорить о том, что мы готовы управлять геномом человека, пока генная терапия направлена на восстановление правильной функции гена, а не на нарушение нормально работающего, но кажущегося «лишним».

Алексей Дейкин, кандидат биологических наук, Институт биологии гена РАН

Где производят и как используют ГМО-растения, которые разрешены в России

В России допущены к использованию для производства продуктов питания и кормов для животных 24 ГМО-растения: 12 сортов ГМО-кукурузы, один из них только для корма животных, 2 сорта картофеля и 1 сорт риса только в качестве пищи, 8 сортов сои, их них 1 только в пищу и 1 только для кормов, 1 сорт сахарной свеклы для изготовления пищевых продуктов.

• Зеленый — выращивают, применяют в пищу и как корм некоторые использующиеся у нас ГМО
• Желтый — применяют в пищу и как корм некоторые использующиеся у нас ГМО
• Красный — применяют только как корм некоторые использующиеся у нас ГМО

---

Трансгенные животные, которых уже использует человек

для производства лекарственных белков человека

• трансгенные кролики (С1 ингибитор)
• трансгенные козы (антитромбин)

и в пищу

• трансгенный лосось.

---

Какие препараты для генной терапии используют сейчас

Gendicine (гендицин), аденовирус доставляет белок p53 — противораковый препарат, Китай

Neovasculgen (неоваскулген), плазмида, кодирующая эндотелиальный фактор роста сосудов — препарат против ишемии конечностей, Россия

Glybera (глибера), аденоассоциированный вирус серотип I доставляет липопротеинлипазу — профилактика ферментативной недостаточности, Евросоюз

Eteplirsen (этеплирсен), зкзонскипинг 51 экзона гена дистрофина — лечение дистрофии Дюшенна, США

МИФ О ТРАНСГЕННОЙ УГРОЗЕ | Наука и жизнь

Площади (в млн га), занимаемые трансгенными культурами во всем мире.

Общая площадь насаждений (в млн га) в 2002 году и доля в ней трансгенных растений.

Демонстрация противников генетически модифицированных растений в Лондоне.

Соя — древнейшее культурное растение семейства бобовых.

Этикетка на продуктах, содержащих трансгенную сою.

Маркировки, обозначающие отсутствие генетически модифицированных компонентов в продукте.

Томатное пюре — первый генетически модифицированный пищевой продукт, появившийся в Европе в продаже (в 1996 году).

‹

›

Писать про генетически модифицированные растения сегодня модно, как раньше было модно бороться с пестицидами и нитратами. Кто-то пишет, что эти растения — порождение биологического оружия, кто-то — что экспериментальные мутации опасны для здоровья человека. Ситуация с отношением общества к генетически модифицированным растениям усугубляется еще и невысокой образованностью населения в области биологии: одно слово «трансгенный» вызывает страх. По этому поводу среди ученых-биотехнологов бытует анекдот: «Люди думают, что трансгенная пища вредна тем, что в ней есть гены, а зато в обычных продуктах никаких генов нет».

Эта статья не агитирует за употребление в пищу трансгенных продуктов или за приобретение трансгенных сортов, если они все же появятся в продаже. Пусть этот вопрос решают производители сельскохозяйственной продукции, взвешивая плюсы и минусы новой технологии. Это — небольшой ликбез, чтобы население представляло себе, что такое трансгенные растения и продукты из них, могут ли они быть опасными или нет, и не шарахалось в сторону от упаковок в супермаркете, на которых стоит пометка «содержит генетически модифицированные компоненты».

ЗАЧЕМ НУЖНА ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ

Всю историю сельского хозяйства (около 10 000 лет) человек для своей пользы улучшал животных и растения. Вначале селекция была основана на явлении естественной генетической изменчивости, позже люди научились искусственно создавать комбинативную изменчивость (гибридизация), а в последние десятилетия — и мутационную (мутагенез). Принцип селекции всегда оставался неизменным — отбор ценных генотипов. Результат известен — современные виды капусты совершенно непохожи на своих далеких предков, а початки кукурузы сегодня примерно в 10 раз больше тех, что выращивались 5 тысяч лет назад. К сожалению, кпд селекции очень низок — из тысяч и десятков тысяч исходных растений селекционер выводит всего один-два сорта.

Чем же отличается генная инженерия растений (ГИР) от обычной селекции? При селекции перенос генов осуществляется только между близкородственными растениями, генная инженерия же позволяет перенести в растение гены из любого организма. Для чего это делается? Растения с «чужими» генами приобретают устойчивость к гербицидам, вредителям и патогенам, их плоды способны долго храниться при комнатной температуре, имеют повышенную питательную ценность или другой вкус, и, наконец, они способны синтезировать новые вещества — начиная от лекарств и заканчивая пластиком.

Направленной генетической модификации (трансформации) можно подвергать не только растения, а любые живые организмы. Первые трансгенные микроорганизмы были получены в начале 70-х, а первые трансгенные сельскохозяйственные растения и животные появились значительно позже — в середине 80-х. Трансгенные микроорганизмы, к примеру, широко используются в фармацевтической и пищевой промышленности. Такие препараты, как инсулин, интерферон, интерлейкин, в основном получают генно-инженерным способом. Сегодня с применением методов генной инженерии выпускается около 25% всех лекарств в мире. Некоторые генетически модифициро ванные микробы эффективно перерабатывают промышленные отходы. Трансгенные животные чаще всего используются в качестве биореакторов — продуцентов нужных белков, в основном лекарственных препаратов или ферментов для пищевой промышленности. Например, в России выведена порода овец, вырабатывающих вместе с молоком и фермент, необходимый в производстве сыра. В ближайшей перспективе — использование трансгенных животных в качестве моделей для изучения наследственных заболеваний человека, а также в качестве источников органов и тканей для трансплантологии.

Но вернемся к трансгенным растениям. Современные гербициды значительно эффективнее и экологически безопаснее своих предшественников, но они действуют на всю растительность подряд, не разбираясь, где культурные растения, а где сорняки, поэтому ранее в основном использовались до высадки растений или после уборки урожая. С появлением технологии генетической трансформации стало возможным встраивать в растения гены, которые делают их нечувствительными к таким гербицидам. Таким образом, после обработки гербицидом сорняки гибнут, а трансгенные культуры — нет.

Для придания устойчивости к вредителям чаще всего используется ген Bt-токсина, выделенный из бактерии Bacillus thuringiensis. Препараты этой бактерии уже около 50 лет применяются в сельском хозяйстве в качестве безопасного для людей и животных биоинсектицида, но они быстро теряют активность, и поэтому их доля в мировом производстве инсектицидов составляет менее 2%. Токсин бактерии поражает кишечник вредителей, питающихся растениями, причем с очень высокой специфичностью. При встраивании гена растение начинает вырабатывать токсин самостоятельно. А значит, отпадает необходимость обработки культур опасными химическими инсектицида ми.

В 2002 году 75% всех выращиваемых трансгенных растений содержали ген устойчивости к гербицидам, 17% — ген устойчивости к вредителям и почти 8% — по два гена устойчивости. Но сегодня приоритеты в создании растений, обладающих теми или иными признаками, изменились. Если в 90-е годы в основном работали над растениями, обладающими полезными свойствами для их выращивания, — именно они сейчас и возделываются на полях, — то в настоящее время основной упор делается на улучшение потребительских свойств. По прогнозам, такие улучшенные культуры сменят растения, синтезирующие медикаменты, а их, в свою очередь, — растения-продуценты специфических химических соединений.

Генная инженерия растений развивается очень быстрыми темпами. Первое трансгенное, или генетически модифицированное , растение (ГМР) было получено в 1984 году, а через два года в США и во Франции уже проводились полевые испытания. Площади, занятые трансгенными растениями, стремительно возрастают: с 1,7 млн га в 1996 году, когда началось их возделывание в коммерческих масштабах, до 58,7 млн га в 2002 году, что составляло около 4,5% от всех пахотных площадей в мире. Причем 99% этой площади занимают четыре культуры: соя, хлопок, кукуруза и рапс. По этим растениям картина еще более впечатляющая — в среднем 22% их насаждений занимают трансгенные сорта. В 2002 году в США около 75% хлопка и cои, в Аргентине — 99% сои, в Канаде — 65% рапса, в Китае — 51% хлопка были трансгенными.

ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ РАСТЕНИЯ. КТО ПРОТИВ И ПОЧЕМУ?

Вместе с ростом площадей, занятых ГМР, также набирало силу и движение протеста против этих растений и транснациональных корпораций, предлагающих их. Как правило, организации, выступающие за запрет трансгенных растений, действуют весьма эмоционально, не прислушиваясь ни к каким разумным доводам, имеют соответствующие громкие названия, в которых на все лады обыгрываются слова «биобезопасность» и «экология». Мир тоже, как и следовало ожидать, в отношении ГИР разделился на две части. За: мировой лидер в этой технологии — США и крупнейшие экспортеры сельскохозяйственной продукции — Канада, Аргентина, Австралия и другие; против: отсталые страны с экстенсивным земледелием и, как ни странно, Европа. Сопротивление Европы — один из главных козырей противников ГИР: дескать, европейцы не глупее американцев, а не хотят ни выращивать, ни даже закупать генетически модифицированную продукцию, значит, дело нечисто. В действительности тому есть экономические и политические причины. Первая, но не главная: в настоящее время 95% всех посевов ГМР — это нетипичные для Европы соя, кукуруза и хлопок. В Европе площади, засеянные этими (нетрансгенными) культурами, составляют всего лишь от 0,5% (соя) до 3% (кукуруза) от мировых площадей. Основная же причина в другом. Сельское хозяйство в Европе доведено до совершенства, что привело к кризису перепроизводства: за превышение квот штрафуют, за сокращение площадей доплачивают. Зачем же европейцам нужны более продуктивные ГМР? Совершенство сельского хозяйства в Европе далось европейским государствам в буквальном смысле дорогой ценой: себестоимость европейской аграрной продукции намного выше мировой, а на дотации фермерам уходит около половины всего бюджета Евросоюза. Страны ЕС проводят единую протекционистскую сельскохозяйственную политику, которая давно стала объектом международной критики, особенно стран — экспортеров продовольствия, то есть как раз тех, что приняли генетически модифицированные (ГМ) культуры.

Запрет же на ввоз ГМР европейцы объясняют соображениями биологической безопасности, но страны-экспортеры, в основном США, заявляют, что это только повод для закрытия своих рынков. Представьте, что выращенные в странах третьего мира с благодатным климатом и дешевой рабочей силой трансгенные томаты, способные при обычной температуре храниться 2-3 месяца, самым дешевым морским путем повезут в Европу. Что тогда делать фермерам Италии и Испании, где выращивают 70% всех томатов, производимых в странах ЕС? Сельскохозяйственное лобби в Европе очень сильно, фермеры прекрасно организованы, и потому последствия нетрудно представить. Вот по этим причинам ГМР не пускают в Европу, а совсем не из-за «сознательности» европейцев или опасности трансгенных продуктов питания. Кстати, в «долгоиграющие» помидоры не пересаживают гены животных, впадающих в спячку, как пишут некоторые журналисты. В них всего лишь встроен собственный «помидорный» ген, блокирующий синтез фермента, ответственного за созревание плодов. Никаких новых «непомидорных» белков при этом не образуется.

Таким образом, анти-ГМР кампания в Европе имеет чисто экономическую подоплеку. И весь шум в печати, акции «зеленых», скорее всего, оплачиваются конкурентами производителей ГМР (возможно, «зеленые» даже не осознают этого). Понятно, почему «зеленые» совсем не протестуют против использования генной инженерии в фармацевтике, предпочитая «генно-инженерный» человеческий инсулин, полученный с помощью ГМ-микроорганизмов, «естественному» свиному.

Между прочим, Европа все последние годы все же закупает трансгенную сою (в качестве кормового белка), так как из-за эпизоотии «коровьего бешенства» от традиционно используемой мясо-костной муки фермерам поневоле пришлось отказаться. Более того, мало кто знает, что совсем недавно — в июле этого года — в странах ЕС закончился четырехлетний мораторий на лицензирование новых сортов трансгенных растений. В преддверии этого события в последние 2-3 года в Европе резко возросла интенсивность исследований в области создания новых ГМР, которые весьма дорогостоящи и невозможны без правительственной поддержки. Так что в ближайшее время в Европе следует ожидать появления новых ГМ-продуктов.

Россия же, как всегда, идет своим путем. С одной стороны, появление ГМР у нас в стране должно только приветствоваться. Колорадский жук съедает треть урожая картошки, потери от других вредителей, болезней и сорняков тоже очень велики, а широко применяемые ядохимикаты вредны для здоровья, дороги да и используются зачастую неэффективно. С другой стороны, закон, позволяющий выращивать трансгенные растения, до сих пор не принят. А вот разрабатывать новые трансгенные сорта и закупать генетически модифицированную продукцию разрешено. В Россию ввозят трансгенную сою и кукурузу для использования в пищу или на корм животным, но… выращивать их нельзя.

Средства массовой информации в разных странах также ведут себя по-разному. В отличие от Европы и нашей страны в США дебаты на страницах газет и журналов в основном ведутся не против трансгенных растений и гм-продуктов как таковых, а против недобросовестной деятельно сти отдельных компаний, пытающихся обойти установленные требования к ГМР. Но в целом и американские и европейские СМИ активно формируют негативное отношение в обществе к трансгенным растениям. Статьи о них часто грешат невежеством в области биологии. Даже такие газеты, как «New York Times» и лондонская «Times» (не говоря уже о менее респектабельных), в период с 1997 по 2000 год в статьях о ГМР в среднем только в 12% сообщений основывались на результатах научных исследований. С другой стороны, СМИ все чаще и чаще в качестве источников информации используют мнения различных экологических общественных организаций. Вот потому-то с легкой руки журналистов общественность узнала о «пище Франкенштейна», «продуктовом Чернобыле», «огородном джинне, который вырывается из бутылки». На полном серьезе печатают сообщения о трансгенных деревьях, подобно пушкинскому анчару выделяющих токсины и уничтожающих вокруг все живое; суперсорняках, не боящихся ни гербицидов, ни жары, ни холода, а в качестве экспертов в таких статьях выступают члены или руководители всевозможных экологических академий, фондов и союзов, а не специалисты-биотехнологи. Воистину, чем неправдоподобнее выдумка, тем быстрее в нее поверят. С надрывом сообщается о создании невозможных ранее форм жизни, например «рыбопомидора» (помидора с одним геном рыбы), — он почему-то особенно полюбился журналистам. Имеют ли подобные «страшилки» под собой научную основу? Попробуем разобраться.

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ И СЕЛЕКЦИЯ — ХРЕН СЛАЩЕ РЕДЬКИ

Биотехнологов обвиняют в насилии над природой, так как они в отличие от обычных селекционеров пересаживают гены откуда угодно и куда угодно, что может привести к непредсказуемым последствиям. Некоторые непредсказуемые (вторичные) эффекты встраивания чужого гена в геном растения возможны. Но они в равной степени присущи и обычной селекции. И ГИР, и селекция переносят новый генетический материал, который может вызвать нарушение работы генов, их модификацию, выключение или активацию, что способно привести к выработке каких-то новых белков или изменению уровня существующих. Новые продукты жизнедеятельности клетки, в принципе, могут быть и токсичными, и аллергенными, и канцерогенными.

Примером появления непредсказуемых эффектов в обычной селекции служит история с гибридом кукурузы «Техас». В начале 70-х огромные посевные площади этой культуры в США были опустошены грибковым заболеванием. Выяснилось, что продукт гена, специфичного для данного гибрида, взаимодействовал с токсином гриба, что в результате приводило к развитию заболевания.

Итак, ГМР по возможным последствиям не опаснее обычной селекции. Мало того, иногда селекция приводит к гораздо более существенным нарушениям в геноме растения, чем направленная генетическая модификация. С 30-х годов ХХ века для целей селекции человек использует радиацию и химикалии, вызывая мутагенез. К настоящему времени известно около 2200 сортов различных культур, полученных таким способом. Очевидно, что в отличие от ГИР такое грубое вмешательство затрагивает не один ген и имеет непредсказуемые последствия.

Опаснее ГИР может быть даже обычное скрещивание. К примеру, латинские буквы (Т, N, V, F) на упаковках семян томатов означают устойчивость к различным заболеваниям, полученную путем скрещивания с несъедобным для человека диким томатом. Помидоры, устойчивые к нематоде, содержат встроенный из генома его дикого сородича N сегмент (3,5 млн нуклеотидных пар), что составляет 0,3% от всей ДНК томата (для сравнения: ген устойчивости в трансгенных растениях имеет всего около 7 тысяч пар нуклеотидов). Таким образом, обычное скрещивание помимо нужного гена внедряет в растение несколько десятков лишних неизвестных генов. А гены из несъедобного растения вполне могут кодировать токсины, аллергены и другие вредные для человека вещества. И вот парадокс: томат, в который методами генной инженерии перенесли один-единственный известный и проверенный ген, будут тщательно изучать и регулировать его распространение, а томат, в который обычной селекцией перенесли десятки неизвестных генов, по международным правилам не требует никакого контроля и изучения.

ГИР не может быть «безопаснее», чем биология вообще, но и непредсказуемые эффекты для нее также не более вероятны. Человек в своем отборе часто использует признаки ненормальные и ненужные в природе для своих целей. Поэтому культурные растения способны существовать только с его помощью, а предоставленные самим себе дичают или подавляются сорняками. Так что не стоит обвинять создателей генетически модифицированных растений в насилии над природой. Разве создание нежизнеспособных в дикой природе организмов путем обычной селекции не насилие?

