Здесь мною была рассмотрена тема генной инженерии. Вопросы о безопасности, преимущественно, пищевых продуктов, произведённых методом генетической модификации растений и животных, влияние их на окружающую среду, здоровье, экономические и прочие последствия неоднократно поднимались обществом с тех самых пор, как мы впервые услышали о возможности влиять на генетический аппарат живых организмов с пользой для себя. Используя современные данные по этой тематике, я попытаюсь прояснить самые важные моменты, а также перспективы дальнейшего использования этой технологии.
Введение
Путём генной модификации получают генетически модифицированный организм (далее ГМО). ГМО - это организм, содержащий генотип, который был искусственно изменен методом генной инженерии [1][2]. История берёт своё начало с середины XX века, когда Джеймс Уотсон и Френсис Крик получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие структуры двойной спирали молекулы ДНК. Тот же Френсис Гарриевич сформулировал центральную догму молекулярной биологии, решив проблему реализации генетической информации в белке и чьё достижение подготовило фундамент для дальнейших исследований [3].
Одной из них была работа по выяснению способов прочтения информации, записанной в ДНК, за которую взялись английский и американский биохимики Фредерик Сенгер и Уолтер Гилберт. В 1977 году был открыт метод расшифровки первичной структуры молекулы ДНК (метод Сенгера), позволяющий секвенировать длинные последовательности ДНК быстро и точно [4], что используется до наших дней и за что они разделили в 1980 году Нобелевскую премию вместе с Полом Бергом. Центральным же моментом в создании ГМО является введение в живую клетку конкретных генов или изменение уже имеющихся, таким образом изменив её геном в нужное человеку русло.
В 1971 году были опубликованы результаты экспериментов лаборатории Гамильтона Смита по использованию годом ранее открытых рестриктаз - ферментов, с помощью которых мы изолируем отдельно взятый ген из общей массы нуклеиновой молекулы [5], а в 1985 года была опубликована работа Кэри Муллиса по полимеразной цепной реакции, позволившая более точно идентифицировать и изолировать небольшие участки ДНК методом их многократной репликации [6]. Открытые в 1967 года лигазы используются для вшивания изолированного гена в ДНК [7].
Итак, мы уже можем вырезать и вставлять гены, но ещё не шла речь о том, как их доставлять до конечного места назначения.в клетке. Для этого необходимый нам ген, с использованием вышеперечисленных рестриктаз и лигаз, помещают в молекулу нуклеиновой кислоты, вектор, который может быть доставлен с помощью модифицированных агробактерий [8][9], вирусов [10], или даже генной пушкой, которая доставляет плазмидную ДНК на частицах тяжёлых металлов [11][12][13]. По окончанию процесса переноса, производят отбор успешно модифицированных клеток [14], которые потом используют в вегетативном размножении растений или вводят в бластоцисту суррогатной матери, потомство которых скрещивают и отбирают для получения уже полноценных ГМО. Первым растением, выращенным по данной технологии, является устойчивый к антибиотику табак и дело было в 1983 году [15], а первой ГМ пищей, одобренной к массовому потреблению, стал помидор сорта Flavr Savr, в 1994 [16]. С тех самых первых пор прошли целых 30 лет и с тех самых первых пор накал обсуждения в обществе ничуть не остыл и остывать не собирается. Это вполне естественно, потому что люди теперь научились встраивать искомые гены в геном модифицируемого организма или даже редактировать его, вспомнить только CRISPR-Cas [17][18].
Вышесказанное может как взбудоражить от наличия просто огромного моря перспектив во многих областях нашей повседневной жизни, так и напугать от них:
- Безопасно ли для здоровья?
- Как повлияет употребление пищи, которая подверглась воздействию такой технологии?
- А что с окружающей средой?
И эти вопросы, словно белый шум, заполонили умы людей во всём мире и темы актуальными перестанут быть ещё не скоро.
