Генетическое модифицирование

История генетического модифицирования началась в 1972 г., когда американский учёный Пол Берг ( Стэнфордский университет ) впервые объединил в пробирке в единое целое два гена, выделенные из разных организмов ( бактерии и онкогенного вируса обезьяны). Он получил рекомбинацию ДНК, которая не могла образоваться в природе. Такая ДНК была внесена в бактериальные клетки - был создан первый трансгенный организм.

Затем последовало создание бактерий, несущих гены мушки дрозофилы, кролика, человека.

Трансгенные организмы получили разнообразные названия: рекомбинантные, живые измененные, генетически модифицированные, генно-инженерные, химерные.

Появление новых организмов обеспокоило многих учёных. Они, в том числе и Берг, опубликовали в журнале "Сайенс" письмо с просьбой приостановить работы по генной инженерии до выявления безопасности трансгенных организмов и разработки правил безопасности работы с ними. Предполагалось, что искусственно созданные человеком организмы могут быть опасными для ныне существующих. Появление их в природе может вызвать их бесконтрольное размножение, вытеснение ими естественных обитателей. Не исключено, что трансгенные организмы могут вызвать эпидемии не известных ранее болезней растений, животных и человека, нарушить равновесие в природе, хаотично переносить гены. Возникли дискуссии: нравственные, религиозные, этические, политические.

Британские журналисты окрестили генетически модифицированные продукты (полученные из трансгенных организмов) "пищей Франкенштейна".

На генно-инженерные работы был наложен непродолжительный мораторий. После создания правил безопасности работы с генетически модифицированными организмами, с 1976 г., запрет был снят. Первоначально работы проводились в обстановке строгой безопасности в специальных сооружениях. Однако за 30 лет работы не было создано ничего опасного, поэтому постепенно меры предосторожности были снижены.

Зародилась новая отрасль промышленности – трансгенная технология. Она основана на конструировании и применении трансгенных организмов. Только в США существует свыше 2500 фирм, применяющих трансгенные технологии. В них работают высококвалифицированные специалисты, конструирующие организмы на основе вирусов, грибов, растений и животных.

Разработчики трансгенных технологий рассматривают генно-инженерный способ создания сельскохозяйственных культур как усовершенствованное скрещивание, которое значительно сокращает сроки создания улучшенных сортов растений. Противники трансгенных технологий считают, что традиционная селекция проводится между сортами одного или нескольких близких видов, а этом все установленные в течение длительного периода времени границы между живыми организмами. Это приводит к появлению принципиально новых организмов с измененной программой наследственности. Их пыльца и семена неизбежно проникнут в естественную среду и вызовут необратимые изменения, последствия которых непредсказуемы. Кроме того, трансгенные технологии недостаточно совершенны. Процесс встраивания нового гена недостаточно точен, т. е. невозможно предвидеть место нового гена в геноме. Внедренный ген может изменить функции генов клтки-хозяина, вызвать синтез новых веществ, побочные эффекты, связанные с плейотропным (множественным) действием генов, и др.

Предполагается, что трансгенные растения безопасны для окружающей среды. За последние 15 лет полевые испытания прошли 25000 трансгенных культур. Первыми коммерческими трансгенами были помидоры сорта "Флавр Завр", созданные компанией "Калген". Они появились в 1994 г. Супермаркетах США. Однако проблемы с производством их и транспортировкой привели к тому, что сорт сняли с продажи. Затем были получены многие сорта самых различных сельскохозяйственных культур. Наиболее распространенной культурой является соя. Коммерческое выращивание ее трансгенов начато с 1995 г. На втором месте – кукуруза, на третьем – хлопок, а затем – масличный рапс, табак, картофель и др.

Преимущество трансгенных растений состоит в том, что они выращиваются без применения химикатов. Широко применяется тип инсектицидных трансгенных растений, которые несут ген бактерий, способствующие поражению вредителей кукурузы ( кукурузного стеблевого мотылька), картофеля (колорадского жука) и хлопчатника. Инсектицидный бактериальный токсин, синтезируемый растением, безвреден для человека и животных. Поэтому применение инсектицидных трансгенных растений может повысить чистый доход на 35% по сравнению с немодифицированными растениями. Из испытанных модифицированных растений 40% - устойчивы к вирусам, 25% - устойчивы к гербицидам, 25% - устойчивы к вредным насекомым.