БЕЗОПАСНОСТЬ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Человек всегда употреблял в пищу растения и мясо животных, но у него не выросли ни листья, ни хвост — в организме все белковые молекулы и ДНК (гены) распадаются до структурных единиц, аминокислот и нуклеотидов, одинаковых у всего живого. Истории о том, что ГМ-продукты являются причиной раковых заболеваний, инфекций, СПИДа и др., всегда основаны на слухах: кто-то съел трансгенный продукт и после этого заболел. О латинской поговорке «Post hoc, nоn est propter hoc» (после этого — не значит из-за этого) и о притче, где некий врач на таких же основаниях сделал вывод: «Ветчина помогает от горячки портным, но не сапожникам» авторы таких изысканий, по-видимому, не слышали. Реальное же положение вещей таково: за почти двадцатилетнюю историю создания ГМР в научной литературе не было опубликовано ни одного достоверного сообщения о каком-либо негативном воздействии генетически модифицированных продуктов на организм человека.

Но, как мы уже говорили выше, принципиальная возможность появления веществ, опасных для человека, при трансгенной модификации растений существует. Поэтому самое главное опасение оппонентов ГМР — биологическая безопасность продуктов питания. В качестве примера токсичности ГМ-пищи обычно приводят работу британского ученого Арпада Пустаи, который занимался изучением токсичности картофеля с геном лектина подснежника, встроенного для придания устойчивости к вредным насекомым. 10 августа 1998 года исследователь, выступая в телевизионной программе, заявил, что у крыс, питавшихся трансгенным картофелем, наблюдались отклонения в росте, а также подавление иммунной системы. Он также поведал телезрителям, что трансгенная пища опасна для здоровья в принципе. Вскоре Пустаи был уволен: по версии руководства — за «распространение заведомо ложной псевдонаучной информации», по версии противников ГИР — под давлением биотехнологических компаний.

В феврале 1999 года группа из 22 ученых выступила с меморандумом в поддержку Пустаи, а в июне Британское Королевское общество опубликовало заключение шести экспертов, проверявших результаты его исследований. В нем говорилось, что из-за недостатков в планировании и выполнении экспериментов просто невозможно определить причину наблюдаемых изменений, а влияние на иммунную систему статистически недостоверно. Но даже если бы результаты подкрепили сделанные заявления, то для обобщений об опасности всех генетически модифицированных продуктов не было никаких оснований.

Научное сообщество вопрошало, когда же Пустаи опубликует свои результаты, ведь выступление в телепрограмме — это одно, а статья в научном журнале — совсем другое: ей предшествуют две-три положительные рецензии специалистов в данной области. В октябре 1999 года на публикацию решился престижный британский медицинский журнал «Lancet». От громких заявлений в cтатье осталось только сообщение о некоторых изменениях в слизистой желудочно-кишечного тракта крыс. В том же номере в статье критиков указывалось, что подобные изменения вполне могли быть вызваны адаптацией к картофельной диете, нетипичной для этих животных, поскольку контроль состояния слизистой у крыс, питавшихся обычным образом, отсутствовал .

Помимо токсичности некоторые эксперты опасаются , что гены устойчивости к антибиотикам, используемые в технологии генетической модификации растений, могут перейти из ГМР в патогенные бактерии, которые приобретут устойчивость к препаратам, и лечение антибиотиками станет неэффективным. Но ведь все эти гены и выделены из генома бактерий, поскольку устойчивость к антибактериальным веществам широко распространена в природе. Устойчивость часто появляется в результате неправильного или избыточного использования антибиотиков. Тем не менее аспектом переноса генов устойчивости от растений в бактерии, живущие в желудочно-кишечном тракте человека, занимались ряд международных организаций, в том числе и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). Они пришли к выводу, что такой перенос маловероятен из-за сложности соответствующих этапов. Пока случаи спонтанного переноса генов устойчивости из ГМР в клетки бактерий или млекопитающих неизвестны. В 2000 году эксперты Продовольственной организации ООН и ВОЗ сделали заключение, что гены устойчивости, используемые в настоящее время в ГИР, не представляют угрозы для терапевтического использования антибиотиков. Тем не менее для исключения даже гипотетической возможности переноса генов разработан ряд технологий, позволяющих обойтись без генов устойчивости к антибиотикам, удаляющих эти гены после трансформации или «запрещающих» этим генам «работать» в бактериях.

Возможная аллергенность ГМ-пищи также вызывает обеспокоенность ее противников. Пищевая аллергия — это побочная реакция на пищу, затрагивающая систему иммунитета, ею страдает до 8-10% детей и 1-2% взрослых. Теоретически каждый белок может действовать как аллерген. Наиболее распространенными аллергенами являются молоко, яйца, рыба, соя, арахис, орехи и пшеница. В качестве доказательств аллергенности ГМ-продуктов оппоненты ГИР обычно ссылаются на скандалы, связанные с трансгенной соей и кукурузой.

Соя, широко используемая в кормах для животных, как и остальные бобовые, относительно бедна незаменимой аминокислотой — метионином, поэтому для сбалансированного питания требуется добавлять в нее метионин или содержащий его белок. Попытки повысить содержание метионина путем обычной селекции успеха не имели, поэтому на помощь пришла генная инженерия. Семена бертолетии высокой («бразильские орехи»), по вкусу напоминающие кедровые орехи, содержат богатый метионином белок. Они широко используются в пищевой промышленности. К сожалению, подобно настоящим орехам, они способны вызывать аллергию. Ген из бертолетии перенесли в геном сои, и оказалось, что некоторые люди проявляют повышенную чувствительность к сое, модифицированной таким образом. Но в этой аллергической реакции не было ничего удивительного, поскольку те же самые люди реагировали и на бразильские орехи. Именно метионинсодержащий белок бразильского ореха является его основным аллергеном. И хотя эта соя предназначалась только для животных, производитель («Pioneer Hi-Bred»), опасаясь, что она может быть смешана с продовольственной, перестраховался и разработку трансгенной сои прекратил.

Противники ГМ-пищи не преминули поднять по этому поводу шум: дескать, природа не простила насилия над собой и ответила созданием сильного аллергена. Позвольте, но при чем здесь генная инженерия? Этот белок является аллергеном сам по себе, и от добавления его в торт в составе орехов, переноса его гена методами генной инженерии или выделения в чистом виде и добавления в корм животным его аллергенность не изменится.

Скандал же, вызванный Bt-кукурузой, устойчивой к вредителям , случился в сентябре 2000 года. Тогда СМИ США сообщили о том, что трансгенный сорт кукурузы «Starlink», предназначенный для животных, случайно попал в продовольственное зерно и является сильным аллергеном. После этого сразу же посыпались сообщения о якобы наблюдавшихся аллергических реакциях у покупателей продуктов из кукурузы (до публикаций общественность молчала). Проверка ни у кого из жалобщиков аллергии на Вt-белок не обнаружила (кстати, и все ранее проведенные тесты на аллергенность этой кукурузы дали отрицатель ный результат). Но даже если бы жалобы подтвердились — эта кукуруза все равно изначально для людей не предназначалась. Биотехнологи не могут отвечать за недобросовестность компаний, использовавших корм для животных в пищу людям. Разве разработчиков производства технического спирта обвиняют в отравлениях, если его продавали под видом пищевого?

Другой аргумент: участившиеся случаи аллергии к сое вызваны якобы тем, что все большая ее часть становится трансгенной. При этом забывается, что соя задолго до появления ГМР считалась в Японии основным аллергеном (наряду с рисом), так же как арахис в США, а треска в Скандинавии, что связано с широким употреблением этих продуктов в пищу в данных странах. Все более широкое использование сои в качестве добавок в самые различные пищевые продукты увеличивает количество ее потребителей, а с ним растет и число людей, чувствительных к сое. Увеличение потребления арахиса в мире наверняка приведет к увеличению числа аллергиков к нему, но генная инженерия тут ни при чем.

В принципе же, поскольку ГИР меняет белковый состав растений — вводит новые белки, модифицирует существующие или изменяет их количество, то аллергенность растения после генетической трансформации также может измениться. Именно поэтому ГМР тщательнейшим образом и в обязательном порядке проверяют на аллергенность.

Большинство ученых считают, что риск возникновения аллергии намного больше от новых продуктов питания, которые никто не проверяет на аллергенность, нежели от всесторонне изученных ГМ-продуктов. Поедая ГМ-пищу, вы потребляете один-два новых белка, а с новым продуктом вы получаете сотни новых белков. Появление киви в широкой продаже привело к появлению аллергиков на этот фрукт (аналогично сое). И уже потом было установлено, что плоды данного растения содержат несколько аллергенных белков. Если бы киви впервые поступило на рынок сегодня, по существующим правилам его могли бы рассматривать как новый продукт, тестировать на аллергенность, и, возможно, киви так никогда и не попало бы в продажу.

Перед производителями встал вопрос об оценке степени безопасности ГМ-продуктов питания. Вообще-то методы оценки безопасности пищи, которая представляет собой очень сложную смесь множества различных веществ, и ее тестирование на животных сложны и неоднозначны. Количество скармливаемой пищи ограничено эффектом насыщения, а сама она может не подходить тем или иным животным, вызывая ряд вредных эффектов (это, скорее всего, и произошло в опытах Пустаи). Поэтому безопасность большинства ныне существующих продуктов обосновывается не экспериментально, а по так называемой «истории безопасного использования». Сорта же, полученные обычной селекцией, оценивают всего лишь органолептически (на вкус и аромат), очень редко проводятся химические анализы — например, новые сорта картофеля проверяют на содержание соланина.

Сложность оценки риска потребовала нового подхода к оценке безопасности генетически модифицированных продуктов, и в 1993 году Организация экономического сотрудничества и развития (OECD) сформулировала концепцию «эквивалентности по существу» (substantial equivalence). Ее смысл — в определении не абсолютной безопасности генетически модифицированного продукта (на чем настаивают противники ГМ-пищи и что невозможно в принципе), а относительной — за исходный уровень безопасности принимается традиционный аналог ГМ-продукта. Вначале проводится идентификация различий, на которых затем сосредотачивается оценка безопасности.

Все ГМ-культуры, допущенные к использованию, были идентичны аналогам, за исключением одного-двух новых белков, соответствующих встроенным генам. Эти белки анализируют на токсичность и аллергенность, а также оценивают возможные вторичные эффекты. Концепция «эквивалентности по существу» принята во всем мире, в том числе и в странах ЕС. В ней указывается, что в качестве аналогов могут использоваться и ранее принятые ГМ-культуры. Она подвергается сильной критике со стороны экологических общественных организаций, обвиняющих ее в подгонке под требования производителей и заявляющих, что в ней не оцениваются долговременные эффекты употребления ГМ-продуктов. В ответ на это эксперты таких организаций, как ВОЗ, заявляют, что о возможных долговременных эффектах любой пищи известно крайне мало и что идентификация таковых очень сложна, если вообще возможна, на высоком фоне нежелательных эффектов обычной пищи. Действительно, что нам известно о долговременных эффектах употребления картофеля в России, где его едят всего 250 лет, или томатов, которые выращивают у нас не более 200 лет? А уж о бананах и прочих тропических фруктах, которые в широкой продаже у нас не более десятка лет, и упоминать не стоит.

Много споров ведется и по маркировке генетически модифицированных продуктов. В США, где уже в 1999 году 60% всех продуктов в обычном супермаркете содержали генетически модифицированные компоненты, маркировка — дело добровольное, а в странах ЕС она обязательна, если их содержание в продукте превышает 1%. Вообще-то маркировка не имеет отношения к безопасности: если продукт допущен к продаже, то он уже признан безопасным. Настоящая ее цель — дать информацию для выбора между товарами с различными характеристиками. Маркировка генетически модифицированных продуктов, не отличающихся от обычных, — это уже излишне: никому ведь не интересно, картофель каких сортов пошел на изготовление чипсов. Имеет смысл сообщать только о содержании потенциально аллергенных белков (как про молочный и яичный белки на упаковке обычного майонеза).

(Окончание следует.)

Бананы-вакцины, трансгенные растения и ГМО-люди: как биотехнология меняет мир

В последние годы все больше людей интересуются биохакингом, пандемия открыла глаза на необходимость развивать медицину и создавать новые вакцины, а нехватка еды побуждает ученых разрабатывать новые методы селекции и выращивания растений.

В 2015 году составлялся рейтинг самых финансируемых и активно развивающихся секторов экономики, в котором биотехнология заняла третье место после банковской и нефтегазовой сфер. Сейчас годовой оборот этого рынка составляет 447,92 млрд долларов.

Рассказываем о сфере биотехнологии в мире и Казахстане, а также о самых интересных и необычных открытиях. 

Что такое биотехнология?

Биотехнология — это прикладная наука, которая использует живые организмы для решения различных задач и проблем. Например, это может быть использование микроорганизмов для производства антибиотиков и гормонов, применение животных для разработки лекарств или очистка сточных вод. 

Для того, чтобы стать специалистом в этой сфере, изучаются как фундаментальные науки типа микробиологии, молекулярной биологии, генетики и биохимии, так и более прикладные — процессы и аппараты, пищевая и промышленная биотехнология.

Какие направления включает биотехнология?

На данный момент существует большое количество направлений в биотехнологии и ее условно классифицируют по цветам. Красная — медицинская сфера, зеленая — сельское хозяйство, желтая — пищевая биотехнология и т.д. 

В последнее время набирает популярность биоинформатика — она позволяет работать с большими объемами данных. Более того, она упрощает процесс эксперимента: теперь можно смоделировать биологический процесс и посмотреть как на него будут влиять лекарства или условия окружающей среды. 

По большей части это разделение условно, потому что различные направления пересекаются между собой и для их изучения необходимо понимание основ большинства сфер. 

Крупными биотехнологическими мировыми компаниями являются Johnson&Johnson, Roche, Pfizer, Amgen. Большая часть финансирования выделяется на исследования в области молекулярной биологии, изучения рака и изготовления фармацевтических препаратов. США и Швейцария занимают первые позиции этого списка. Из азиатских стран лидируют Индия и Китай. 

Как развивалась биотехнология?

Официально считается, что биотехнология зародилась в начале двадцатого века, когда Карл Эреки ввел этот термин в обиход, а ученые стали более подробно изучать биологию. Но и до начала двадцатого века люди применяли биотехнологию, а также изучали биологию. 

Например, наши предки использовали микроорганизмы в своих целях. Об этом свидетельствуют остатки пекарен и пивоварен, которые находили при раскопках в Египте и Греции. При приготовлении теста используют дрожжи — они поднимают тесто, а вино получается в результате действия уксуснокислых и молочнокислых бактерий — они запускают процесс ферментации, или брожения. Молочнокислые продукты типа сыра тоже готовятся с применением микроорганизмов.

До начала двадцатого века эта прикладная наука больше фокусировалась на промышленной области — текстильном и пищевом производстве, во время Второй мировой войны — на фармацевтической области, а после фокус сместился на генную инженерию благодаря открытиям в области молекулярной биологии и генетики. 

Одним из важнейших открытий прошлого века является получение гормонов. При инсулинозависимом сахарном диабете людям необходим инсулин. В начале прошлого века смертность от этого заболевания была очень высокой и уступала только онкологическим и сердечно-сосудистым заболеваниям. Для лечения диабета сначала использовали свиной инсулин, потому что по своему белковому составу он наиболее близок к человеческому. Однако из-за имеющихся различий у некоторых больных проявлялись аллергические реакции.

С развитием молекулярной биологии стал возможным рекомбинантный перенос генов, который позволил транспортировать гены из одного организма в другой. Это значит, что человеческий ген, который отвечает за синтез инсулина, вставляли в бактериальную клетку E.Coli — и она начинала его продуцировать. Благодаря тому, что бактерии могут делиться каждые 20-30 минут, готового продукта получается много. Так инсулин стал доступным широким массам в 80-х годах двадцатого века.

Как сфера развивается в Казахстане?

В 2005-2006 годах государство взяло курс на развитие этой сферы в стране. Бюджет на научные исследования в 2006 году увеличился со 150 до 450 млн, а приоритетными направлениями были названы медицинская, сельскохозяйственная и индустриальная биотехнологии.  

В Казахстане на специальность биология и смежные науки выделяют немало грантов: в 2019 году их было 640, а в 2020 — 650. Во многих университетах на факультетах биологии открывают специальности по биотехнологии. Национальный центр биотехнологии в Астане, институт генетики и цитологии, институт биохимии и молекулярной биологии имени Айтхожина, институт биотехнологии растений — одни из крупнейших НИИ в области биологии и биотехнологии в стране. 

Биотехнологи Казахстана производят различные антибиотики для людей и для лечения животных; ферменты, с помощью которых производится кормовой белок для животноводства, а также занимаются очисткой сточных вод. Например, казахстанская компания Hasanat group очищает производственные и бытовые сточные воды от загрязнений. 

В крупных масштабах в стране занимаются лекарственными препаратами, молочной продукцией и спиртом. Самым известным примером является отечественные производители молочных продуктов «Амиран», ADAL, JLC. Также в стране действуют 112 фармацевтических компаний, которые, однако, не занимаются производством по собственным разработкам. 

Средняя зарплата биотехнологов в стране составляет 160 тыc. тг. Специалист такой направленности может работать на заводах и контролировать процесс производства, заниматься исследованиями в НИИ, либо работать в лабораториях.

Какие открытия были в Казахстане?

Большое внимание ученые обращают на развитие сельского хозяйства и растениеводства. Например, вывели сорт картофеля, устойчивого к Y-вирусу — его назвали «Айтмурат» в честь Мурата Айтхожина, также разработали устойчивые к засухе растения.

Например, институт биотехнологии растений ведет свою работу в области биоремедиации, биологической безопасности. За несколько лет работы они вывели более 50 сортов растений с помощью селекции. 

Также казахстанские ученые занимаются разработкой технологий для восстановлений зубной эмали, биосовместимого клея и многого другого. 

С началом пандемии активное участие в разработке вакцины от коронавируса и производством тест-систем занялся Национальный центр биотехнологии.  

Как биотехнология меняет мир?

Все открытия последних лет перечислить не получится, но можно выделить яркие открытия последних десятилетий в разных сферах.