А что же наука? Неужели за целых 30 лет ничего сильно не сдвинулось, никаких исследований не проводилось и вообще ничего не ясно? К счастью, данное утверждение не соответствует действительности, как и другие, речь о которых пойдёт ниже. Теперь ближе к делу.
Вопрос о здоровье
Знаменитое “Мы то, что мы едим”, произнесённое Гиппократом ещё в незапамятные времена, до сих пор имеет место быть и оно отражает суть заголовка. Особенно в последнее время вопрос о том, как повседневная пища влияет на наше здоровье, обрёл яркую окраску актуальности. Вспомнить только о том, как британский физиолог и диетолог Джон Юдкин в своё время предупреждал всех о вреде чрезмерного потребления сахарозы [19][20]. Будучи осмеянным, он так и остался незамеченным и только сейчас многие по достоинству оценили его слова [21][22]. Если даже такой привычный белый сахар принёс такие последствия, то что же говорить о продуктах, полученных благодаря вмешательству человека в генетический аппарат? Не опаснее ли они тех, которые мы получили благодаря традиционной селекции? Было бы совершенно странным, если на такую хорошую тему научное сообщество не обратило бы внимание. Известны несколько довольно громких случая, когда шла речь о негативном влиянии на здоровье ГМ-продуктов.
В 1998 году биохимик Арпад Пуштаи опубликовал исследование длительного воздействия потребления ГМ-картофеля на мышей. Им были выявлены изменения в тонкой и слепой кишке, а также разрастание слизистой пищевода [23]. Критические рецензии на статью не заставили себя долго ждать. Были найдены методологические ошибки в определении самого факта пролиферации клеток кишечника [24], а те самые изменения в кишечнике могли быть вызваны недостатком белка в диете крыс [25]. То есть, эту работу можно считать несостоявшейся.
Российский биолог и уже недействующий научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Ирина Ермакова также известна своими изысканиями в области пагубного влияния ГМ-продуктов на здоровье. Результатами её экспериментов по кормлению ГМ-соей стали высокая смертность и недоразвитость крысят в экспериментальной группе и отсутствие второго поколения [26][27]. Серьёзные критические замечания к работе Ирины Ермаковой известны с ещё первой публикации. Например, непонятно, почему не было проведено повторного опыта или почему высокая смертность наблюдается даже в контрольной группе [28]. Большую известность она получила после публикации её работы в Nature Biotechnology [29]. Вскоре после публикации вышел подробный разбор её работы [30]. Ирина Владимировна, например, заявляет, что соевые бобы ГМ-сорта Roundup Ready были приобретены в Нидерландах, у компании ADM, где никогда не занимались продажей 100% препарата данного сорта сои. Не предоставлены данные индивидуального потребления соевого препарата каждой крысой в отдельности, что лишает исследование объективности, так как невозможно зафиксировать ни количество приёмов пищи, ни её состава, ни воздействие исследуемого вещества. Во время подсчёта веса особей не было учтено разделение их по половому признаку, что тоже будет влиять на результаты. И это не говоря о том, что самцы могли потреблять корм для самок, потому что также в работе не шла речь о способах предотвращения таких случаев. Исходя из вышеперечисленного, можно сказать, что и этот случай не стоит рассматривать всерьёз ввиду стольких методологических ошибок. И может это и не имеет отношения к делу, но как мы можем говорить о компетентности Ирины Ермаковой, если она с серьёзным выражением лица говорит о происхождении мужчин от женщин-гермафродитов [31] или о роли инопланетно-масонского заговора в создании ГМО [32]?