Генетически модифицированные растения имеют ряд преимуществ. Они менее прихотливы, более устойчивы к болезням, насекомым-вредителям, к пестицидам, отличаются повышенной урожайностью. Получаемые из них продукты дольше хранятся, имеют лучший товарный вид, обладают повышенной пищевой ценностью. Например, растительное масло из трансгенных кукурузы, сои и рапса имеет сниженное количество насыщенных жиров. В трансгенных картофеле и кукурузе содержится меньше воды и больше крахмала. Из такого картофеля получают воздушные чипсы, картофель фри. При этом требуется меньше масла для жарки. Такие продукты легче усваиваются организмом.

В 1999 г. был получен трансгенный "золотой рис" с повышенным содержанием каротина. Он служит для профилактики слепоты детей развивающихся стран, где является основным продуктом питания.

Мировые лидеры в выращивании трансгенных растений – США, Аргентина, Канада и Китай. За 12 лет в США было выращено 3,5 трлн т трансгенных растений. Массовые посевы таких растений в странах ЕС и России запрещены. Страны ЕС против продуктов, полученных путем генетической модификации. В Россию и Украину ввозятся некоторые модифицированные продукты: соя, кукуруза и картофель.

Генетически модифицированные растения широко используют для производства продуктов питания и пищевых добавок. Например, соевый лецитин ( Е322 ) применяется как эмульгатор и стабилизатор в кондитерской промышленности, а шкурки соевых бобов – при производстве хлопьев, закусок, отрубей. Модифицированная соя широко используется в пищевой промышленности как дешевый наполнитель ( входит в состав таких продуктов, как колбаса, хлеб, шоколад и др. ). Модифицированные картофель и кукуруза применяются для приготовления чипсов, а также крахмала, используемого в качестве загустителя, студнеоброзователя, желирующих веществ в хлебопекарной и кондитерской промышленностях. Их используют также в производстве многих кетчупов, соусов, майонезов. Модифицированное кукурузное и рапсовое масло применяют в виде добавок в маргарин, выпечку, бисквиты.

Перспективным направлением считается применение трансгенных продуктов в иммунопрофилактике. Так, уже получен табак, в генетическом коде которого находится человеческий ген, ответственный за выработку антител против вируса кори. В ближайшем будущем будут созданы растения с противовирусными генами животных и человека.

Специалисты Гринписа подготовили список продуктов, которые могут содержать трансгенные продукты, с указанием компаний-производителей. К ним относятся: шоколадные изделия Марс, Сникерс, Твикс, безалкогольные напитки Кока-Кола, Пепси, Ко-ла, шоколадный напиток Несквик, соусы Кнорр, чай Липтон, жевательная резинка Стиморол и др. Со списками ознакомиться любой пользователь системы интернет.

Основным вопросом для дискуссий остается вопрос о безопасности трансгенных продуктов для организма и окружающей среды. От естественных трансгенные продукты проходят тестирование на токсичность и аллергенность. Однако не существует совершенно надежных методов проверки на безвредность. В последние годы появились свидетельства об их отрицательном влиянии на живые организмы.

В апреле 1998 г. британский профессор Арпад Пуштай, который работал в Государственном институте Роветт города Абердин, в телевизионном интервью заявил, что в организме крыс, питавшихся трансгенным картофелем, произошли необратимые изменения. Животные стали страдать угнетением иммунной системы, наблюдались различные нарушения работы внутренних органов. Ученого уволили за распространение якобы ложной информации.

Независимая группа из 20 ученых изучила работу А. Пуштая. В феврале 1999 г. она опубликовала заключение, в котором подтверждала достоверность полученных результатов. После этого министерство сельского хозяйства Великобритании рассмотрело вопрос о запрещении продажи гнетически модифицированных продуктов без всестороннего исследования и лицензирования.