1. Система CRISPR/Cas9. Революционное открытие, которое еще называют «молекулярными ножницами». С его помощью можно вырезать фрагменты ДНК и редактировать геном. Ученые позаимствовали эту схему у бактерий. Предполагается, что с ее помощью получится лечить генетические заболевания типа лейкемии, муковисцидоза и других. В 2019 году китайский ученый опробовал ее на людях, за что получил тюремный срок. В результате его действий родились две девочки-близняшки с геном устойчивости к ВИЧ. 
2. Разработка съедобных вакцин. Во многих странах мира у людей затруднен доступ к лекарственным средствам, поэтому ученые смогли разработать решение: помещать лекарства в растения. В этом процессе используются трансгенные растения, в которые вводится нужный ген — он вырабатывает белковый продукт, который мы можем съесть. При попадании в организм он вызывает развитие иммунитета к определенному возбудителю. Уже есть бананы-вакцины против вируса папилломы человека. Однако данных о результатах ее применения еще нет. 
3. «Золотой рис». Разработка этих трансгенных растений была проведена еще в 2000 году. В растение внедрили пигмент бета-каротин. Этот ГМО-рис создали для того, чтобы устранить нехватку витамина А в регионах, которые страдают от его дефицита. В 2019 году в США и Филиппинах начали выращивание этого сорта, несмотря на опасения противников ГМО. 
4. Биодизель и биопластик. Биодизель становится аналогом традиционному топливу — его изготавливают из микроводорослей в фотобиореакторах или с помощью электричества. Также ученые занимаются разработкам биопластика из растительных материалов — возобновляемых источников, а также получением биоразлагаемых полимеров — в них добавляют специальные вещества, чтобы процесс разложения проходил быстрее.  

   На самом деле, впервые биопластик получили в 1926 году, а первый биоразлагаемый полимер — в конце двадцатого века, однако только в последние годы они заходят на рынок. 

5. Искусственное мясо и ГМО. Благодаря разработкам ученых, ГМО-свиней теперь можно использовать в еде и медицине. Также в последние годы активно ведутся исследования по изготовлению искусственного мяса. Ученые смогли вырастить несколько кусочков в пробирке, однако на данный момент это возможно только в лабораторных масштабах — производство «мяса в пробирках» пока нельзя проводить в промышленных масштабах. 

---

Читайте также: 

Сделано в Казахстане: Предприниматель Мирас Аббасов — О биопакетах отечественного производства

Кто занимается коммерциализацией науки в Казахстане?

Как Дамель Мектепбаева стала первой казахстанкой, поступившей в университет при NASA

---

Можно ли создавать генетически модифицированных детей?

3 декабря 2018

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Начнут ли ученые, достигшие успеха в генной терапии, создавать генетически модифицированных людей?

Люди научились создавать растения, животных и даже — наши собственные гены. Но до сих пор вмешательство в генетический код будущих людей традиционно оставалось «за красной линией».

А сегодня ученый из Китая утверждает, что ему удалось создать первых генетически модифицированных младенцев. Этический аспект его работы уже раскритиковали.

Однако почему ученым нельзя вмешиваться в генетику, если они хотят бороться с заболеваниями?

Люди-ГМО

Профессор Хэ Цзянькуй удалил ключевой белок с ДНК эмбрионов сестер-близнецов. Это означает, что они будут иметь врожденный иммунитет к ВИЧ.

По словам профессора, работу над белком CCR5 он вел втайне от шэньчжэньских Южного университета науки и технологий, учреждения, в котором работает.

В его исследованиях приняли участие восемь пар. В каждой паре был ВИЧ-положительный отец и ВИЧ-отрицательная мать.

Эти близнецы уже родились. Профессор Хэ сообщил, что уже есть вторая беременность на ранней стадии с генетически отредактированным эмбрионом.

Доказательств своего научного достижения ученый пока не предоставил. А родной университет планирует расследовать его деятельность в связи с нарушением академических норм.

И если результаты подтвердятся, этот эксперимент станет поворотным пунктом в науке — и одновременно поднимет непростые вопросы морально-этического характера.

Следующие поколения

«Редактирование гена зародышевой линии» (именно так называется модификации ДНК эмбриона, который может развиться у человека) дает надежду на то, что можно исправить генные мутации и предотвращать болезни, чтобы их не передавали дальше.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Редактирование ДНК эмбриона означает, что изменение может быть передано будущим поколениям

Но эта практика порождает этическую дилемму: вмешательство в генетический код поколений. Теперь уже речь идет о ДНК не одного человека, а потенциально многих людей.

Во многих странах эта практика категорически запрещена, а инструменты редактирования генов разрешено использовать только в нерепродуктивных клетках взрослых.

Например, в Великобритании ученым разрешено выполнять опыты с редактированием генов на списанных ЭКО-эмбрионах, но доводить их до состояния плода запрещено.

В Соединенных Штатах директивы в этом более свободны. В Японии продолжаются обсуждения, но речь в них лишь об опытах.

Правительство Китая приказало провести расследование, чтобы выяснить, не нарушил ли профессор Хэ законодательство, подсадив генетически модифицированные эмбрионы матери.

По мнению заместителя министра науки и технологий Китая, нарушение все же имело место. В интервью государственным СМИ Cюй Нанпине сообщил, что он был «шокирован» и что эксперимент профессора Хэ запрещен китайским законодательством.

Подобно другим странам, Китай позволяет проводить опыты с эмбриональными стволовыми клетками человека in vitro в течение 14 дней максимум, добавил замминистра.

«Предотвратить страдания«

Впрочем, профессор Хэ гордится тем, что внес изменения в ДНК сестер-близнецов, ведь это (по его утверждению) защитит их от заболевания ВИЧ, если они когда-нибудь будут контактировать с этим вирусом.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Профессор Хэ защищал свою работу

Но на том этапе эмбрионы были здоровыми. Профессор Хэ вмешался в процесс, который может иметь непредсказуемые последствия, и многие сомневаются в целесообразности этого решения.

Профессор Джулиан Савулеску, эксперт по этике (Оксфордский университет) объяснил BBC: «В результате эксперимента нормальные здоровые дети подверглись риску, который несет в себе изменения генов, тогда как реальная польза от этого кажется сомнительной».

Другие утверждают, что сегодня ВИЧ можно легко контролировать — благодаря лечению вирусную нагрузку в крови можно свести к уровням неопределенного.

Некоторые ученые обеспокоены удалением гена из организмов близнецов, ведь это может обернуться уязвимостью к другим болезням, таких как лихорадка Западного Нила и грипп.

«Само по себе изменение генов — это эксперимент. Оно до сих пор ассоциируется с нецелевыми мутациями, которые могут привести к генетическим проблемам в начале жизни и позже, в том числе и создают риск возникновения рака», — пояснил профессор Савулеску.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Ученые предупредили, что мутации могут переродиться в другие проблемы, например, рак

Доктор Ялда Ямшиди, эксперт по генетике человека в лондонском Университете Сент-Джордж, рассказала: «У нас очень мало информации о долгосрочных последствиях. Большинство людей согласятся: проводить эксперименты на людях, чтобы сделать их неуязвимыми к болезни, которой можно избежать, только ради обогащения наших знаний — с морально-этической точки зрения неприемлемо».

Дизайнерские младенцы

Некоторые ученые обеспокоены возможным злоупотреблением этой технологией в евгенике для создания генетической дискриминации.

Но профессор Хэ утверждает, что главное в его работе — создание детей, которые не будут болеть, а не дизайнерских младенцев с глазами желаемого цвета или высоким IQ.

«Я понимаю, что мою работу можно воспринимать неоднозначно. Но убежден, что семьям нужна эта технология, и ради них я готов вытерпеть критику», — сказал он.

Однако, возможно, китайский ученый — не единственный. В этом году в Британии провели расследование биоэтических аспектов изменения генов человека. Согласно его выводам, такая практика «допустима с точки зрения морали».

В то же время изменение генома «не должно увеличивать неравенство, дискриминацию или разделение в обществе», говорится в выводах следствия.

«Революция»

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Доказано, что модификация генов предотвращает генетическую недостаточность печени у эмбрионов мышей

О технологии CRISPR, которая осуществляет редактирование генов, впервые стало известно в 2012 гоуа. С тех пор многих интересует вопрос, скоро ли мы увидим генетически модифицированных людей.

В CRISPR используются «молекулярные ножницы», которые меняют специфические участки ДНК — вырезают их, заменяют или корректируют.

Открытие CRISPR осуществило «революцию» в этой области, ведь впервые в истории переписывать и редактировать генетический код стало так легко.

В начале 2018 года ученые в США, применив эту технологию, сумели предотвратить генетическую печеночную недостаточность у мышей.

Этот способ лечения доказал свою действенность у грызунов после рождения. Исследователи из Детской больницы Филадельфии показали, что это изменение они могут осуществить еще до рождения мышей — отредактировав их гены.

Но они предупреждают: «любой перенос» этой работы на людей создаст «существенные трудности».

Ученые имеют в виду, что потенциальные последствия таких действий выходят за пределы новаторства в науке.

Это потребует от нас прийти к согласию, решив очень сложные этические дилеммы.

Новости: Самые интересные трансгенные животные — Эксперт

Комары

Британская компания Oxitec выпустила в дикую природу трансгенных самцов малярийного комара Aedes aegypti. Они не кусали людей и не являлись переносчиками болезни, но спаривались с самками, при этом потомство погибало на стадии личинки. На экспериментальных участках численность комаров удалось сократить на 80–90%.

Рыбы

Первые генетически модифицированные рыбки Danio rerio и медака (Oryzias javanicus) появились в продаже в  2003 году сначала на Тайване и в других азиатских странах, затем в США. Рыбки несут гены зеленого, красного или желтого флуоресцентных белков, полученные от медуз и анемонов, и имеют яркие узоры на спинном плавнике. Впрочем, кроме эстетики от них есть еще и польза: при наличии в воде определенных токсических веществ светящиеся данио меняют окраску, становясь, таким образом, живым индикатором загрязнений.

Коровы

Китайские ученые вывели трансгенных коров, молоко которых содержит человеческий белок лизоцим: 26 мг на литр молока (группа из 17 коров). У их обычных родственниц этот показатель ничтожно мал (0,5–0,22 мг/л). Лизоцим в больших количествах содержится в грудном молоке, его основная функция — защита ребенка от бактериальных инфекций.

Свиньи

Зеленые свинки были получены генными инженерами Тайваня. Поросята светятся зеленым в темноте и имеют изумрудный отлив кожи и глаз при дневном свете. Основная цель их выведения, по заявлениям исследователей, — возможность визуального наблюдения за развитием тканей при пересадке стволовых клеток. Ген флуоресцирующего белка получен от медузы.

Козы

Белорусско-российская команда ученых разводит коз, в молоке которых есть человеческий белок лактоферрин. В природе он содер-жится в грудном молоке и обеспечивает младенцам защиту от инфекций. Сейчас в экспериментальном стаде более 200 особей.

Тутовый шелкопряд

Японские биотехнологи получили линии тутового шелкопряда Bombyx mori, производящие натуральный шелк, флуоресцирующий в ультра-фиолетовых лучах. В ДНК насекомых внесли гены, кодирующие производство зеленого, оранжевого и красного флуоресцентных белков. Все они были взяты из геномов кишечнополостных: медузы и двух видов кораллов.

Обезьяны и собаки

В ходе эксперимента японских специалистов на свет появились пять вполне здоровых мартышек, чьи конечности флуоресцируют под  действием ультрафиолета. Этот результат важен с точки зрения создания трансгенных обезьян с предрасположенностью к генетическим болезням человека — как модельных организмов в медицине. В Сеуле с теми же целями вывели трансгенных собак.

Как вырастить трансгенную репку в домашних условиях — Российская газета

ГМО. Три буквы, пугающие обывателей и вдохновляющие ученых. Кто-то боится, что из-за трансгенной пищи мы станем бесплодными и вымрем, а кто-то грезит о возможности накормить весь мир и навсегда победить авитаминоз. Страхи эти большей частью необоснованны, а мечты — пока не реализованы. Но сделать первый шаг к воплощению жутких кошмаров или смелых фантазий можно уже сегодня — в продаже появились наборы для домашней генной инженерии. Самое время собирать рецепты в «Поваренную книгу юного биохакера»! Для начала опишем один сказочный рецепт использования биотех-набора, основанный на реальной истории создания трансгенной сои. Только наша история про репку трансгенную будет.

Зачем все это?

Стоит задавать этот вопрос перед началом любого более-менее осмысленного дела. А если дело — выведение генетически уникального организма, то и подавно. Хотите вывести розы, что сражают ядами — блокаторами дыхательной цепи каждого, кто укололся об их шипы, — да будет так. Подумываете вывести репу, без рыб рыбий жир производящую, — мы только поддержим. Поскольку редакция наша за мир во всем мире, остановимся на варианте с репкой.

Чьи гены пересаживать будем?

Чтобы репка наша рыбий жир производила, можно попробовать пересадить ей ген лосося, что кодирует белок, что омега-3 жирные кислоты* производит. Но, вполне возможно, у лососей производство полезного жира зависит от целого каскада белков и пересаживать придется сразу десяток генов. А возможно, и белки лосося несовершенно будут работать — слишком уж разная биохимия. Для поиска идеального донора генов придется прошерстить мириады страниц научных статей. И, как часто бывает, кто ищет, тот находит. Известны науке растения такие, что омега-3 жирные кислоты производят. Есть об этом статья, а в ней пишут, что у некоторых примул (широко известных под именем первоцвет) в цветках встречаются два белка, ответственных за производство омега-3 жирных кислот. Известны и гены, что кодируют в примулах эти белки. И встречаются эти гены еще у грибов рода нейроспора. Но примула репке более близкая родня, оттого и донором первостепенным ее выбрать стоит.

^{*Омега-3 ненасыщенные жирные кислоты — этим длинным словосочетанием химики называют органические кислоты, имеющие двойную связь после третьего с конца атома углерода. Омега-3 кислоты могут иметь двойные связи и в других позициях, тогда их называют полиненасыщенными. Эти жирные кислоты необходимы для здорового роста, развития и функционирования нашего организма. Их недостаток связывают с развитием клинической депрессии, отложением холестериновых бляшек, а регулярное потребление — с увеличением продолжительности жизни. Наши собственные клетки вырабатывать омега-3 жирные кислоты не умеют, поэтому их необходимо употреблять с пищей. В большом количестве они содержатся в жире морской рыбы.}

Экспедиция за генами

Донор генов для репки, что веганов мира всего рыбьим жиром нерыбьего происхождения снабдит, обитает в предгорьях Кордильер. Придется отправиться за генами в путешествие. Только не спешите паковать чемоданы — сначала посадите репку, чтобы было куда гены потом пересаживать. Посадили? Отлично, можно лететь за примулой-донором. Не забудьте вооружиться канцелярским дыроколом, маленькими стерильными пробирками-эппендорфами и 70%-ным раствором спирта. Этот набор можно назвать «starter pack юного генного инженера». Глобальная база биоразнообразия GBIF* расскажет нам, где донор генов прячется, где и когда его в последний раз заметили, — начните поиски с этой локации. И, о чудо — удача с первой попытки! Перед вами заветный первоцвет. Не теряйте самообладания: твердой рукой берите дырокол и хладнокровно дырявьте им лист. В листе осталась дырка, а в дыроколе — кружочек. Этот кружочек нужно положить в ту маленькую пробирку, что с собой захватили, да залить все спиртом.

^{*GBIF — база данных, в которой зафиксировано, какой вид организмов где и когда был встречен. С помощью GBIF можно найти хоть кашалота, хоть иерихонскую розу.}

Три волшебные буквы

Отобранный кружочек содержит несколько тысяч клеток. В каждой клетке — по копии заветного гена. Только как его оттуда извлечь? Для этого генетический материал отправляют на три нашумевших буквы — ПЦР*. Реакция эта позволяет сделать мириады копий любого фрагмента ДНК, нужно лишь правильно ингредиенты подобрать. Кидаем в котел правильно подобранные праймеры, фермент-полимеразу да нуклеотидов запас. Последний штрих — тщательно измельчаем кружочек из дырокола и отправляем в ПЦР-котел. Там происходит магия: праймер ищет в геноме донора комплементарный участок и связывается с ним, образуя этакую взлетно-посадочную полосу для ДНК-полимеразы. Полимераза видит праймер, садится на него и начинает клепать копию вожделенного гена. На разных стадиях процесса вы то нагреваете, то охлаждаете пробирку, в которой творится эта молекулярная алхимия.

^{*ПЦР — полимеразно-цепная реакция. Изобретение 1980-х, которое принесло своему автору Нобелевскую премию по химии. Эта реакция — один из самых быстрых и эффективных способов получить неограниченно большое количество копий нужного гена. Схема реакции достаточно проста. Сначала необходимо подобрать участок ДНК, начиная с которого необходимо «копировать» фрагмент ДНК и синтезировать праймер — короткий одноцепочечный фрагмент ДНК, комплементарный (помните школьную мантру А-Т, Г-Ц?) этому участку-мишени. С помощью праймера фермент ДНК-полимераза, отвечающий за копирование ДНК, «понимает», какой именно ген в длинной цепочке служит ее целью. Для наглядности можно представить, что ДНК — большая книга, ген — небольшой параграф, праймер — закладка, а ДНК-полимераза — копировальный аппарат. Не хватает только чернил (если угодно, бумаги), которые и составят копию. Ими служат нуклеотиды — структурные единицы (те самые А, Т, Г и Ц), буквы той самой ДНК-книги, копию фрагмента которой нужно сделать с помощью ПЦР.}

Волшебная палочка

Теперь настало время достать волшебную палочку. Не бузинную, а палочковидную бактерию Agrobacterium tumefaciens — главного союзника генного инженера. Строго говоря, эта бактерия тоже генный инженер. Она умеет встраивать в геном растений гены из своей плазмиды*, что вызывает образование опухолей, клетки которых производят питательные для этих бактерий вещества. Ученые научились подсовывать агробактериям в плазмиду гены, которые сами хотят встроить в растения. С помощью набора ферментов перекраиваем плазмиду: вставляем туда наработанный из примулы ген, подшиваем пару генов, обеспечивающих устойчивость к антибиотикам у бактерий, и еще один — устойчивость к третьему антибиотику у растений. После молекулярной кройки делаем множество копий нашей плазмиды с помощью кишечной палочки E. coli** (они это делают почти сами и весьма охотно). Затем подсовываем плазмиды тем клеткам Agrobacterium tumefaciens, что не успели обзавестись собственными плазмидами. Убиваем антибиотиками, резистентность к которым зашивали в плазмиду, бактерий, коих не удалось модифицировать. В результате выживут только устойчивые — те, которым пересадили ген рыбьего жира. Дальше можно пересаживать его в репку.