Ещё один примечательный случай был зафиксирован в 2012 году, когда французский молекулярный биолог и профессор университета Кана Жак-Эрик Сералини опубликовал своё исследование. Как пишет автор, именно длительное кормление крыс устойчивой к глифосату кукурузой сорта NK603 является причиной высокой смертности среди подопытных животных (до 50% самцов и 70% самок) вследствие патологического опухолеобразования [33][34]. Но как вы можете увидеть, журнал Food and Chemical Toxicology в 2013 году отозвал статью Сералини по причине большого количества критических замечаний к ней. Стоит начать с крыс, которые были использованы в работе, поскольку линия Спраг Доули, у которых выявили раковые опухоли, внезапно имеют очень высокую склонность к их образованию (заболеваемость около 80%) [35][36]. Также не ясно, сколько корма выдавали крысам, не приведена информация о темпах их роста [37][38], не приведена кривая доза-эффект [39], не объяснены причины появления опухолей [40]. И интереснее всего, что Сералини, устроив пресс-конференцию после опубликования исследования, требовал с журналистов подписку о конфиденциальности, которая предполагала отсутствие критических замечаний со стороны специалистов, вызвав негодование в научном и журналистском сообществах [41][42][43][44].
Генная инженерия, по сути, основана на таком природном явлении как горизонтальный перенос генов, при котором наследственный материал одного организма передаётся другому при условии, что последний не является его потомком. Не смотря на объективное распространение вертикального переноса, горизонтальный не является редкостью. Так, например, целый процент человеческого генома занимают ретровирусные вставки [45]. И конечно же, дотошные исследователи не пропустили тему переноса генов от пищи к потребителям. По результатам исследований выяснилось, что возможность такого события между животными и ГМ-растениями очень низок [46]. По результатам двух работ по кормлению ГМ-культурами подопытных животных у последних не было выявлено ни инородного генетического материала, ни инородных белков [47][48].
Другие работы по кормлению животных также не выявили разницы воздействия на здоровье между традиционными и модифицированными сортами [49][50]
Под конец хочу предоставить обзор тематических исследований ГМО по их влиянию на здоровье потребителей. Как авторы выяснили, не выявлено ни одного случая аллергических реакций или иммунотоксических эффектов по причине потребления ГМ-продуктов, а вероятность горизонтального переноса генов от них не отличается от таковой для традиционно выведенных сортов и не представляют проблемы для здоровья. Также, что касается микотоксинов, устойчивая к насекомым кукуруза может уменьшить загрязнение фумонизинами, что положительно сказывается для здоровья, хотя другие токсины грибка Фузариум и афлатоксины показывают неубедительные результаты. В общем плане, никаких угроз для здоровья, помимо уменьшения воздействия микотоксинов и улучшения питания, не выявлено [51].
Про влияние на окружающую среду
Мы живём в эпоху, когда влияние человека на неё достигло таких масштабов, которые ни в коем случае не должно остаться без внимания. Так, например, за последние 2000 лет Мадагаскар потерял 90% своих лесных массивов [52], причём большая часть потерь пришлась на постколониальный период ввиду сжигания малагасийцами лесов под пахотные земли [53].
Комиссия по вопросам загрязнения и здоровья в октябре 2017 сообщила, что каждая шестая смерть в мире связана с загрязнением воздуха [54], а в июне 2016 года, в журнале Nature, после двух экспедиций в Марианский жёлоб и жёлоб Кермадек, в организме бокоплавов, живущих на глубине 7-10 км, были обнаружены такие органические загрязнители, как полихлорированные дифенилы и дифениловые эфиры [55]. Как и в рассуждениях про здоровье, тут также стоит вопрос про влияние генной инженерии на нашу жизнь, в частности, на окружающую среду, поскольку ГМ-растения растут в полях точно так же, как и селекционные культуры.