Примерно в это же время в Йоркской лаборатории питания было обнаружено, что при употреблении модифицированной сои за последние два года усложнились проблемы аллергии и пищеварения. Причем один из сортов сои опасен для людей, страдающих аллергией на орехи. Компания – производитель семян ввела в соевую ДНК ген бразильского ореха. Его запасающий белок богат аминокислотами, цистеином и метионином. Пострадавшие получили от компании компенсацию, а проект по модификации был свернут.

Трансгенные продукты могут вырабатывать и токсичные вещества. Например, после нескольких лет применения пищевой добавки аспартам (Е951), допущенной к применению в пищевой и фармацевтической промышленности более чем в 100 странах, появились сведения о серьезных побочных эффектах. Аспартам слаще сахара в 200 раз, поэтому использовался как подсластитель (но не сахарозаменитель, который по природе своей является углеводом и обладает высокой калорийностью) самостоятельно или в составе смесей подсластителей ( "сладекс", "аспарвит", "сламикс" и т. п.). По химическому строению - это метилизированный дипептид, который состоит из остатков двух аминокислот (аспарагиновой кислоты и фенилаланина). Аспартам рекомендовали больным сахарным диабетом, для профилактики кариеса, применяли при производстве более 5000 видов продукции (молочных десертов, йогуртов, жевательной резинки и т. п.), особенно не требующей тепловой обработки.

При продолжительном воздействии температуры выше 30⁰С компоненты аспартама разъединяются. Метанол превращается в формальдегид (ядовит, вызывает свертывание белков), а затем – в муравьиную кислоту. Метаноловая токсичность вызывает симптомы, сходные с симптомами рассеянного склероза, но в отличие от последнего заболевания является смертельной.

Фенилаланин, входящий в состав аспартама, согласно последним дотижениями медицины, могут усваивать эффективно даже не все здоровые люди. Дополнительное введение фенилаланина значительно повышает его уровень в крови и представляет серьезную опасность для работы мозга. Аспартам противопоказан больным фенилкетонурией (наследственным заболеванием). Популярные газеты в США назвали аспартам "сладкой отравой".

Перемещение генов через трансгенные продукты является реальной угрозой. Об этом свидетельствуют эксперименты с перемещением генов, обеспечивающих устойчивость к антибиотикам, проведенные Гарри Гильбертом с коллегами из университета Ньюкасла и опубликованных Агентством пищевых стандартов безопасности Великобритании. Эксперимент проводили на добровольцах (12 здоровых и 7 – с хирургически удаленной толстой кишкой). Их кормили гамбургерами и поили молочными коктейлями, содержащими модифицированную сою. Анализы экскрементов показали, что у здоровых людей бактерии не содержали модифицированной ДНК, тогда как бактерии добровольцев с удаленной толстой кишкой имели такую ДНК. Ученые предположили, что ДНК сохраняется в тонком кишечнике, но разрушается полностью в толстом.

Применение в модифицированных продуктах генов, обеспечивающих устойчивость к антибиотикам ( томатов, устойчивых к канамицину, кукурузы – к ампициллину), может привести к попаданию их в геном бактерий, обитающих в кишечнике человека и животных. С фекалиями бактерии будут выведены наружу, а оттуда гены передадутся болезнетворным микроорганизмам. Это приведет к появлению новых микроорганизмов, устойчивых ко всем имеющимся лекарственным препаратам.

Согласно Протоколу по биобезопасности к Конвенции о биологическом разнообразии ООН, должна быть доказана безопасность генетически модифицированных организмов и лишь затем признана их пригодность.

Во многих странах существует правила, разрешающие наличие только определенного небольшого содержания в продуктах трансгенного материала (например, в странах ЕС – до 1%). Несмотря на запреты, генетически модифицированные продукты с должной маркировкой и без нее постоянно проникают на рынок. Возможная опасность таких продуктов окончательно не выявлена, однако может проявиться в будущем.