^{*Плазмида — это небольшая молекула ДНК, обособленная от основного генетического материала, заключенного в хромосоме. У людей их нет, а вот у бактерий частенько встречаются.}

^{**E. coli — излюбленный питомец микробиологов, биотехнологов, генетиков и представителей других отраслей биологии. Именуется эшерихией (лат. Escherichia) в честь Теодора Эшериха, микробиолога из тогда еще Австро-Венгрии. Сам Эшерих выделил ее из фекалий здоровых людей и окрестил Bacterium coli, то есть кишечной палочкой в переводе с латыни. За пределами научного мира ее до сих пор так частенько называют.}

Пересадка генов

У нас был донор гена — ХХХ. Вектором-посредником мы выбрали агробактерий. Теперь настала пора подготовить реципиента — репку. За время путешествий и молекулярных манипуляций она успела вырасти. Но нельзя просто так взять и пересадить ген в репку. Нужно выделить из нее каллус. Так называются стволовые клетки растений. Для этого берем стерильный скальпель и надрезаем стебель. Вскоре на нем появится зеленоватая вязкая жидкость — это и есть каллус. Его надо пересадить на питательную среду. А затем подсадить к культуре каллуса еще и агробактерий. И сделать это 20 раз подряд: высадить 20 чашек каллуса, да чтобы погуще, и подсадить бактерий во все. В засеянных чашках Петри рождается страсть, которой лучше не мешать.

Выждали. Если работали не слишком стерильно, то в некоторых чашках заведется плесень или еще чего странное — на утилизацию. Оставшиеся, с виду не заросшие чашки Петри обрабатываем всеми тремя антибиотиками. В нескольких чашках Петри все опять погибает — на утилизацию. Но в паре чашек жизнь продолжает теплиться — там-то, видимо, генная модификация прошла успешно. Пересаживаем трансгенные стволовые клетки на новые и новые чашки Петри, заставляем их делиться, а после трансформироваться в полноценное растение. Для этого им в чашку нужно подмешать немного гормонов — ауксинов и цитокининов*.

Вот потихоньку из бесформенной клеточной массы начинает вытягиваться трансгенной репы росток. Будет он большой да сильный, и рыбьего жира в нем станет и на дедку, чтобы сердечно-сосудистыми не болел, и на бабку, чтобы нервная система была в порядке, и болявой внучке для иммунитета. А жучка ГМ-репу вряд ли оценит, ибо хищница.

^{*Ауксины и цитокинины — у растений, как и у животных, существует гормональная регуляция. Две основные группы фитогормонов — это ауксины и цитокинины. Их действие сложно и многогранно, особенно в различных комбинациях, но если сильно упрощать, то первые (то бишь ауксины) способствуют апикальному росту (то есть побегов вертикально вверх, а корней — вниз), а вторые (то бишь цитокинины) росту вширь. Чтобы вырастить из аморфной массы трансгенных стволовых клеток нечто похожее на репку, клеткам нужно подсказывать, как и в каком направлении им делиться. Гормоны и будут посредником в этих переговорах.}

Сказки сказками, но в магазинах западных уже продают наборы для домашней генной инженерии. В них, как правило, включают и компактные центрифуги, вращающиеся с частотой 10 тысяч оборотов в минуту, и приборы для ПЦР с контролем температуры, и автоматические пипетки с набором разовых наконечников, и чашки для выращивания клеток, и культуры бактерий-векторов… И это лишь первые несколько позиций из огромного перечня оборудования, что включают эти наборы. Ценник, кстати, не слишком сказочный. Собрать домашнюю лабораторию обойдется в тысячу-другую долларов.

Александр Панчин: «С точки зрения политиков, вколоть в кровь ГМО не страшно, а съесть — страшно»

Что такое ГМО, почему люди боятся генной инженерии и что с этим делать

«Страшилки» о ГМО занимают заслуженное место в мире околонаучных фейков и находятся в топе этого «антихит-парада» — где-то рядом с антипрививочной кампанией и ВИЧ-диссидентством. Александр Панчин, известный российский биолог, писатель и научный журналист, поговорил с «Реальным временем» о генно-модифицированных организмах. Выяснилось: каждый из нас — это ГМО, вакцина от коронавируса — тоже ГМО, а маркировка «без ГМО» на бутылке молока — чистой воды маркетинг.

«Мы все — мутанты»

— Что же такое эти страшные и ужасные ГМО?

— Генно-модифицированный организм — это скорее юридический термин, нежели что-то осмысленное с точки зрения биологии. Биология подразумевает, что мы все — мутанты, все мы подвергаемся генной модификации в процессе размножения. Дело в том, что в каждом поколении у животных и растений возникают мутации. Это генетические изменения, которые могут приводить впоследствии к тем или иным отличиям организма.

Так вот, генная инженерия позволяет нам вносить точечные генетические особенности в будущий организм в лаборатории. Такой организм и будет с юридической точки зрения называться генно-модифицированным.

До этого тысячи лет человек выводил новые породы и сорта растений и животных, искусственно влияя на формирование генома — это называется селекцией. Если проводить аналогию, то методы селекции можно сравнить с кувалдой, которой мы грубо били по геному и смотрели, что получится. Теперь у нас есть своеобразные маникюрные ножницы, благодаря которым мы можем внести изменения аккуратнее — технологии генной инженерии.

В конечном итоге важнее не то, каким образом мы редактируем ДНК, а то, какая конкретная мутация произошла в организме. Допустим, мы получили папайю, устойчивую к вирусам. Или бактерию, производящую инсулин. Или картошку, устойчивую к вредителям. Это все разные организмы с разными мутациями.

Но и в рамках селекции мы тоже получаем организмы с определенными особенностями. Просто это происходит дольше, и вместе с желаемым признаком развиваются сопутствующие. Генная инженерия — метод более точный и аккуратный.

— С чего началась индустрия ГМО?

— Изменения в геном бактерий ученые вносят уже несколько десятилетий. И в геном растений — тоже. Первыми ГМО, нацеленными на то, чтобы использовать их в пищевой промышленности, были помидоры, из которых изготавливали томатную пасту, это было в начале 1990-х годов. И что любопытно, эти самые томаты с гордостью маркировали как ГМО, как продукт высокой технологии. Изначально это так и воспринималось людьми: генная инженерия — это что-то современное и крутое.

— А потом что-то пошло не так.

— А потом началась информационная кампания против этого как против чего-то противоестественного, неприродного, страшного. Появились некорректные ассоциации между ГМО и какими-нибудь ядами, химикатами, которые якобы добавляют в пищу. Я как-то был на одной телепередаче, там был противник ГМО, эксперт, который думал, что ГМО — это пестициды. То есть люди часто просто не понимают, что такое ГМО. А это просто живые организмы, они размножаются, просто у них есть определенные генетические особенности, целенаправленно внесенные в лаборатории.

Фото vesti.ua

Люди часто просто не понимают, что такое ГМО. А это просто живые организмы, они размножаются, просто у них есть определенные генетические особенности, целенаправленно внесенные в лаборатории

«Ни на каком гене не написано, что он принадлежит определенному организму»

— Чтобы получить определенную желаемую мутацию, в ген исходного организма встраивается геном другого организма?

— Необязательно, но есть и такая технология. В природе такое тоже происходит и называется «горизонтальным переносом генов». В результате получаются так называемые трансгенные организмы. Но на самом деле ни на каком гене не написано, что он принадлежит какому-то определенному организму. Это всего лишь последовательность буковок из нуклеотидной последовательности, которые кодируют наш геном. Сами буквы одинаковы у человека, у рыбы, у бактерии и различаются только порядком расположения.

Как вы можете из одних и тех же букв составлять разные слова и предложения, так и генетическая последовательность любого организма составлена из одних и тех же нуклеотидов.

Если проводить аналогии — например, если бы вы взяли цитату из Пушкина и вставили ее в книгу Толстого — у вас получится генно-модифицированный, в данном случае — трансгенный текст. А могли бы просто одну букву у Толстого поменять, это была бы точечная мутация.

— В природе такое встречается? Или трансгенные организмы могут появиться только в лаборатории?

— В природе горизонтальный перенос генов встречается, причем не так уж и редко. Один из основных методов генной инженерии с растениями — агробактериальная трансформация. В ней участвуют почвенные бактерии Agrobacterium tumefaciens. Так вот, они от природы сами умеют переносить свои гены в ДНК растений и заставлять их производить вещества, которыми питаются. Ученые взяли эту бактерию и «переоборудовали» ее таким образом, чтобы переносить в растения не те гены, которые нужны ей, а те, которые нужны нам. Так получился один из основных методов генной модификации растений.

Было много примеров того, как вирусы передавали свои гены разным живым организмам, в том числе растениям и животным. Кстати, в геноме человека есть гены вирусного происхождения. Например, такие гены играют важную роль в формировании плаценты и даже в работе нервной системы. Так что с точки зрения биологии, мы с вами тоже не просто ГМО, а еще и трансгенные организмы. Но с юридической точки зрения, поскольку наши гены изменились не в лаборатории, то на нас можно смело вешать лейбл «Био-Эко-Органик». Это по факту не отменяет того, что во время нашей эволюции случался горизонтальный перенос.

Большинство генов передаются вертикально — от родителей к детям. Но случаются в эволюции отдельные события, когда гены переносятся горизонтально — от одного организма к другому. Такие примеры чаще встречаются у бактерий, но их можно найти и у растений, и у животных.

— Может быть, поэтому и столько страшилок вокруг ГМО? Ведь если какой-то вирус умеет встроить в человеческий геном свой ген, то почему бы этого не сделать новым ГМО?

— Мы поедаем гены живых организмов постоянно. Мы съели картошку — и вместе с ней полную ее последовательность генов. Но от этого у нас ботва не выросла, ничего на голове не заколосилось. Для нашей пищеварительной системы совершенно все равно, какую последовательность буковок ей переваривать, обращается она с ними одинаково.

Вероятность того, что в нас встроятся гены из трансгенной картошки, не выше вероятности того, что в нас встроятся гены из картошки «нормальной». И эта вероятность с любой практической точки зрения равна нулю.

Те примеры горизонтального переноса, которые мы знаем, работают по-другому, они не так тривиально устроены: не так, чтобы съел — и генно-модифицировался.

Фото farminguk.com

Для нашей пищеварительной системы совершенно все равно, какую последовательность буковок ей переваривать, обращается она с ними одинаково

«Самое важное, что удалось сделать в агрокультуре, — вызвать устойчивость к вредителям и вирусам»

— Генная инженерия сейчас — один из двигателей прогресса в медицине?

— Сейчас все обсуждают первую вакцину от коронавируса. Она представляет собой генно-модифицированный вирус, созданный генными инженерами. Оболочку взяли от одного вируса, в нее поместили генетический материал от SARS Cov2 — вот вам и пример применения генной инженерии. Понятно, что эту вакцину еще нужно изучать и проверять на безопасность, потому что ее будут, предположительно, вводить большому количеству людей. Но подобных вакцин очень много.

С помощью генной инженерии производятся генно-терапевтические препараты, которые могут бороться с врожденными заболеваниями. Например, таким образом — на основе ГМ-вирусов — создали лекарство от одного из типов гемофилии.

Практически весь инсулин производится на основе генетически модифицированных микроорганизмов — если бы не генная инженерия, людям с диабетом было бы жить гораздо тяжелее, чем сейчас.

— А в сельском хозяйстве в какую сторону в основном двигается генная инженерия?

— Наверное, самое важное, что удалось с ее помощью сделать в агрокультуре — вызвать устойчивость к вредителям и вирусам. Например, без использования ГМО на Гавайях сейчас бы там вымерла папайя. Или, например, был под угрозой вымирания один из самых популярных сортов банана — его уничтожала грибковая инфекция. И тогда ученые внесли в геном банана генетическое изменение — теперь есть сорт, который этой болезни не боится. Есть ГМО-сорта, устойчивые к вредителям, и это помогает не поливать поля огромным количеством инсектицидов, а значит, благотворно отражается на состоянии окружающей среды.

Я читал забавный пример из жизни амишей (религиозное движение, которое в числе прочих запретов полностью отказывается от всевозможных современных технологий, — прим. ред.). Они свои растения на полях выращивают вручную. Проблема вредителей для них одна из самых актуальных — они не могут опрыскивать свои посевы, потому что для этого нужны механические средства. Так вот, некоторые амиши используют генно-модифицированный посадочный материал — семена сортов, не боящихся вредителей. И это вроде как не противоречит их религии. Они отказываются от электричества и металлических машин, их религия запрещает то, что мы бы ассоциировали с механикой. А вот ГМО — пожалуйста.

Фото wikipedia.org

Наверное, самое важное, что удалось с ее помощью сделать в агрокультуре — вызвать устойчивость к вредителям и вирусам

— Почему же тогда «Гринпис» так не любит ГМО?

— Для меня это одна из величайших загадок. Потому что есть масса примеров того, как некоторые ГМО могут быть использованы для защиты окружающей среды, есть даже экологические генно-инженерные проекты. Например, была история про свинку, которая могла меньше загрязнять окружающую среду — она содержала ген, позволявший лучше перерабатывать некоторые соединения фосфора — но «Гринпис» был против.

По идее они должны были очень избирательно относиться к теме ГМО, говорить: «Вот эти генно-модифицированные организмы мы одобряем, а эти — нет», — причем аргументированно. На практике же мы видим довольно принципиальную позицию против ГМО, выраженную всем движением. И это очень печально на самом деле, потому что это связано не с научными вещами, а с тем, как устроено групповое мышление людей.

— Есть слух о том, что коронавирус — это тоже ГМО…

— Слух заключается в том, что он якобы синтезирован в лаборатории. И этот слух не имеет под собой никаких оснований. Это, по-видимому, один из тех случаев, когда вирус перешел от животных к людям. Мы можем досконально изучить геном этого вируса, есть тысячи прочитанных геномов из разных популяций людей, которые болели коронавирусом. И там нет никаких признаков вмешательства. Конечно, конспиролог может сказать: «Они просто так замаскировали это, чтоб было похоже на естественную эволюцию».

Для меня это разговор того же порядка, что Земле на самом деле 6 тысяч лет, просто Бог закопал в нее кости динозавров, чтобы мы думали, что ему миллиарды или сотни миллионов лет. Нет ничего, что мешало бы естественному появлению этого вируса, как и нет никаких признаков того, что кто-то вмешивался в эту эволюцию искусственно.

«Еще не было случаев, когда человек пострадал бы, съев продукт из ГМО»

— Среди противников ГМО бытует еще и такой аргумент, что такие растения будут вытеснять натуральные на полях, и все естественное вымрет, а ГМО захватят Землю.

— Сложно себе представить, чтобы любой культивируемый сорт оказался жизнеспособным без ухода. Вся селекция этих организмов была направлена на то, чтобы поставить их выживание в полную зависимость от человека. Они нуждаются в том, чтоб мы их поливали, удобряли и т.д. Это не дикорастущие организмы. Такие растения не смогут выйти за пределы возделываемых полей, они не выживут без нас. Кроме того, те генные модификации, которые мы вносим, в большинстве не были бы полезны в дикой среде. Например, никакого толка в дикой природе нет от улучшения вкусовых качеств картошки или яблока.

Есть более разумная тема для обсуждения — то, что называется проблемой монокультур. Допустим, у вас есть очень хороший сорт, который дает прекрасную урожайность и производительность. Вы заменяете им все остальные сорта этой культуры (повторюсь, я говорю не о дикорастущих видах, а о культурных растениях), и получается, что все покупают одни и те же семена одной и той же культуры от одного и того же производителя. Это приводит к низкому генетическому разнообразию.

Тогда если появляется новый патоген, хорошо приспособленный к конкретно этому сорту, то он сразу поражает множество площадей во многих странах. Проблему монокультур можно решать заранее — и инструментом этого решения тоже может стать генная инженерия. Она позволяет и устранять проблему отсутствия генетического разнообразия (если она появляется), и создавать растения, устойчивые к конкретным патогенам. Например, та же самая монокультура бананов сорта «Кавендиш», которая оказалась бы жертвой болезни, если бы не генная инженерия.

Фото wikipedia.org

Проблему монокультур можно решать заранее — и инструментом этого решения тоже может стать генная инженерия

— Есть ли свидетельства опасности или вреда ГМО?

— За всю историю человечества еще не было случаев, когда человек пострадал бы, съев продукт из ГМО.

Единственная история, где генная инженерия была в какой-то степени неблагоприятна для людей, была на самой заре создания генных терапий, когда генно-модифицированные вирусы используются для лечения наследственных заболеваний. Сейчас это очень перспективные технологии с большим количеством положительных результатов. А на первых порах бывали и нежелательные побочные эффекты. Поэтому, как только эта технология появилась, были определенные опасения насчет нее и насчет этих исследований. Но ученые уже научились все это делать безопасно. И конечно, есть разница между тем, что вы что-то едите — и между ситуацией, когда вам вирус вводят в кровь. Во втором случае потенциальный риск гораздо больше.

— А как с тем, что была научная статья об увеличении числа онкологических заболеваний у крыс, которые питались ГМО?

— Основная масса идей о том, что ГМО могут вызывать рак, или бесплодие, или другие напасти, берутся из журналистских «уток». Публиковались несколько исследований — единицы — в которых утверждалось о вреде ГМО.

Одну из самых известных таких статей написал француз Жиль-Эрик Сералини. Его работа была подвергнута критике за методологию исследования, и ее в итоге вообще отозвали из научного журнала. Проблема там была в статистическом анализе. Если его провести, оказывается, что никакой разницы между животными, которые употребляли и не употребляли ГМО, нет. Все оказывается в пределах случайной погрешности.