Существуют сорта, способные выделять инсектицидные cry-белки, изначально обнаруженные у бактерий Bacillus thuringiensis (Bt). За довольно продолжительное использование, начиная с 1920 года, не известно ни одного случая опасных последствий использования данного пестицида [56]. Безопасность Bt-токсина обусловлена специфичностью механизма его действия, поскольку белки связываются только с определёнными рецепторами клеток эпителия средней кишки насекомых, вызывая их разрушение. То есть, их поражающее воздействие направлено только на ту группу живых организмов (Lepidoptera), имеющие необходимые рецепторы [57][58], В 2009 году вышло исследование, в котором авторами было обнаружено, что Bt-токсины могут влиять не только на вредителей, посредством тесной связи других насекомых с ними, путём употребления пыльцы, растительного мусора и поедания вредителей хищниками, что серьёзно может сказаться на биоразнообразии [59]. Но, однако, в критическом обзоре были замечены недопустимые обобщения и неверные интерпретации используемых ими источников [60]. По этой же теме, в 1999 году говорилось, что пыльца с Bt-токсинами, напыленная в лабораторных условиях на ваточник (Asclepias), может пегативно повлиять на бабочку данаиду монарх (Danaus plexippus) [61]. После чего, совместными усилиями групп учёных из США и Канады было проведено исследование данной проблемы и через 2 года были опубликованы результаты. Полевые и лабораторные исследования показали незначительный риск для данного вида бабочек, поскольку содержание Bt-токсинов в пыльце незначительно для какого-либо эффекта [62]. а популяция данаид, несмотря на массовое выращивание ГМ-культур с Bt-токсинами, растёт [63]. Также не выявлено их последовательного, значительного и долгосрочного воздействия на микробиоту и её деятельность в почве [64]. Побочным эффектом же является увеличение популяции членистоногих из числа хищников, вроде пауков и божьих коровок, дополнительно оказывающих давление на вредителей. Причиной этому является уменьшение количества пестицидов, что показывает нам двадцатилетнее исследование 36 сельскохозяйственных объектов 6 провинций северного Китая [65]. Уменьшение использования пестицидов на целых 37% также указывает метаанализ 147 публикаций по теме ГМО [66].
Было выявлено более высокое генетическое разнообразие хлопка в США по сравнению с Индией, что связано с более широким использованием ГМ-культур. ГМ-культуры уменьшили воздействие сельского хозяйства на биоразнообразие за счет более активного принятия практики консервационной обработки почвы, сокращения использования инсектицидов и использования более экологически безопасных гербицидов и повышения урожайности [67].
Значительной проблемой может являться поток генов от ГМ-культур к дикой растительности и к соседним полям традиционно выведенных сортов. Для этого должны быть соблюдены следующие условия: во-первых, ГМ-культуры пространственно должны быть довольно близко расположены с окружающими растениями, во-вторых, должен совпадать период цветения, когда возможно будет передвижение пыльцы от ГМ-культуры к другим растениям, и в-третьих, самое главное, данные растения должны быть в тесном генетическом родстве между собой, не имея серьёзных репродуктивных барьеров [68]. Экспериментальные работы показали, что такого рода явление возможно, например, от пшеницы Triticum aestivum к эгилопсу цилиндрическому Aegilops cylindrica. Также за всё время наблюдений не было зафиксировано ни одного серьёзного экологического последствия миграции генов от ГМ-культур в виде вымирания диких видов растений или нашествие устойчивых к гербицидам сорняков, хотя последнее вполне возможно. Не смотря на это, были созданы меры предосторожности, которые уже успешно используются. К ним относятся такие процедуры как создание культур со стерильными мужскими цветками (особенно, когда от растения не требуются семена или фрукты), изменение периода цветения или удаление конкретных генов из пыльцы [69].
Продолжая вышеописанные данные по уменьшению использования химикатов в хозяйственной деятельности, стоит отметить, что массовое использование Bt-культур кукурузы и хлопчатника сократило использование инсектицидов [70][71]. Сокращение глобального использования пестицидов в 2006 году на 286 тыс. тонн сократило их воздействие на окружающую.среду на 15% [72]. Исследование 19 лет влияния использования ГМ-культур на окружающую среду показывает следующее [73]:
1. Сокращение использования пестицидов на 618,7 тыс. тонн (- 8,1%), что улучшило коэффициент воздействия на окружающую среду (EIQ) на 18,6%.
2. Общее сокращение использования топлива за период 1996-2015 годы составила 9,823 млн. литров, что привело к уменьшению выбросов CO2 на 26,221 млн. кг. Это равнозначно тому, если на год с дорог бы ушли 11,65 млн. автомобилей.
И в декабре 2016 года в Японии методом генной инженерии был выведен сорт риса, зёрна которого потребляют на 20% меньше фосфатных соединений [74]. Это позволит как уменьшить потребление фосфорных удобрений, загрязняющих водоёмы [75], так и улучшить усвояемость других полезных соединений, потому что большая часть фосфатов вступают в реакцию с ионами Ca, Al и Fe, оставляя растениям не больше четверти полезных соединений [76].
Экономические последствия и урожайность
Теперь речь пойдёт о том, будет ли всё это окупаться с экономической точки зрения. На прошедший 2016 год сельскохозяйственные площади, занимаемые в мире под ГМ-культуры, составляли 185,1 млн га в 26 странах, 19 из которых входят в список развивающихся и на долю которых отходит 54% всей биотехнологической продукции. Засевают, в основном, сою (78% от общемирового производства), хлопчатник (64%), кукурузу (33%) и рапс (24%). Мировая рыночная стоимость ГМ-культур в том же 2016 году составила 15,8 млрд долларов США [77].
Уже названный метаанализ 147 публикация по теме ГМО показывает увеличение урожая на 21,6 %, а доходы фермерских хозяйств повысился на 68,2 % [66]. Уменьшение использования пестицидов приносит не только экологические, но и экономические выгоды, что мы неоднократно увидим в дальнейшем.
Следующая работа представляет собой 18 лет исследований, посвящённых также экономическому влиянию использования ГМ-культур. Так, например, устойчивая к глифосату соя в 2014 году увеличила доходы фермеров на 5,2 млрд долларов США, а с 1996 года предоставила дополнительный доход на 46,6 млрд долларов США. Улучшение борьбы с сорняками увеличило урожайность в Румынии, Мексике и Боливии, а сокращение производственного цикла ввиду отсутствия необходимости обработки почвы позволило многим фермерам в Южной Америке посадить урожай сои сразу после урожая пшеницы в тот же вегетационный период. Этот второй урожай, помимо традиционного производства сои, значительно увеличил доходы фермеров и объемы производства сои в таких странах, как Аргентина и Парагвай. Внедрение ещё устойчивости к насекомым принесло южноамериканским хозяйствам дополнительные 1,17 млрд долларов США. В общем счёте, 18 млн фермеров в 2014 году получили доход в размере 17,7 млрд долларов США, а с 1996 года они составили 150,3 млрд долларов США. Около 65% прибыли составляют производство продукции (158 млн.тонн сои и 322 млн тонн кукурузы), а в 35% входит уменьшение издержек на химикаты [78], не говоря о том, что большее развитие ГМ-культуры получили в развивающихся странах, причем хлопок Bt является наиболее прибыльным, как показывает этот статистический анализ [79], например.