На статью Сералини ссылались все борцы с ГМО, потому что там были еще и фотографии крыс со страшными раковыми опухолями. Но часто умалчивают важную деталь: в своих опытах Сералини использовал специально выведенную линию крыс для онкологических исследований. У таких животных к полутора годам в 45% случаев и безо всякого ГМО развивались раковые опухоли! И, кстати, такие же крысы без ГМО, но с раком, присутствовали в этой работе — но уже без фотографий. Таким образом акцентировали внимание людей: вот, дескать, смотрите, мышка ГМО ела, и вот у нее страшный рак. Но ГМО тут совершенно ни при чем.

Подобные страшилки и создали образ вредных ГМО.

«Я своими глазами видел плакат с рекламой концерта Стаса Михайлова с надписью «Без ГМО»

— Понятно, что сейчас идет истерия. Как она связана с маркетингом?

— Есть конкретные стороны, которые весьма заинтересованы в этих страшилках. Но это не какой-то глобальный заговор, а обычные вещи: есть вот фермер, который производит продукцию без ГМО и хотел бы продавать ее дороже. И когда возникает вопрос, почему у него дороже, он должен всем объяснить: «У них там страшное ГМО, а у меня его нет, поэтому моя сметана стоит в 5 раз дороже».

Я недавно был в США в продуктовом магазине, и там рядом стояли два пакета апельсинового сока. Чтоб вы понимали: генно-модифицированного апельсина в продаже не бывает вообще. Тем не менее на одном из пакетов было написано «Не содержит ГМО». Они были от одного и того же производителя. У них был абсолютно одинаковый состав. Но тот, который «не содержит ГМО», стоил в полтора раза дороже. Это просто вот такой маркетинговый прием: приходит человек, который обеспокоен этими страшилками, и у него есть лишние деньги в кошельке, и он готов платить больше за продукт без ГМО.

Фото yaplakal.com

Это просто вот такой маркетинговый прием: приходит человек, который обеспокоен этими страшилками, и у него есть лишние деньги в кошельке, и он готов платить больше за продукт без ГМО

— Я соль видела без ГМО…

— А есть и вода без ГМО, и презервативы без ГМО, и я своими глазами видел плакат с рекламой концерта Стаса Михайлова, на котором было написано «Без ГМО». Это давно уже маркетинговый бренд. Есть даже бизнес-модели, основанные на таком: «Мы вам продадим БАДы, которые исправляют вред, который нанесли вам ГМО». Так что есть в этом простые заинтересованные лица. А дальше — общая тенденция: страшилки хорошо продаются как новостные инфоповоды.

А как можно информационному изданию словить хайпа лучше, кроме как рассказать о какой-то страшной угрозе этому миру? Верит ведь кто-то и в то, что вышки 5G вызывают COVID-19. Точно так же и с ГМО: так устроено групповое мышление. То, что много раз повторено большим количеством людей, воспринимается многими за правду.

— А у нас есть и те, кто на государственном уровне в это верит. У нас же действует закон, запрещающий распространять ГМО?

— Запрет — на выпуск в окружающую среду.

— То есть в лаборатории можно работать?

— Можно работать в лаборатории. А потом, за невозможностью применить на практике ваши прикладные результаты, вы их патентуете, продаете западным компаниям, которые потом это реализуют, а мы — импортируем. По крайней мере я не вижу другого сценария, как это можно сделать.

— Получается, сейчас в России генетически модифицированных организмов не выращивают вообще?

— В каких-то промышленных коммерческих количествах — нет, в каких-то частных теплицах научно-исследовательских институтов — да. В России есть специалисты, которые умеют создавать ГМО, причем это очень интересные штуки. Хорошо, что этот запрет не коснулся медицины — хотя выглядит это парадоксально.

Как я уже сказал, некоторые вакцины — это же продукт генной инженерии! То есть с точки зрения наших политиков, вколоть в кровь ГМО — не страшно, а съесть — страшно. Хотя я рад, что хотя бы так. Остаться без важного раздела медицины сейчас было бы страшнее. Но тем не менее этот парадокс забавен.

— Что мы можем купить в магазине в России, что может оказаться генно-модифицированным?

— Картошка, соя, кукуруза. Теоретически (я в этом не уверен) может оказаться папайя (если она с Гавайев — то почти наверняка она ГМО). Кстати, чтобы продемонстрировать маркетинговость этого всего, упомяну еще, что животной продукции ГМО на рынке нет нигде. Единственное исключение — это быстрорастущий лосось, который одобрен к продаже в Канаде. Но если вы зайдете в магазин, то найдете кучу примеров животной продукции — начиная от молока, заканчивая котлетами, на которых будет налеплена наклейка «Не содержит ГМО». Но это чистый маркетинг.

Нет в мире молока с ГМО. Нет мяса с ГМО (если только это не колбаса, в которую ГМ-сою добавили).

«Генная инженерия — это не инструмент по созданию сверхлюдей»

— Как вы думаете, есть вероятность того, что генетические модификации человека в лаборатории когда-нибудь одобрят?

— Я думаю, это наступит довольно скоро, и в ближайшие десять лет это станет нормальной практикой. Когда-то ведь были дискуссии и сомнения по поводу экстракорпорального оплодотворения и пренатальной диагностики. Это казалось многим чем-то вообще немыслимым, а сейчас это стандартная практика. То же самое в какой-то момент, думаю, станет возможным и с генной инженерией.

Фото metronews.ru

Есть люди, которые родились с заболеванием генетическим, есть — которые без него. Справедливо ли это? Вопрос философский. Но очевидно, хорошо бы, если люди с генетическими проблемами могли бы посредством направленной мутации уравняться со здоровыми людьми

Но тут пока есть техническая проблема: инструменты для генной модификации, с одной стороны, очень хорошо работают, когда мы проверяем, что получилось, а потом из полученных образцов отбираем тот, который нас больше устраивает. Но в случае если мы модифицируем человека, нам надо быть уверенными в том, что не вносим никаких дополнительных мутаций, что мы все сделали хорошо с первого раза. И современные методы генной инженерии к этому очень близки, но не до конца. Еще чуть-чуть!

Как только технологию отладят до совершенства, сделают ее несомненной, тогда, думаю, отпадет и вопрос этики. Ведь почему есть этический вопрос для ученого? Представьте себе, если мы сделаем генно-модифицированного ребенка, и у него будет какое-то заболевание — насколько, во-первых, это будет ужасно для этой семьи и этого ребенка, а во-вторых — насколько это ужасно будет для всего человечества, как сильно это откинет назад доверие к этой технологии. Поэтому ученые очень осторожно выступают за тщательную регуляцию этого процесса.

С растениями и животными проще: если что-то пошло не так, то мы переделаем. А человека вы не переделаете.

— Вряд ли это будет дешево. Нет ли в этом гипотетической проблемы возникновения впоследствии некоей высшей расы — «идеальных людей», родители которых могут себе позволить модифицировать себе ребенка «под заказ»?

— Во-первых, надо понимать, что генная инженерия — это не инструмент для создания сверхлюдей. Единственное, что мы можем сделать — посмотреть, есть ли мутация, которая присутствует в человеческой популяции, оценить ее (полезная она или вредная) и воспроизвести полезную мутацию в организме, у которого ее нет, или убрать вредную. Есть люди, которые родились с заболеванием генетическим, есть — которые без него. Справедливо ли это? Вопрос философский. Но очевидно, хорошо бы, если люди с генетическими проблемами могли бы посредством направленной мутации уравняться со здоровыми людьми.

Все исследования, которые идут в этой области сегодня — все это проекты по поиску возможности избежать генетических заболеваний, а вовсе не по созданию «супермена».

— Что нужно сделать, чтобы в России 75% населения верили не во вредность генной инженерии, а в ее пользу?

— Мне кажется, что тема генной инженерии — это одна из тех тем, где большинство людей противники именно из-за незнания простейших биологических вещей. Вроде того, что мутации возникают абсолютно в каждом поколении, и мы все мутанты. Мне кажется, надо это все транслировать, рассказывать, разъяснять максимально широко.

Я бы, конечно, хотел увидеть и изменения в курсе биологии, чтобы школьникам рассказывали о достижениях современной биотехнологии, развеивали актуальные мифы. Это, может быть, утопично с учетом российских реалий. Но то, что мы, научные журналисты и популяризаторы науки, можем сделать — это развеивать заблуждения и хотя бы надеяться на то, что постепенно хорошие идеи вытеснят плохие.

Людмила Губаева

ОбществоМедицина

генетически модифицированных людей ходят среди нас

Казалось, человечество перешло важную черту: в понедельник в Китае ученый по имени Хэ Цзянькуй объявил, что в ноябре родились близнецы с геном, который он отредактировал, когда они были эмбрионами. .

Но в некотором смысле эта новость вовсе не нова. Среди нас уже ходят несколько генетически модифицированных людей.

В середине 1990-х годов доктора репродуктологии в Нью-Джерси придумали, как помочь женщинам иметь детей.Они подозревали, что некоторые женщины изо всех сил пытались забеременеть из-за дефектного материала в их яйцеклетках.

Чтобы омолодить их, врачи удалили часть желеобразной начинки из яйцеклеток, подаренных здоровыми женщинами, и ввели ее в яйцеклетки своих пациентов перед проведением экстракорпорального оплодотворения.

Исследователи не спрашивали у Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов разрешения опробовать эту процедуру. Только после того, как их пациенты стали рожать здоровых детей, они поделились новостью о том, что это, похоже, работает.Как только это стало известно, потенциальные родители устремились в клиники, чтобы сами опробовать эту процедуру.

Но другие люди отреагировали скорее шоком, чем возбуждением. Наши клетки производят топливо на миниатюрных фабриках, называемых митохондриями. И каждая митохондрия несет свой небольшой набор генов. Врачи из Нью-Джерси могли создать детей на основе ДНК трех человек, а не двух.

Оказалось, что это действительно так. Врачи обнаружили, что у некоторых детей помимо родителей была митохондриальная ДНК доноров.В своем отчете 2001 года об этом открытии они назвали это «первым случаем генетической модификации зародышевой линии человека, результатом которой стали нормальные здоровые дети». Зародышевая линия — это линия клеток, которая дает начало новому человеку.

The F.D.A. не был доволен. Он разослал в клиники письма с требованием подать заявку на тестирование метода, как если бы это был новый экспериментальный препарат. Эти бюрократические препоны были настолько серьезными, что в клиниках перестали вводить яйца.

К тому времени, возможно, родилась дюжина детей со смесью ДНК.Может, их больше — точно никто не знает.

Позднее врачи из Нью-Джерси разыскали некоторых из этих детей и не обнаружили ничего необычного в их здоровье в подростковом возрасте. Тем временем некоторые биологи поняли, что изменение их процедуры может помочь в другом: предотвратить болезни, которые в противном случае неизлечимы.

Подобно ДНК в наших хромосомах, ДНК в наших митохондриях может мутировать. Мутации могут вызывать симптомы, варьирующиеся от слепоты до ранней смерти, и женщины передают их своим детям.По оценкам, каждый 5000 человек страдает митохондриальным заболеванием, и для подавляющего большинства нет эффективных методов лечения. Ученые задались вопросом, могут ли они стереть эти болезни, заменив митохондрии.

Процедура, которую они придумали, началась с извлечения хромосом пациентки из одной из ее яйцеклеток. Затем они получили яйцеклетку от здорового донора и удалили ее хромосомы. Наконец, они вставили хромосомы пациента в донорскую яйцеклетку и оплодотворили ее спермой.

Испытания этой так называемой митохондриальной заместительной терапии, проведенные на мышах и обезьянах, дали обнадеживающие результаты.Но когда ученые обратились к правительству Соединенных Штатов с просьбой опробовать его на человеческих яйцах, их закрыли.

Людей беспокоили не только возможные медицинские риски. Многие сочли это оскорблением человеческого достоинства.

«Это жуткая форма евгенического клонирования человека», — заявил конгрессмен из Небраски Джефф Фортенберри на слушаниях в 2014 году.

Два года спустя в законопроект о бюджете Конгресса загадочным образом было включено положение, запрещающее F.D.A. даже от рассмотрения вопроса о заместительной митохондриальной терапии.Итак, исследователи ушли в подполье.

В 2016 году американский врач по лечению бесплодия по имени Джон Чжан объявил, что он отправился в Мексику, чтобы незаметно провести операцию на женщине из Иордании с неврологическим заболеванием, которое называется синдромом Ли. Она родила мальчика, который оказался здоровым. Но она и ее муж не были заинтересованы в том, чтобы позволить ученым следить за здоровьем их ребенка. Нам больше ничего не известно о его судьбе.

Эта история громко отозвалась на этой неделе, когда доктор Хе, доцент Южного университета науки и технологий в Шэньчжэне, сказал миру, что он создал генно-отредактированных младенцев, изменив ДНК человеческих эмбрионов с помощью новой технологии. называется Криспр.

Он вырезал небольшую часть ДНК из гена CCR5. Люди, у которых отсутствует этот кусок генетического материала, по-видимому, устойчивы к инфекциям, вызываемым вирусом иммунодефицита человека. Доктор Хе рассуждал, что генетически модифицированные младенцы тоже будут сопротивляться вирусу.

В воскресенье MIT Technology Review опубликовала новость, за которой последовал пространный репортаж Associated Press. Доктор Хе опубликовал серию победных видеороликов в Интернете, а в среду он отправился на крупную конференцию по редактированию генов в Гонконге, чтобы показать слайды с некоторыми деталями своей работы .

Как и врачи из Нью-Джерси до него, доктора Хэ резко осудили за скрытное безрассудство. Организаторы встречи в Гонконге в четверг выступили с заявлением, в котором назвали рождение близнецов «безответственным». Они сказали, что доктор Хэ плохо разработал исследование, и назвали его этические соображения «неудачными». Некоторые ученые, наблюдавшие за выступлением доктора Хе, задавались вопросом, мог ли он на самом деле удалить не тот кусок гена CCR5. Китайское правительство назвало процедуру незаконной и начало расследование.

Я связался с Гленном Коэном, профессором Гарвардской школы права, изучающим репродуктивные технологии, и попросил его угадать, что будет дальше. Его прогноз звучал как повторение истории замены митохондрий.

«Мне кажется, что во всем мире будут жесткие регулирующие меры», — сказал мне профессор Коэн. Он предсказал полный запрет технологии. «Люди напуганы, и когда они напуганы, они принимают не столь тонкие решения.

В среду комиссар FDA Скотт Готлиб, похоже, поверил предсказанию профессора Коэна. В интервью BioCentury он раскритиковал научное сообщество за то, что оно не смогло остановить доктора Хи, и предупредил о «потенциальных правилах и законах, которые могут быть гораздо более строгими, чем они могли бы быть в противном случае, если бы было больше уверенности в том, что сообщество способно к самоуправлению. вводить соответствующие стандарты ».

Было бы обидно. Бывают случаи, когда редактирование человеческих эмбрионов имело бы медицинский смысл.В прошлом году Национальная академия наук и Национальная медицинская академия выпустили подробные инструкции о том, какие случаи могут быть квалифицированы. Хотя они не указали на какое-либо конкретное заболевание, они утверждали, что его следует рассматривать только тогда, когда никакое другое лечение не может позволить родителям иметь здорового ребенка.

К счастью, история предлагает нам другой путь. Достаточно посмотреть, что случилось с заместительной митохондриальной терапией в Великобритании.

Когда британские ученые подняли идею использования этой процедуры на человеческих яйцах, в стране велся серьезный открытый разговор о плюсах и минусах.Департамент здравоохранения провел длительное расследование. В парламенте прошли публичные дебаты. А в 2015 году был принят закон, утверждающий эту процедуру.

Британское правительство не создавало медицинского Дикого Запада, где врачи могли бы использовать эту процедуру, когда захотят. Клиники должны были получить лицензию от Управления оплодотворения человека и эмбриологии Великобритании, которое будет контролировать процедуры и следить за детьми на протяжении всей их жизни, чтобы проверять наличие неожиданных побочных эффектов.

В феврале этого года власти объявили, что они впервые одобрили использование митохондриальной заместительной терапии у двух женщин в клинике репродуктивной медицины в Ньюкасле.В четверг представитель власти отказался сообщить, родились ли в результате дети.

Для мира вполне естественно сосредоточить внимание на двух младенцах, родившихся в Китае. Но и эти младенцы в Британии тоже заслуживают нашего внимания. Мы можем выбрать, какие из них представляют будущее.

Карл Циммер ведет колонку Matter в The New York Times и является автором книги «У нее смех матери: силы, извращения и возможность наследственности».

генетически модифицированных людей? Взлом ДНК, что значит быть человеком, Конец секса

Ученые уже генетически модифицировали человеческие эмбрионы, наша ДНК становится такой же редактируемой и поддающейся взлому, как и другие типы кода, а гонка в области генной инженерии продвигается бешеными темпами.Недавно мы взяли интервью у Джейми Метцла, доктора философии, одного из ведущих футуристов и геополитических экспертов в мире, о грядущей генетической революции и о том, что нам нужно делать сейчас, чтобы подготовиться.

Метцль — старший научный сотрудник Атлантического совета и член экспертного консультативного комитета Всемирной организации здравоохранения по разработке глобальных стандартов редактирования генома человека. Ранее он работал в Совете национальной безопасности США, в комитете Сената по международным отношениям и в качестве сотрудника по правам человека в Организации Объединенных Наций в Камбодже.(И да, он также является триатлетом Ironman.) Его последняя книга, Взлом Дарвина: генная инженерия и будущее человечества , исследует грядущую генетическую революцию и будущее человечества.

СИНИЕ ЗОНЫ: Ваша новая книга,

Взлом Дарвина , звучит захватывающе и пугающе. Почему нам нужно сесть и обратить внимание на то, что происходит с генной инженерией?

ДЖЕЙМИ МЕТЦЛ: Генетическая революция, которая коренным образом изменит наше здравоохранение, способ рождения детей, природу детей, которых мы производим, и, в конечном итоге, наша эволюционная траектория как вида, уже началась.