Не смотря на очевидную прибыль корпораций (на 2017 год чистая прибыль Монсанто составит 2,26 млрд долларов США [80]), более всего в использовании ГМ-культур заинтересованы именно бедные слои населения развивающихся стран, что видно на примере Индии. На 2010 год в стране более 5 миллионов фермеров выращивали Bt-хлопчатник на 90% всех посевных площадей. Большинство хлопковых хозяйств являются мелкомасштабными, особенно в центральной и южной Индии. Средний размер ферм, принимавших Bt, составляет менее 5 га, средний размер хлопковых площадей составляет около 1,5 га. В трех сезонах с 2002 по 2996 год количество инсектицидов были значительно ниже на полях с ГМ-хлопчатником, чем на обычных участках. Среднее сокращение использования инсектицидов по технологии Bt составляло 41% в течение трех сезонов. Урожаи повысились за счёт уменьшения его потерь, средняя доходность была на 30-40% выше, чем у традиционных культур. Более высокие урожаи и доходы также являются основными причинами значительного роста прибыльности хлопчатника, несмотря на более высокие цены на семена. Средняя прибыль увеличилась на 89% или 135 долларов США за га. Это большие выгоды для хлопководческих хозяйств в Индии, многие из которых живут вблизи или ниже черты бедности. Экстраполирование этих прибылей на общую площадь Bt-хлопчатника в Индии (8,4 млн га) предполагает дополнительные 1,13 млрд долларов. США в год в руках мелких фермеров. Всё это обеспечивают больше возможностей для трудоустройства сельскохозяйственных рабочих и стимулирует сельские транспортные и торговые предприятия. Доходы, получаемые фермерами и прочими работниками, влекут за собой повышенный спрос на продовольственные и непродовольственные товары, что приводит к увеличению доходов домашних хозяйств и их росту. [81]
Медицина
Развитие генной инженерии идёт в ногу с развитием современной медицины. В 1972 году в журнале “Science” вышла статья, в которой шла речь о потенциальной возможности лечения некоторых болезней путём генной терапии [82]. Под генной терапией имеется в виду ряд медицинских процедур по изменению генома клеток пациента для лечения болезней или их профилактики [83]. Впервые данной методике дали зелёный свет в 1990 году, когда под руководством Уильяма Френч Андерсона шло лечение двух детей, больных тяжёлым комбинированным иммунодефицитом, вызванным нехваткой аденозиндезаминазы (ADA-SCID). Суть терапии состояла в ретровирусной передаче здорового варианта мутировавшего гена в T-клетки. Эффекты, которые заключались в нормализации гуморального и иммунного ответов, были временными, но данный пример показал успешность дальнейшего продолжения исследований в данном направлении [84].
Лабораторные мыши ещё раз доказали свою невероятную пригодность в качестве модельного организма, когда на них проводили исследования по излечению серповидноклеточной анемии, которая вызывается у них тем же дефектом, что и у людей. В обоих случаях удавалось добиться значительного улучшения состояния подопытных [85][86].
В 2006 году генная терапия была успешно применена в лечении двух пациентов с X-сцепленной хронической гранулематозной болезнью [87], а также стало известно про регрессию метастатической меланомы при использовании генетически модифицированных Т-киллеров, нацеленных на раковые клетки [88]. Через несколько лет удалось вернуть зрение пациентам с амаврозом Лебера, наследственным заболеваниием сетчатки [89][90][91][92].
В 2013 году многообещающие результаты дала генная терапия метахроматической лейкодистрофии, прогрессирующего моторного и когнитивного расстройства, вызывающего смерть в течении нескольких лет после начала симптомов. В итоге наблюдений у пациентов не было выявлено прогресса данной болезни [93].
Данная глава начиналась с того, как удалось временно облегчить состояние детей, больных ADA-SCID. В 2013 году успешное лечение генномодифицированными стволовыми клетками прошло 5 детей [94], в 2014 эту процедуру прошли уже 18 [95].
В 2017 в США Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрила Тисагенглеклейсел (Tisagenlecleucel) - терапию генномодифицированными Т-клетками со специфичным химерным антигенным рецептором (CAR-T), распознающий раковые клетки. Данная методика лечения предназначена для В-клеточного лимфобластного лейкоза [96]. В декабре клинические испытания генной терапии гемофилии B показали хорошие результаты: у 10 пациентов прекратились случаи внезапного кровотечения, что лишило их необходимости во внутривенном введении фактора свёртываиия крови IX [97].
Жизни миллионов диабетиков (по данным ВОЗ в 2016 году их количество составляло 422 млн человек [98]) зависят от ежесуточного введения инсулина. Раньше инсулин получали из поджелудочных желез свиней и коров, но получаемый продукт вызывал проблему с иммунной реакцией на чужеродный белок. Модификация свиного инсулина в человеческий решает эту трудность, но в связи с повышенной потребностью в препарате и недостаточной сырьевой базе не может рассматриваться перспективно. Обе эти проблемы смогла решить технология рекомбинантного инсулина. Как же его получают? Клетки E. coli или S. cerevisiae, геном которых модифицировали геном проинсулина человека, синтезируют его, после чего из проинсулина получают искомый полипептид, причём в промышленных масштабах и с любыми заданными свойствами [99]. История технологии рекомбинантного инсулина началась в 1980 году с коммерческого выпуска первых препаратов и на 2002 год мировой рынок инсулина оценивался в 4,5 млрд долларов США [100]. Прогнозируют, что к 2024 году будет достигнута планка в 110 млрд долларов США [101].
Рыбоводство и животноводство
В 2015 году FDA дало добро на производство ГМ сёмги AquAdvantage, отличающаяся от природных сородичей наличием геном гормона роста чавычи и фрагментом ДНК бельдюги, которая необходима для работы данного гена. Благодаря модификации такая сёмга требует в 2 раза меньшее время для разведения - до полутора лет вместо трёх. До получения разрешения прошло 19 лет исследований [102]. Полгода спустя AquAdvantage была одобрена уже в Канаде [103].
В 2013 году, трудом профессоров из Уппсалы, вышел детальный обзор по теме этой части [104]. На данный момент большинство ГМ пород домашнего скота, птиц и рыб находятся на стадии исследования, но их можно будет увидеть на мировом рынке в самой ближайшей перспективе. Целью генетической модификации в данных отраслях сельского хозяйства является улучшение таких экономически важных черт как скорость роста, качество мяса, состав молока, устойчивость к болезням и выживаемость. Например, используя метод микроинъекции ДНК, исследователи вставили гены гормона роста в свиней, что вызвало у них увеличение скорости роста, объёма мышц и процентного содержания постного мяса. В 1998 году ген коровьего альфа-лактальбумина был микроинъецирован в свиней для увеличения производства молока у свиноматок, что вызвало у поросят более высокий прирост веса, чем у контрольной группы (19274 г/сут и 16874 г/сут), как показывало аналогичное исследование 2002 года. Ещё одним направлением является улучшение питательных свойств свинины. Например, создание ГМ пород свиней, имеющих повышенное содержание ненасыщенных жирных кислот, по причине того, что диета, богатая ими, может снизить риск смертности от атеросклероза и ишемической болезни сердца.
В начале 90х была исследована возможность создания ГМ пород овец с содержанием в молоке человеческих протеинов. Для увеличения роста шерсти в геном овец также ввели ген инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1). Было обнаружено, что при годовалой стрижке, примерно в 14-месячном возрасте, чистый вес овчины был в среднем на 6% больше у ГМ овец, чем у немодифицированных полусибсах, причём у баранов эффект проявлялся лучше, чем у овец. Никаких негативных последствий для здоровья и размножения обнаружено не было. Проблемы со здоровьем отрицательно влияют на продуктивность овец и расходы на ветеринарные услуги увеличивают убытки фермеров, не говоря и вовсе о потере скотины. По этой причине, например, произвели манипуляцию с геном прионного белка (PrP), после которой подверженные изменению овцы стали невосприимчивы к губковидной энцефалопатии (оно же называется коровьим бешенством).
У куриц появилась устойчивость к птичьему лейкозу, когда в их генетический аппарат встроили копию ДНК вируса, возбудителя болезни. Также ГМ-курицы, экспрессирующие малые РНК, образующие шпильки (shRNA), препятствующие распространению птичьего гриппа (H5N1), невосприимчивы к летальной инфекции H5N1. Ген lacZ, который кодирует b-галактозидазу, позволит курицам использовать лактозу как источник энергии. Это положительно влияет на обмен веществ, в частности, на усвоение кальция: это предупреждает остеопороз и увеличивает прочность яичной скорлупы.