Это похоже на научную фантастику, но это очень реально и очень скоро изменит нашу жизнь.

Поскольку эта трансформация коснется каждого из человек, это всех сотрудников нашего бизнеса. Я написал Hacking Darwin , чтобы помочь людям понять, что происходит, что поставлено на карту, что это значит для каждого из нас и что мы все можем сделать, чтобы подготовиться.

БЖ: Что на самом деле люди теперь могут делать? С точки зрения генной инженерии своих детей?

JM: Многие родители уже сегодня занимаются генной инженерией своих детей, хотя мы так не называем.Все большее число родителей используют ЭКО и предимплантационное генетическое тестирование вместо секса, чтобы зачать детей, и предпочитают имплантировать эмбрионы с меньшей вероятностью наличия определенных генетических заболеваний и хромосомных нарушений. Другие используют пренатальное тестирование для выявления генетических аномалий и, в некоторых случаях, предпочитают прерывание беременности.

В Китае родились две девочки, чьи предварительно имплантированные эмбрионы были изменены неэтичным ученым.

Это все еще самые ранние дни генной инженерии, нашего потомка … но впереди еще много чего.

BZ: Вы сказали, что в ближайшем будущем секс для воспроизводства будет происходить в лабораториях. Вы можете уточнить?

JM: Революция в способах рождения детей побудит многих из нас зачать детей в лабораториях, а не в кроватях и на задних сиденьях автомобилей.

1 Сначала мы сделаем это, чтобы снизить примерно трехпроцентный риск того, что дети, зачатые половым путем, будут иметь какие-либо опасные генетические аномалии.

Но как только мы начнем привыкать к ЭКО и скринингу эмбрионов, чтобы снизить риски для здоровья, многие из нас захотят сделать выбор, который даст нашим детям больше шансов на долгую и здоровую жизнь.

2 Затем мы, вероятно, будем использовать технологии стволовых клеток , чтобы помочь женщинам произвести на тысячи яиц больше, чем они могли бы самостоятельно, и значительно увеличить количество эмбрионов, которые можно секвенировать, прежде чем будет принято решение о том, какие из них имплантировать.

3 Мы также будем использовать прецизионные инструменты для редактирования генов , более точные, чем CRISPR, чтобы внести ряд дискретных генетических изменений в эти предварительно имплантированные эмбрионы, чтобы исключить риски или принести пользу.

Все это будет спорным и поднимет огромные этические проблемы, которые нам необходимо будет активно изучить.

Я написал Hacking Darwin , чтобы помочь начать то, что я называю «межвидовым диалогом» о будущем генной инженерии человека. Эта наука неизбежно будет развиваться, но ценности, которыми руководствуется этот прогресс, зависят от нас. Если мы хотим оптимизировать преимущества и минимизировать вред, мы все должны действовать прямо сейчас.

BZ: Было проведено множество исследований по продлению жизни с помощью технологии стволовых клеток, но некоторые из наиболее важных факторов долголетия невозможно воспроизвести в лаборатории (любовь, социальные связи, цель).Как вы думаете, действительно ли возможно добиться долголетия?

JM: Я определенно считаю, что можно добиться долголетия. На самом деле мы занимаемся этим уже давно. Если наша цель — продолжать увеличивать здоровье и продолжительность жизни среди населения, мы должны делать все, что Дэн описывает в синих зонах, которые он обнаружил по всему миру. Но даже если каждый из нас будет жить точно так же, как самый просвещенный житель Окинавы, самое долгое, что мы можем надеяться прожить с нынешней биологией, будет 122 — самая долгоживущая человеческая жизнь за всю историю наблюдений.

Я думаю, что со временем мы сможем выйти за рамки этого, применив новые технологии. Такие препараты, как метформин, рапамицин и никотинамидмононуклеотид (NMN), уже увеличивают продолжительность жизни у модельных организмов, таких как мыши. Ученые показывают, как сокращение стареющих клеток и управление путями рециклинга клеток замедляют процесс старения в этих организмах. Сумасшедший процесс, называемый асинхронным парабиозом, — разрезание и сшивание молодых и старых животных, обычно мышей, — предполагает, что что-то в плазме более молодых мышей делает более старых мышей биологически моложе.Подобные технологии еще не совсем готовы к полноценному использованию человеком, но многие из них будут готовы. Раскрывая генетические секреты людей, которые живут особенно долгой и здоровой жизнью, мы сможем отбирать для имплантации во время ЭКО эмбрионы, которые генетически предрасположены к этим качествам. Я сделал основной доклад по этой теме на SXSW (видео ниже ), возможно, вашим читателям понравится.

Но если мы проживем более долгую здоровую жизнь, нам нужно будет еще больше наполнить ее истинным смыслом, который исходит из наших отношений и нашей цели.Это то, за что стоит бороться за нашу жизнь.

BZ: Да, в Blue Zones мы делаем упор не только на добавление лет к жизни, но и на увеличение жизни к годам. Кажется, что нет смысла долго жить без хорошего качества жизни, включая целеустремленность и любовь.

ДМ: Совершенно верно. Одна из моих рекомендаций людям, вступающим в новую эру, — инвестировать друг в друга. Люди — социальный вид, и одна из основных причин, по которой мы поднялись на вершину пищевой цепочки, заключается в том, что мы можем сотрудничать друг с другом.

Даже в этом все более виртуальном мире мы все еще не виртуальные существа. Нам все еще нужно сообщество людей вокруг нас, чтобы быть счастливыми и удовлетворенными. Поскольку мир меняется и становится все более виртуальным с каждым днем, мы должны вкладывать средства в конструктивные отношения с окружающими нас людьми.

BZ: Что еще мы должны делать теперь, когда мы знаем, что грядет генетическая революция?

JM: Ученые находят новые способы замедлить биологический процесс старения, и я не думаю, что пройдет много времени, прежде чем врачи назначат генную терапию и лекарства для борьбы со старением.Чтобы получить пользу от этих новых методов лечения, мы должны сделать все возможное, чтобы позаботиться о своем теле прямо сейчас. Чем вы будете здоровее, когда придут омолаживающие процедуры, тем лучше будет.

Мы все должны быть:

• Соблюдение здоровой и преимущественно растительной диеты
• Спать 6-7 часов ночью
• Создание и поддержание крепких дружеских отношений и поддержки
• Физические упражнения 45 минут в день
• Целенаправленная жизнь

Вы можете прочитать больше советов в моем недавнем интервью TechCrunch.

BZ: Вы технический футурист и геополитический эксперт, который также пишет научно-фантастические романы. Какой путь вы выбрали в этой области обучения?

JM: С самого раннего детства я всегда спрашивал, почему. Я защитил докторскую диссертацию. в истории, сосредоточив внимание на прошлых нарушениях прав человека , потому что я хотел знать, почему мы все вместе так много раз терпели неудачу, чтобы предотвратить самые ужасные человеческие трагедии. Работая в лагерях беженцев в Таиланде и для ООН в Камбодже, я быстро понял, что причиной геноцида и беженцев была политика.

Я работал в Белом доме и Государственном департаменте и стал геополитическим экспертом , потому что хотел внести свой вклад, чтобы помочь нам принимать более разумные решения, которые помогли бы, а не навредили бы людям. Но по мере того, как перекрывающиеся экспоненциальные технологические революции разыгрывались на протяжении моей жизни, мне стало совершенно ясно, что нам нужно использовать лучшие из наших исторических ценностей, чтобы гарантировать, что наши технологии улучшают нашу человечность, а не подрывают ее.

Я пишу свои романы и научно-популярные книги, такие как « Hacking Darwin », чтобы попытаться вовлечь всех в этот процесс.Нам всем нужно быть историками, чтобы понимать, откуда мы пришли, какие ошибки мы сделали и извлеченные уроки, геополитиками, чтобы понять большие политические силы, формирующие наш мир, и футуристами, чтобы представить, куда мы идем, чтобы мы наметили самый мудрый путь, чтобы попасть туда.

Быстрые ответы с Джейми Метцлем:

Какие 3 продукта питания всегда есть на кухне?

• Семена чиа
• Семена льна
• Темный шоколад (у меня есть вторая тайная жизнь шамана какао)

Какой совет вы бы дали себе 20-летнему?

• Примите жизненные необходимые и связанные взлеты и падения, чтобы принять себя
• Читай так, будто от этого зависит твоя жизнь
• Имейте конкретную цель, инвестируйте время и энергию, необходимые для ее достижения, и будьте полностью открыты для изменения направления несколько раз на пути

Чем вы больше всего гордитесь?

• Мои отношения с самыми близкими людьми в моей жизни
• Мое сообщение и возможность поделиться им с другими
• Мне кажется, что я делаю немного, чтобы сделать мир лучше

Когда и где вы больше всего счастливы?

• Когда я чувствую, что нахожусь в состоянии потока и действительно общаюсь с людьми
• Когда я чувствую в себе глубочайшее спокойствие (часто на дистанции около 30 миль ультрамарафона)
• На Ранчо ла Пуэрта в Текате, Мексика, маленький кусочек рая

Какая у вас личная мантра или девиз?

• « Draco dormiens nunquam titillandus. «Подождите, это кто-то другой.
• Если я могу украсть у Торо: «Если вы построили воздушные замки, ваша работа не будет потеряна; вот где они должны быть. Теперь положите под них фундамент ».

Статьи по теме

• Дэн Бёрден, директор по инновациям и вдохновению Blue Zones и самый известный в стране…

• Ли Макинтайр, доктор философии, научный сотрудник Центра философии и истории науки…

• Когда я впервые встретил Кэти Курик в октябре прошлого года, я не узнал ее.Она, ее муж…

• Автор: Алекс Райли, писатель-натуралист из Бристоля, Соединенное Королевство. Его рассказы о…

Генетически модифицированных людей | The Economist

12 марта 2015 г.

Противники генетически модифицированных культур часто жалуются, что перемещение генов между видами неестественно. Не говоря уже о том, что сельское хозяйство в целом неестественно, это все еще вызывает беспокойство. Некоторое время было известно, что некоторые гены переходят от одного вида к другому при наличии возможности в процессе, называемом горизонтальным переносом генов.Например, гены устойчивости к антибиотикам свободно обмениваются между видами бактерий. Однако только недавно стало ясно, насколько широко распространены такие природные трансгены. То, что когда-то считалось особенностью меньших организмов, теперь оказалось верным и для людей.

Аластер Крисп и Кьяра Боскетти из Кембриджского университета и их коллеги занимались расследованием этого дела. Их результаты, только что опубликованные в журнале Genome Biology , предполагают, что у людей есть по крайней мере 145 генов, взятых у других видов их предками.По общему признанию, это менее 1% от 20 000 или около того людей в общей сложности. Но многих людей может удивить то, что они даже в небольшой степени являются частично бактериями, частично грибами и частично водорослями.

Доктор Крисп и доктор Боскетти пришли к такому выводу, изучив постоянно растущие общедоступные базы данных генетической информации, доступные в настоящее время. Они изучали не только людей. Они рассмотрели девять других видов приматов, а также 12 видов плодовых мух и четыре нематодных червя. Мухи и черви — любимые животные генетиков, поэтому о них было собрано много данных.Результаты всех трех групп предполагают, что естественные трансгены распространены повсеместно.

Чтобы не увязнуть в миллиардах пар оснований генома животного, исследователи обратились к так называемому транскриптому. Это набор молекул-посредников, состоящих из ДНК-подобного химического вещества, называемого РНК, которое собирает инструкции о том, как создавать белки из генов в ядре, и доставляет их на субклеточные фабрики, которые производят эти белки. Вообще говоря, каждый тип информационной РНК соответствует одному гену.Глядя на посланников, доктор Крисп и доктор Боскетти могли убедиться, что они записывают активные гены, а не участки ядерной ДНК, которые когда-то были генами, но теперь больше не работают.

Полезные иммигранты

Для каждого транскрибированного мессенджера они искали в мировых базах данных в поисках совпадений. Они исключили ближайших родственников каждой из трех групп животных (то есть членистоногих не сравнивали с мухами, позвоночных с приматами и других нематод с червями).Затем они спросили, были ли гены, похожие на те, что находятся в транскриптоме, чаще обнаруживаются у других животных или у других животных. Если первое, то наиболее вероятным объяснением было бы то, что они были здесь по общему происхождению от предков животных. Если последнее, то горизонтальный перенос генов от вида к виду казался наиболее вероятным объяснением. В среднем у червей было 173 горизонтально перенесенных гена, у мух — 40, а у приматов — 109. Таким образом, у людей было больше, чем у приматов.

Многие из них совпадают с генами неизвестного назначения, поскольку спустя более десяти лет после завершения проекта генома человека функции многих генов остаются неясными.Но некоторые человеческие трансгены на удивление знакомы. Система антигенов ABO, которая определяет основные группы крови для целей переливания, выглядит бактериальной. Ген, связанный с жировой массой и ожирением, эффект которого заключен в его довольно длинном названии, по-видимому, происходит от морских водорослей. А группа генов, участвующих в синтезе гиалуроновой кислоты, происходит от грибов. Гиалуроновая кислота — это химическое вещество, которое является важной частью клея, который скрепляет клетки. (Это также частый ингредиент кремов для кожи.)

В общей сложности исследователи обнаружили два импортированных гена метаболизма аминокислот, 13 гена метаболизма жиров и 15 гена, участвующих в модификации больших молекул после производства. Они также идентифицировали пять иммигрантов, которые производят антиоксиданты, и семь, которые являются частью иммунной системы.

Это настоящий каталог. Если бы что-то подобное внедрили генные инженеры в кукурузу или крупный рогатый скот, это, несомненно, вызвало бы протест. Однако у людей они работают хорошо.Будет справедливо отметить, что многие из них, похоже, жили вместе с той линией, которая привела к человечеству на протяжении миллионов лет, и поэтому у обеих сторон было достаточно времени, чтобы приспособиться. Тем не менее, когда-то для всех них был момент, когда они были такими же чужеродными, как бактериальный инсектицид в кукурузе или ген устойчивости к гербицидам в соевых бобах.

Эта статья появилась в разделе «Наука и технологии» печатного издания под заголовком «Генетически модифицированные люди»

Что такое генетическая модификация? | Живая наука

Генетическая модификация — это процесс изменения генетической структуры организма.Это делалось косвенно в течение тысяч лет путем контролируемого или селективного разведения растений и животных. Современная биотехнология упростила и ускорила нацеливание на конкретный ген для более точного изменения организма с помощью генной инженерии.

Термины «модифицированный» и «сконструированный» часто используются как синонимы в контексте маркировки генетически модифицированных или ГМО пищевых продуктов. В области биотехнологии ГМО означает генетически модифицированный организм, в то время как в пищевой промышленности этот термин относится исключительно к продуктам питания, которые были специально созданы, а не селективно выведены организмы.Это несоответствие приводит к путанице среди потребителей, поэтому Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предпочитает термин генно-инженерный (GE) для пищевых продуктов.

Краткая история генетической модификации

Генетическая модификация восходит к древним временам, когда люди влияли на генетику путем избирательного размножения организмов, согласно статье Габриэля Рангела, ученого в области общественного здравоохранения из Гарвардского университета. При повторении в течение нескольких поколений этот процесс приводит к резким изменениям вида.

Собаки были, вероятно, первыми животными, которые были целенаправленно генетически модифицированы, и начало этой попытки датируется примерно 32000 лет, согласно Рангелу. Дикие волки присоединились к нашим предкам-охотникам-собирателям в Восточной Азии, где собаки были одомашнены и разводились для большей послушания. На протяжении тысячелетий люди разводили собак с разными желаемыми личностными и физическими качествами, что в конечном итоге привело к появлению большого разнообразия собак, которых мы видим сегодня.

Самое раннее известное генетически модифицированное растение — пшеница.Считается, что эта ценная культура возникла на Ближнем Востоке и в Северной Африке в районе, известном как Плодородный полумесяц, согласно статье 2015 года, опубликованной в Журнале традиционной и дополнительной медицины. Примерно с 9000 г. до н.э. древние земледельцы выборочно разводили пшеничные травы. для создания одомашненных сортов с более крупными зернами и более выносливыми семенами. К 8000 г. до н.э. выращивание одомашненной пшеницы распространилось по Европе и Азии. Продолжающаяся селекционная селекция пшеницы привела к появлению тысяч сортов, выращиваемых сегодня.

Кукуруза также пережила одни из самых драматических генетических изменений за последние несколько тысяч лет. Основная культура была получена из растения, известного как теосинте, дикой травы с крошечными колосьями, на которых было всего несколько зерен. Со временем фермеры выборочно разводили травы теозинте, чтобы получить кукурузу с большими початками, покрытыми зернами.

Помимо этих культур, большая часть продуктов, которые мы едим сегодня, в том числе бананы, яблоки и помидоры, прошла несколько поколений селекционной селекции, согласно Рангелу.

Технология, которая специально разрезает и переносит фрагмент рекомбинантной ДНК (рДНК) от одного организма к другому, была разработана в 1973 году Гербертом Бойером и Стэнли Коэном, исследователями из Калифорнийского университета, Сан-Франциско и Стэнфордского университета, соответственно. Пара перенесла фрагмент ДНК от одного штамма бактерий к другому, что обеспечило устойчивость модифицированных бактерий к антибиотикам. В следующем году два американских молекулярных биолога, Беатрис Минц и Рудольф Яениш, ввели чужеродный генетический материал в эмбрионы мышей в первом эксперименте по генетической модификации животных с использованием методов генной инженерии.

Исследователи также модифицировали бактерии для использования в качестве лекарств. По словам Рангеля, в 1982 году человеческий инсулин был синтезирован из генетически модифицированных бактерий E. coli , став первым генно-инженерным лекарством для человека, одобренным FDA.

Кукуруза в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, была получена из теосинте, дикой травы с небольшими колосьями и всего несколькими зернами. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Генетически модифицированные продукты питания

Согласно данным Университета штата Огайо, существует четыре основных метода генетической модификации сельскохозяйственных культур:

• Селективное разведение: вводятся и выводятся два штамма растений для получения потомства с определенными особенностями.Может быть затронуто от 10 000 до 300 000 генов. Это самый старый метод генетической модификации, который обычно не включается в категорию продуктов с ГМО.
• Мутагенез: Семена растений намеренно подвергаются воздействию химических веществ или радиации с целью мутации организмов. Потомство с желаемыми чертами сохраняется и далее разводится. Мутагенез также обычно не включается в категорию продуктов с ГМО.
• РНК-интерференция: отдельные нежелательные гены в растениях инактивированы, чтобы удалить любые нежелательные признаки.
• Трансгены: Ген взят от одного вида и имплантирован другому, чтобы ввести желаемый признак.

Последние два перечисленных метода считаются типами генной инженерии. По данным FDA, сегодня некоторые культуры прошли генную инженерию для повышения урожайности, устойчивости к повреждениям насекомыми и иммунитета к болезням растений, а также для повышения питательной ценности. На рынке они называются генетически модифицированными или ГМО-культурами.

«ГМО-культуры представляют собой многообещающие возможности для решения сельскохозяйственных проблем», — сказала Нитья Джейкоб, культуролог из Оксфордского колледжа Университета Эмори в Джорджии.

Первой генетически модифицированной культурой, одобренной для выращивания в США, был томат Flavr Savr в 1994 году. (Для выращивания в США генетически модифицированные продукты должны быть одобрены Агентством по охране окружающей среды (EPA) и FDA. Новый помидор имел более длительный срок хранения благодаря деактивации гена, который заставляет помидоры становиться мягкими, как только их собирают. По данным Отделения сельского хозяйства и природных ресурсов Калифорнийского университета, помидор также обещал улучшить вкус.

Сегодня хлопок, кукуруза и соя являются наиболее распространенными культурами, выращиваемыми в США. По данным FDA, почти 93% соевых бобов и 88% кукурузы являются генетически модифицированными. По данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), многие ГМО-культуры, такие как модифицированный хлопок, обладают устойчивостью к насекомым, что значительно снижает потребность в пестицидах, которые могут загрязнять грунтовые воды и окружающую среду.

В последние годы повсеместное выращивание ГМО-культур становится все более спорным.

«Одна из проблем — это воздействие ГМО на окружающую среду», — сказал Джейкоб. «Например, пыльца от ГМО-культур может дрейфовать на поля с культурами без ГМО, а также в популяции сорняков, что может привести к тому, что не-ГМО приобретают характеристики ГМО из-за перекрестного опыления».

Горстка крупных биотехнологических компаний монополизировала индустрию ГМО-культур, сказал Джейкоб, что затрудняет зарабатывать на жизнь отдельным мелким фермерам. Однако, хотя некоторые фермеры могут быть изгнаны из бизнеса, те, кто работает с биотехнологическими компаниями, могут получить экономические выгоды от повышения урожайности сельскохозяйственных культур и снижения затрат на пестициды, заявило Министерство сельского хозяйства США.

Маркировка продуктов питания с ГМО важна для большинства людей в США, согласно опросам, проведенным Consumer Reports, The New York Times и The Mellman Group. Люди, решительно выступающие за маркировку ГМО, считают, что потребители должны иметь возможность решать, хотят ли они покупать генетически модифицированные продукты.

Однако, по словам Джейкоба, нет четких научных доказательств того, что ГМО опасны для здоровья человека.

Генетически модифицирующая животных и людей

Сегодня скот часто селективно разводят для улучшения скорости роста и мышечной массы и повышения устойчивости к болезням.Например, согласно статье 2010 года, опубликованной в Journal of Anatomy, некоторые линии цыплят, выращиваемых на мясо, сегодня выращивают на 300 процентов быстрее, чем в 1960-х годах. В настоящее время на рынке США нет продуктов животного происхождения, включая курицу или говядину, которые не были созданы с помощью генной инженерии, и, следовательно, они не классифицируются как продукты питания с ГМО или ГМ.

По данным Национального исследовательского института генома человека, в течение последних нескольких десятилетий исследователи генетически модифицируют лабораторных животных, чтобы определить, каким образом биотехнология может когда-нибудь помочь в лечении болезней человека и восстановлении повреждений тканей у людей.Одна из новейших форм этой технологии называется CRISPR (произносится «четче»).

Технология основана на способности бактериальной иммунной системы использовать области CRISPR и ферменты Cas9 для инактивации чужеродной ДНК, проникающей в бактериальную клетку. По словам Гретхен Эдвальдс-Гилберт, доцента биологии в колледже Скриппса в Калифорнии, тот же метод позволяет ученым воздействовать на конкретный ген или группу генов для модификации.

Исследователи используют технологию CRISPR для поиска лекарств от рака, а также для поиска и редактирования отдельных фрагментов ДНК, которые могут привести к будущим заболеваниям у человека.Эдвальдс-Гилберт сказал, что терапия стволовыми клетками может также использовать генную инженерию для регенерации поврежденных тканей, например, в результате инсульта или сердечного приступа.

В весьма спорном исследовании, по крайней мере, один исследователь утверждает, что протестировали технологию CRISPR на человеческих эмбрионах с целью устранения возможности для некоторых заболеваний. Этот ученый подвергся суровой проверке и на некоторое время был помещен под домашний арест в своей родной стране, Китае.

Моральная дилемма

Технология может быть доступной, но должны ли ученые проводить исследования генетических модификаций на людях? «Это зависит от обстоятельств», — сказала Ривка Вайнберг, профессор философии в Scripps College.

«Когда дело доходит до чего-то вроде [новой] технологии, вы должны подумать о ее предназначении и различных способах ее использования», — сказал Вайнберг.

Большинство медицинских испытаний методов лечения с использованием генной инженерии проводится на добровольных пациентах. Однако генная инженерия плода — это совсем другое дело.

«Эксперименты на людях без их согласия по своей сути проблематичны», — сказал Вайнберг. «Есть не только риски, [но также] риски не обозначены на карте.Мы даже не знаем, чем рискуем ».

Если бы технология следующего поколения была доступна и была доказана ее безопасность, возражения против ее тестирования на людях были бы минимальными, сказал Вайнберг. Но это не так.

«Большая проблема всех этих экспериментальных технологий заключается в том, что они экспериментальные, — сказал Вайнберг. — Одна из основных причин, по которой люди были так напуганы китайским ученым, который использовал технологию CRISPR на эмбрионах, заключается в том, что это такая ранняя стадия развития. экспериментирование.Это не генная инженерия. Вы просто экспериментируете с ними ».

Подавляющее большинство сторонников генной инженерии понимают, что технология еще не готова к испытаниям на людях, и заявляют, что этот процесс будет использоваться во благо. Цель генетической модификации , Сказал Джейкоб, «всегда стремился решать проблемы, с которыми в настоящее время сталкивается человеческое общество».

Дополнительная литература:

Как ГМО-культуры влияют на наш мир

Feed Your Mind Главная страница

en Español (испанский)

Многие люди задаются вопросом, какое влияние оказывают ГМО-культуры на наш мир.«ГМО» (генетически модифицированный организм) — это общий термин, который потребители и популярные СМИ используют для описания растения, животного или микроорганизма, генетический материал (ДНК) которых был изменен с использованием технологии, которая обычно включает специфическую модификацию ДНК, включая перенос специфической ДНК от одного организма к другому. Ученые часто называют этот процесс генной инженерией. Поскольку первые генно-инженерные культуры, или ГМО, для продажи потребителям были посажены в 1990-х годах, исследователи отслеживали их воздействие на фермы и за их пределами.

Почему фермеры используют ГМО-культуры?

Большинство выращиваемых сегодня ГМО-культур были разработаны, чтобы помочь фермерам предотвратить потерю урожая. Три наиболее распространенных признака, обнаруживаемых в ГМО-культурах:

• Устойчивость к повреждениям насекомыми
• Устойчивость к гербицидам
• Устойчивость к вирусам растений

Для ГМО-культур, устойчивых к повреждению насекомыми, фермеры могут применять меньше пестицидов для защиты растений. ГМО-культуры, устойчивые к гербицидам, помогают фермерам бороться с сорняками, не повреждая посевы.Когда фермеры используют эти устойчивые к гербицидам культуры, им не нужно обрабатывать почву, что они обычно делают для избавления от сорняков. Такой посев без обработки почвы помогает сохранить здоровье почвы и снизить потребление топлива и рабочей силы. В совокупности исследования показали положительное воздействие на экономику и окружающую среду.

ГМО-папайя, называемая «радуга», является примером ГМО-культуры, устойчивой к вирусу. Когда вирус кольцевой пятнистости угрожал индустрии папайи на Гавайях и средствам к существованию гавайских фермеров, занимающихся выращиванием папайи, растениеводы разработали устойчивую к вирусу кольцевой пятнистости радугу.Папайя Rainbow была коммерчески посажена в 1998 году, а сегодня ее выращивают по всему Гавайям и экспортируют в Японию.

Узнайте больше о Почему фермеры в США выращивают ГМО-культуры?

Могут ли ГМО воздействовать за пределы фермы?

Наиболее распространенные ГМО-культуры были разработаны для удовлетворения потребностей фермеров, но, в свою очередь, они могут помочь пищевым продуктам стать более доступными и доступными для потребителей. Некоторые ГМО-культуры были разработаны специально для потребителей. Например, ГМО-соя, которая используется для создания более здорового масла, выращивается в коммерческих целях и доступна.ГМО-яблоки, которые не подрумяниваются при разрезании, теперь доступны для продажи и могут помочь сократить количество пищевых отходов. Ученые-растениеводы продолжают разрабатывать ГМО-культуры, которые, как они надеются, принесут пользу потребителям.

Оказывают ли ГМО воздействия за пределами США?

ГМО также влияют на жизнь фермеров в других частях мира. Агентство США по международному развитию (USAID) работает со странами-партнерами над использованием генной инженерии для улучшения основных сельскохозяйственных культур, основных продуктов питания, составляющих значительную часть рациона людей.Например, ГМО-баклажаны, устойчивые к насекомым, медленно поставляются фермерам в Бангладеш с 2014 года. Фермеры, выращивающие ГМО-баклажаны, зарабатывают больше и меньше подвергаются воздействию пестицидов. USAID также работает со странами-партнерами в Африке и других странах по нескольким основным культурам, таким как устойчивый к вирусам маниок, устойчивый к насекомым вигну и устойчивый к фитофторозу картофель.

Узнайте больше о ГМО-культурах и гуманитарных причинах развития .

---

---

Как ГМО регулируются для обеспечения безопасности пищевых продуктов и растений в Соединенных Штатах

Наука и история ГМО и других процессов модификации пищевых продуктов

ГМО-культуры, корма для животных и не только

Измененные продукты питания, ГМО, генетически модифицированные продукты питания

Ученые продолжают искать новые способы встраивания генов определенных признаков в ДНК растений и животных.Многообещающее поле — и предмет дискуссий — генная инженерия меняет пищу, которую мы едим, и мир, в котором мы живем.

В дивном новом мире генной инженерии Дин Делла Пенна представляет себе рог изобилия: помидоры и брокколи разрываются раком борьба с химическими веществами и обогащенными витаминами зерновыми культурами риса, сладкого картофеля и маниоки, чтобы помочь накормить бедных. Он видит пшеницу, сою и арахис без аллергенов; бананы, доставляющие вакцины; и растительные масла, настолько богатые терапевтическими ингредиентами, что врачи «прописывают» их пациентам с риском рака и сердечных заболеваний.Биохимик растений из Университета штата Мичиган Делла Пенна считает, что продукты, полученные с помощью генной инженерии, являются ключом к следующей волне достижений в области сельского хозяйства и здравоохранения.

Хотя ДеллаПенна и многие другие видят большой потенциал в продуктах этой новой биотехнологии, некоторые видят неопределенность и даже опасность. Критики опасаются, что продукты, полученные с помощью генной инженерии, будут спешно выводиться на рынок до того, как будут полностью поняты их эффекты. Беспокойство подогревается сообщениями о том, что скорлупа тако загрязнена генно-модифицированной кукурузой, не одобренной для употребления в пищу людьми; потенциальное распространение ядовитых «суперсорняков», порожденных генами, полученными от искусственно созданных культур; и возможное вредное воздействие биотехнологической пыльцы кукурузы на бабочек-монархов.

В Северной Америке и Европе ценность и влияние генетически модифицированных продовольственных культур стали предметом интенсивных дискуссий, вызывая реакцию от безудержного оптимизма до яростного политического противостояния.

Что такое продукты, полученные с помощью генной инженерии, и кто их ест? Что мы знаем об их преимуществах и рисках? Какое влияние искусственные растения могут оказать на окружающую среду и методы ведения сельского хозяйства во всем мире? Могут ли они помочь накормить и сохранить здоровье растущего населения Земли?

В: Кто ест биотехнологические продукты?
A: Скорее всего, да.

Большинство людей в Соединенных Штатах не осознают, что они ели генно-инженерные продукты с середины 1990-х годов. Более 60 процентов всех обработанных пищевых продуктов на полках супермаркетов США, включая пиццу, чипсы, печенье, мороженое, заправку для салатов, кукурузный сироп и разрыхлитель, содержат ингредиенты из модифицированных соевых бобов, кукурузы или канолы.

За последнее десятилетие или около того биотехнологические заводы, которые используются для производства этих обработанных пищевых продуктов, перешли от тепличных диковинок к культурам, высаживаемым в массовом масштабе — на 130 млн акров (52.6 млн га) в 13 странах, среди которых Аргентина, Канада, Китай, Южная Африка, Австралия, Германия и Испания. Посевные площади сельскохозяйственных угодий США выросли почти в 25 раз с 3,6 миллиона акров (1,5 миллиона гектаров) в 1996 году до 88,2 миллиона акров (35,7 миллиона гектаров) в 2001 году. федеральный процесс проверки, и еще около сотни проходят полевые испытания.

В: Как долго мы генетически изменяли нашу пищу?
A: Дольше, чем вы думаете.

Генетическая модификация не нова. Люди меняли генетический состав растений на протяжении тысячелетий, сохраняя семена лучших сельскохозяйственных культур и сажая их в последующие годы, создавая и скрещивая сорта, чтобы они стали слаще на вкус, стали крупнее и дольше сохранялись. Таким образом, мы превратили дикий помидор Lycopersicon из фрукта размером с мрамор в сегодняшние гигантские сочные бифштексы. От сорного растения под названием теозинте с «колосом» длиной едва ли дюйм произошел наш фут длиной (0.3-метровые) початки сладкой бело-желтой кукурузы. Всего за последние несколько десятилетий селекционеры использовали традиционные методы для выращивания сортов пшеницы и риса с более высокими урожаями зерна. Они также создали сотни новых вариантов сельскохозяйственных культур с использованием облучения и мутагенных химикатов.

Но техника генной инженерии нова и сильно отличается от традиционной селекции. Традиционные селекционеры скрещивают родственные организмы, генетический состав которых схож. При этом они передают десятки тысяч генов.Напротив, современные генные инженеры могут передавать только несколько генов за раз между видами, которые находятся в отдаленном родстве или вообще не связаны.

Генетические инженеры могут извлечь желаемый ген практически из любого живого организма и вставить его практически в любой другой организм. Они могут поместить в салат крысиный ген, чтобы получить растение, производящее витамин С, или соединить гены цекроповой моли с растениями яблони, обеспечивая защиту от бактериального ожога, поражающего яблоки и груши.Цель та же: вставить ген или гены из донорского организма, несущие желаемый признак, в организм, у которого нет этого признака.

Организмы, созданные учеными путем передачи генов между видами, называются трансгенными. В настоящее время на рынке представлено несколько десятков трансгенных пищевых культур, в том числе кукуруза, тыква, рапс, соя и хлопок, из которых производится хлопковое масло. Большинство этих культур созданы, чтобы помочь фермерам справиться с вековыми сельскохозяйственными проблемами: сорняками, насекомыми и болезнями.

Фермеры распыляют гербициды для уничтожения сорняков. Биотехнологические культуры могут нести особые гены «толерантности», которые помогают им противостоять распылению химикатов, убивающих почти все другие виды растений. Некоторые биотехнологические разновидности производят собственные инсектициды благодаря гену, заимствованному у обычной почвенной бактерии, Bacillus thuringiensis или сокращенно Bt.

Bt-гены кодируют токсины, которые считаются безвредными для человека, но смертельными для некоторых насекомых, в том числе европейского кукурузного мотылька, насекомого, которое проникает в стебли и колосья кукурузы, что делает его отравой для фермеров, выращивающих кукурузу.Bt настолько эффективен, что органические фермеры десятилетиями использовали его в качестве естественного инсектицида, хотя и экономно. Гусеницы кукурузного мотылька вгрызаются в листья, стебли или ядра растения кукурузы Bt, токсин поражает их пищеварительный тракт, и они умирают в течение нескольких дней.

Другие пищевые растения — например, тыква и папайя — были генетически модифицированы, чтобы противостоять болезням. В последнее время ученые экспериментируют с картофелем, модифицируя его генами пчел и моли, чтобы защитить посевы от грибка картофельного ожога, а виноградные лозы — генами тутового шелкопряда, чтобы сделать лозы устойчивыми к болезни Пирса, распространяемой насекомыми.

С помощью новых инструментов генной инженерии ученые также создали трансгенных животных. Зимой атлантический лосось растет медленнее, но модифицированный лосось, «усиленный» модифицированными генами гормона роста других рыб, достигает рыночного размера примерно за половину обычного времени. Ученые также используют биотехнологию, чтобы внедрить гены в коров и овец, чтобы животные производили фармацевтические препараты в своем молоке. Ни одно из этих трансгенных животных еще не появилось на рынке.

В: Безопасны ли биотехнологические продукты для человека?
A: Насколько нам известно, да.

«Риски существуют повсюду в нашем продовольственном снабжении», — отмечает Дин ДеллаПенна. «Около сотни человек умирают каждый год от аллергии на арахис. С помощью продуктов, созданных с помощью генной инженерии, мы минимизируем риски, проводя тщательное тестирование».

По словам Эрика Сакса, представителя Monsanto, ведущего разработчика биотехнологических продуктов: «Трансгенные продукты проходят больше тестов, чем любые другие продукты, которые мы едим. Мы проверяем на потенциальные токсины и аллергены. Мы отслеживаем уровни питательных веществ, белки и другие компоненты, чтобы убедиться, что трансгенные растения по существу эквивалентны традиционным растениям.»

Три федеральных агентства регулируют генно-инженерные культуры и продукты питания — Министерство сельского хозяйства США (USDA), Агентство по охране окружающей среды (EPA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). FDA рассматривает данные по аллергенам, токсичности и уровни питательных веществ, добровольно представляемые компаниями. Если эта информация показывает, что новые продукты питания существенно не эквивалентны традиционным, продукты должны пройти дальнейшее тестирование. В прошлом году агентство предложило усилить контроль за разработанными продуктами питания, сделав оценки безопасности обязательными, а не добровольными. .

«Когда дело доходит до решения проблем со здоровьем, промышленность придерживается очень высоких стандартов, — говорит Делла Пенна, — и делает все возможное, чтобы соответствовать им разумным и строгим образом».

В середине 1990-х биотехнологическая компания запустила проект по внедрению гена бразильского ореха в соевые бобы. Выбранный ген бразильского ореха делает белок богатым одной незаменимой аминокислотой. Целью было создание более питательной сои для использования в кормах для животных. Поскольку известно, что бразильский орех содержит аллерген, компания также проверила продукт на реакцию человека, полагая, что трансгенная соя может случайно попасть в продукты питания человека.Когда тесты показали, что люди будут реагировать на модифицированные соевые бобы, проект был заброшен.

Для некоторых людей это было убедительным доказательством того, что система тестирования продуктов, созданных с помощью генной инженерии, работает. Но для некоторых ученых и групп потребителей это вызвало опасность аллергенов или других опасностей, которые могут проскользнуть через сеть безопасности. Ученые знают, что некоторые белки, такие как белок бразильского ореха, могут вызывать аллергические реакции у людей, и они знают, как определять эти аллергенные белки.Но существует вероятность того, что новый белок с аллергенными свойствами может появиться в искусственно созданной пище — так же, как он может быть в новой пище, произведенной обычными способами — и остаться незамеченным. Более того, критики говорят, что техника перемещения генов между совершенно разными видами увеличивает вероятность того, что что-то пойдет не так — либо в функции встроенного гена, либо в функции ДНК хозяина, что повышает вероятность непредвиденных последствий для здоровья.

В 2000 году паника от аллергии была связана с StarLink, разновидностью генетически модифицированной кукурузы, одобренной U.S. Government только для животных, поскольку он проявляет некоторые подозрительные качества, в том числе склонность к медленному распаду во время пищеварения, что является известной характеристикой аллергенов. Когда StarLink нашла свое применение в производстве тако, кукурузных чипсов и других продуктов, были запущены массовые и дорогостоящие отзывы, чтобы попытаться удалить кукурузу из продуктового питания.

На StarLink не зафиксировано ни одного случая аллергической реакции. Фактически, по словам Стива Л. Тейлора, заведующего кафедрой пищевых наук и технологий Университета Небраски, «ни один из существующих биотехнологических продуктов не вызывает аллергических реакций или каких-либо других проблем со здоровьем у людей.«Тем не менее, все новые продукты могут представлять новые риски. Только тщательное тестирование может минимизировать эти риски.

Часто упускается из виду в дебатах о влиянии этих продуктов на здоровье одно возможное преимущество для здоровья: при некоторых условиях кукуруза, генетически модифицированная для устойчивости к насекомым, может усилить безопасность для потребления людьми и животными Кукуруза, поврежденная насекомыми, часто содержит высокие уровни фумонизинов, токсинов, вырабатываемых грибами, которые переносятся на спине насекомых и которые растут в ранах поврежденной кукурузы.Лабораторные тесты связывают фумонизины с раком у животных, и они могут вызывать рак у людей. Среди людей, потребляющих много кукурузы — например, в некоторых частях Южной Африки, Китая и Италии — высок уровень рака пищевода, который ученые связывают с фумонизинами. Исследования показывают, что большая часть кукурузы Bt имеет более низкий уровень фумонизинов, чем обычная кукуруза, поврежденная насекомыми.

Следует ли маркировать продукты, полученные с помощью генной инженерии? Опросы показывают, что большинство американцев скажут «да» (хотя они и не захотят платить больше за маркировку).Профессор Марион Нестле, заведующая кафедрой питания и пищевых исследований Нью-Йоркского университета, отдает предпочтение маркировке, потому что считает, что потребители хотят знать и имеют право выбора. Тем не менее, в настоящее время в США нет этикеток на модифицированных пищевых продуктах, потому что FDA не обнаружило, что ни один из них существенно отличается от своих традиционных аналогов. Представители отрасли утверждают, что маркировка продуктов питания, не отличающихся существенно друг от друга, вызовет необоснованные подозрения.

В: Могут ли биотехнологические продукты нанести вред окружающей среде?
A: Это зависит от того, кого вы спрашиваете.

Большинство ученых сходятся во мнении: основные проблемы безопасности генетически модифицированных культур касаются не людей, а окружающей среды. «Мы выпустили кошку из мешка до того, как получили реальные данные, и отозвать ее невозможно», — говорит Эллисон Сноу, эколог из Университета штата Огайо.

Сноу известна своими исследованиями «потока генов», перемещения генов через пыльцу и семена от одной популяции растений к другой, и она и некоторые другие ученые-экологи обеспокоены тем, что генетически модифицированные культуры развиваются слишком быстро и выпускаются в свет. миллионы акров сельскохозяйственных угодий, прежде чем они будут должным образом проверены на предмет их возможного долгосрочного воздействия на окружающую среду.

Сторонники генно-инженерных культур утверждают, что растения представляют собой экологически чистую альтернативу пестицидам, которые, как правило, загрязняют поверхностные и грунтовые воды и наносят вред дикой природе. Использование разновидностей Bt резко сократило количество пестицидов, применяемых для хлопковых культур. Но влияние генной инженерии на использование пестицидов с более широко выращиваемыми культурами менее однозначно.

Каким может быть эффект этих искусственно созданных растений на так называемые нецелевые организмы, то есть существа, которые их посещают? Опасения по поводу того, что посевы со встроенными инсектицидами могут нанести вред дикой природе, возникли в 1999 году после сообщения об исследовании, в котором предполагалось, что пыльца кукурузы Bt наносит вред гусеницам бабочки-монарха.

Гусеницы монарха не питаются пыльцой кукурузы, но они питаются листьями молочая, которые часто растут на кукурузных полях и вокруг них. Энтомологи из Корнельского университета показали, что в лаборатории пыльца кукурузы Bt, присыпанная к листьям молочая, замедлила рост или убила некоторых гусениц монарха, которые поедали листья. Для некоторых активистов-экологов это было подтверждением того, что генетически модифицированные культуры опасны для дикой природы. Но последующие полевые исследования, опубликованные прошлой осенью, показывают, что плотность пыльцы Bt-кукурузы редко достигает опасного уровня для молочая, даже когда монархи питаются растениями на кукурузном поле.

«Шансы на то, что гусеница обнаружит такие высокие дозы пыльцы Bt, как в исследовании Корнелла, ничтожны, — говорит Рик Хельмих, энтомолог из Службы сельскохозяйственных исследований и один из авторов последующего отчета. «Бабочки безопаснее на кукурузном поле Bt, чем на обычном кукурузном поле, когда они подвергаются воздействию химических пестицидов, которые убивают не только гусениц, но и большинство насекомых в поле».

Возможно, более серьезная проблема связана с эволюцией насекомых.Культуры, которые постоянно производят Bt, могут ускорить эволюцию насекомых, устойчивых к пестициду. Такая порода насекомых, став устойчивой к Bt, лишит многих фермеров одного из их самых безопасных и экологически чистых инструментов для борьбы с вредителями.

Чтобы задержать эволюцию устойчивых насекомых, регулирующие органы США в сотрудничестве с биотехнологическими компаниями разработали специальные меры для фермеров, выращивающих Bt-культуры. Фермеры должны сажать ров или «убежище» для обычных культур возле своих искусственно созданных культур.Идея состоит в том, чтобы предотвратить спаривание двух устойчивых клопов. Немногочисленные насекомые, которые появляются с полей Bt, устойчивых к инсектициду, спариваются со своими неустойчивыми соседями, живущими поблизости на обычных культурах; результатом могло быть потомство, чувствительное к Bt. Теоретически, если производители будут следовать требованиям, насекомым потребуется больше времени, чтобы выработать устойчивость.

Поначалу было трудно убедить фермеров, которые изо всех сил пытались удержать европейских кукурузоуборочных мотыльков от посева, позволить насекомым жить и съедать часть их посевных площадей для борьбы с сопротивлением.Но опрос 2001 года, проведенный крупными сельскохозяйственными биотехнологическими компаниями, показал, что почти 90 процентов американских фермеров соблюдают требования.

Многие экологи считают, что наиболее разрушительным воздействием биотехнологических культур на окружающую среду может быть поток генов. Могут ли трансгены, которые придают устойчивость к насекомым, болезням или суровым условиям выращивания, дать сорнякам конкурентное преимущество, позволяя им стремительно расти?

«Гены переходят от сельскохозяйственных культур к сорнякам все время, когда пыльца переносится ветром, пчелами и другими опылителями», — говорит Эллисон Сноу.«Нет никаких сомнений в том, что трансгены перепрыгнут с искусственных культур к ближайшим родственникам». Но поскольку поток генов обычно имеет место только между близкородственными видами, и поскольку у большинства основных сельскохозяйственных культур США нет близких родственников, растущих поблизости, крайне маловероятно, что поток генов будет иметь место для создания проблемных сорняков.

Тем не менее, Сноу говорит, что «даже событие с очень низкой вероятностью может произойти, если вы говорите о тысячах акров, засаженных продовольственными культурами». А в развивающихся странах, где основные культуры чаще высаживаются рядом с дикими родственниками, риск побега трансгенов выше.Хотя никаких известных суперсорняков еще не появилось, Сноу думает, что это может быть лишь вопросом времени.

Учитывая риски, многие экологи считают, что промышленность должна усилить масштабы и строгость своих испытаний, а правительства должны усилить свои нормативные режимы для более полного устранения воздействия на окружающую среду. «Каждый трансгенный организм несет с собой свой набор потенциальных рисков и преимуществ», — говорит Сноу. «Каждую из них необходимо оценивать в индивидуальном порядке. Но сейчас только один процент денег Министерства сельского хозяйства США на биотехнологические исследования идет на оценку рисков.«

Q: Могут ли биотехнологические продукты помочь накормить мир?
A: Есть препятствия, которые необходимо преодолеть.

« Восемьсот миллионов человек на этой планете недоедают », — говорит Чаннапатна Пракаш, уроженец Индии. и ученый-агроном из Центра исследований биотехнологии растений в Университете Таскиги, «и это число продолжает расти».

Генная инженерия может помочь решить насущные проблемы нехватки продовольствия и голода, говорят Пракаш и многие другие ученые.Он может повысить урожайность сельскохозяйственных культур, предложить сорта сельскохозяйственных культур, устойчивых к вредителям и болезням, и предоставить способы выращивания сельскохозяйственных культур на земле, которые в противном случае не поддерживали бы сельское хозяйство из-за условий засухи, истощенных почв или почв, страдающих от избытка соли или высокого уровня алюминия и железа. . «Эта технология чрезвычайно универсальна, — объясняет Пракаш, — и ее легко использовать для фермеров, потому что она встроена в семена. Фермеры просто сажают семена, и семена придают растениям новые свойства».

Некоторые критики генной инженерии утверждают, что решение проблемы голода и недоедания заключается в перераспределении существующих запасов продовольствия.Другие считают, что владение крупными транснациональными компаниями ключевыми методами биотехнологии и генетической информацией подрывает усилия государственного сектора по использованию этой технологии для удовлетворения потребностей фермеров, ведущих натуральное хозяйство. Критики также отмечают, что крупные компании, доминирующие в отрасли, не выделяют значительных ресурсов на разработку семеноводческой технологии для подсобных хозяйств, поскольку эти инвестиции приносят минимальную прибыль. И, патентовав ключевые методы и материалы, эти компании препятствуют свободному обмену семенами и технологиями, жизненно важными для государственных программ сельскохозяйственных исследований, которые уже испытывают серьезные финансовые ограничения.По мнению критиков, все это сулит беду фермерам в развивающихся странах.

Пракаш соглашается, что еды в мире достаточно. «Но перераспределения просто не произойдет», — говорит он. «Протест против биотехнологий по политическим мотивам — это соломинка для большего разочарования в связи с глобализацией, страха перед мощью крупных транснациональных корпораций. Люди говорят, что эта технология просто приносит прибыль крупным компаниям. В некоторой степени это правда, но знания, накопленные компаниями в области выращивания прибыльных культур, можно легко передать и применить для помощи развивающимся странам.«

» Биотехнология — не панацея от голода в мире, — говорит Пракаш, — но это жизненно важный инструмент в наборе инструментов, который включает в себя охрану почвы и воды, борьбу с вредителями и другие методы устойчивого сельского хозяйства, а также новые технологии. «

Споры по поводу использования биотехнологии в развивающихся странах недавно перешли от кипячения к кипячению по поводу риса, который едят три миллиарда человек и выращивают на сотнях миллионов небольших ферм.

« Белый рис », — объясняет Дин ДеллаПенна, «с низким содержанием белка.В нем очень мало железа и практически нет витамина А. «Однако в 1999 году группа ученых во главе с Инго Потрикусом из Швейцарского федерального технологического института и Питером Бейером из Фрайбургского университета, Германия, объявила о новом прорыве. : Они внедрили в рисовые растения два гена нарциссов и один бактериальный ген, которые позволяют рису производить в своих зернах бета-каротин, строительный блок витамина А. По данным Всемирной организации здравоохранения, от 100 до 140 миллионов детей в мир страдает от дефицита витамина А, около 500 000 человек ежегодно слепнут из-за этого дефицита, и половина из этих детей умирает в течение года после потери зрения.«Золотой рис», названный так в честь желтого цвета, обеспечиваемого бета-каротином, был воспринят некоторыми как потенциальное средство от страданий и болезней, вызванных дефицитом витамина А.

Скептики считают золотой рис не более чем уловкой биотехнологической индустрии, которая, по их словам, преувеличивает его преимущества. «Один только золотой рис не уменьшит дефицит витамина А», — говорит Марион Нестле. «Бета-каротин, который уже широко доступен во фруктах и ​​овощах, не превращается в витамин А, когда люди недоедают.Золотой рис не содержит много бета-каротина, и еще неизвестно, улучшит ли он уровень витамина А. «

Потрикус и Бейер в настоящее время разрабатывают новые версии риса, которые могут быть более эффективными в доставке бета-каротина в организм. для преобразования в витамин А. Их план состоит в том, чтобы бесплатно передать улучшенный рис бедным фермерам. По словам Бейера, до распространения золотого риса еще не менее четырех лет. Это может занять гораздо больше времени, если противоборствующие группы отложат планы для полевых испытаний и исследований безопасности.

В: Что дальше?
A: Соблюдайте осторожность.

Еще неизвестно, оправдают ли биотехнологические продукты свое обещание по ликвидации голода в мире и улучшению жизни всех. Их потенциал огромен, но они несут в себе риски — и мы можем расплачиваться за несчастные случаи или ошибки в суждениях способами, которые мы еще не можем себе представить. Но самой большой ошибкой было бы слепое отклонение или одобрение этой новой технологии. Если мы тщательно проанализируем, как, где и почему мы внедряем генетически измененные продукты, и если мы тщательно их протестируем и рассудим о них, мы сможем сопоставить их риски с их преимуществами для тех, кто в них больше всего нуждается.

Генетически модифицированные организмы | Национальное географическое общество

Генетически модифицированный организм (ГМО) — это животное, растение или микроб, ДНК которого была изменена с помощью методов генной инженерии.

На протяжении тысячелетий люди использовали методы размножения для модификации организмов. Кукуруза, крупный рогатый скот и даже собаки разводились на протяжении поколений выборочно, чтобы иметь определенные желаемые черты. Однако в течение последних нескольких десятилетий современные достижения в области биотехнологии позволили ученым напрямую модифицировать ДНК микроорганизмов, сельскохозяйственных культур и животных.

Обычные методы модификации растений и животных — селективное разведение и скрещивание — могут занять много времени. Более того, селекционное разведение и скрещивание часто дают смешанные результаты, когда наряду с желаемыми характеристиками появляются нежелательные признаки. Специальная целевая модификация ДНК с использованием биотехнологии позволила ученым избежать этой проблемы и улучшить генетический состав организма без нежелательных характеристик.

Большинство животных, являющихся ГМО, выращиваются для использования в лабораторных исследованиях.Этих животных используют в качестве «моделей» для изучения функции конкретных генов и, как правило, того, как гены связаны со здоровьем и болезнями. Однако некоторые ГМО-животные производятся для потребления человеком. Например, лосось был генетически модифицирован для более быстрого созревания, и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США заявило, что эту рыбу можно употреблять в пищу.

ГМО, пожалуй, наиболее заметны в разделе продуктов. Первые генно-инженерные растения, предназначенные для потребления человеком, были представлены в середине 1990-х годов.Сегодня примерно 90 процентов кукурузы, сои и сахарной свеклы на рынке являются ГМО. Генно-инженерные культуры дают более высокие урожаи, имеют более длительный срок хранения, устойчивы к болезням и вредителям и даже вкуснее. Эти преимущества являются плюсом как для фермеров, так и для потребителей. Например, более высокая урожайность и более длительный срок хранения могут привести к снижению цен для потребителей, а устойчивые к вредителям культуры означают, что фермерам не нужно покупать и использовать столько пестицидов для выращивания качественных культур. Таким образом, ГМО-культуры могут быть более благоприятными для окружающей среды, чем выращиваемые традиционным способом.