Продолжая тему улучшения качества молочных продуктов, было проведено клонирование ГМ-коров, экспрессирующих рекомбинантный лизоцим человека, придавая молоку бактерицидные свойства, что положительно повлияло на здоровье вымени. Существенных различий в общем химическом составе молока (содержание общего белка, жира, лактозы и твёрдых веществ) между контрольной и экспериментальной групп выявлено не было. Вводя гены, кодирующие бета - и каппа-казеин быков в молоке коров, намеревались улучшить его качество и сделать процесс производства сыра более эффективным. Окончательный результат был увеличением содержания бета-казеина с 8% до 20%, двукратным увеличением в уровне содержания каппа-казеина, и заметно измененным коэффициентом отношения каппа-казеина к полному казеину. Улучшения в одном из основных компонентов молока у высокопродуктивных молочных коров улучшили его функциональные свойства.
Выше мы говорили уже о том, как путём генетической инженерии можно увеличить скорость созревания рыб, хотя гормон роста никак не влиял на увеличение размеров рыб. Используя ген, кодирующий фоллистатин, который блокирует действие миостатина, можно значительно увеличить рост мышечной массы с образованием двух мышечных слоёв. Это имеет большой плюс в плане отношения количества мяса к потребляемому корму, поскольку больше продукции теперь можно получать, используя меньше корма. Косвенно её можно увеличить, предотвращая потерю рыб от болезней, поскольку отдельные особи на ферме, в тесных резервуарах, легко передают друг другу инфекционные заболевания. Таким образом удалось вдвое увеличить выживаемость белого амура после воздействия бактерии Aeromonas и геморрагического вируса белого амура, модифицировав его геном лактоферрина человека. Можно обеспечить защиту от вирусных инфекций: инъекция плазмидной ДНК в мышцу молодняка мальков радужной форели наделяет иммунитет к инфекционному вирусу гемопоэтического некроза. Другим способом совершенствования производства является диапазон сред, в которых можно выращивать животных. Один из подходов такого рода предполагает включение генов некоторых костистых рыб, кодирующих антифризные белки. Это, потенциально, позволит заниматься аквакультурой в более холодном климате. Например, сёмгу можно будет выращивать в Арктике.
Выводы
Теперь подведём итоги всего вышесказанного. Какие же можно сделать заключения?
- Во-первых, генно-инженерная продукция ни коим образом не может являться более опасной к употреблению, чем сорта, выведенные традиционной селекцией. Более того, уменьшение использования пестицидов и устойчивость к болезням повышает качество продукции.
- Во-вторых, уменьшение использования опасных химикатов, инсектицидов, в частности, положительно влияет на биоразнообразие именно тех насекомых, в чью кормовую базу входят различные вредители, а также, за счёт уменьшения использования спецтехники для распыления химикатов, идёт уменьшение выбросов парниковых газов в атмосферу. За 30 лет практического выращивания ГМ-культур не было выявлено ни одного случая побега их в дикую природу, который бы неизбежно вызвал экологическую катастрофу.
- В-третьих, это экономически выгодно. Семена ГМ-культур полностью себя окупают за счёт уменьшения трат на пестициды и большей урожайности. В первую очередь, это нужно именно развивающимся государствам, потому что выращивание генно-инженерных растений, особенно хлопка, увеличило доходы как раз мелких хозяйств, самых бедных слоёв населения.
- В-четвёртых, это открывает огромные возможности в развитии медицины. Ранее неизлечимых больных теперь можно спасти. Для фармацевтики же это означает массовое производство новых препаратов, в том числе рекомбинантный инсулин и фоллитропин.
- В-пятых, это принесёт неоценимую пользу животноводству и рыбоводству. Породы домашнего скота и рыб можно делать более здоровыми, более продуктивными, более питательными и менее затратными.
Всё, что было здесь упомянуто, далеко не весь список фактов, доказывающих пользу методов генной инженерии в дальнейшей жизни человечества. В 2016 году Национальная академия наук США выпустила отчёт за 30 лет исследований на тему влияния ГМ-продуктов на человека и окружающую среду, который включает в себя около 900 работ и 400 страниц текста, которые все вместе говорят о безвредности воздействия ГМ-культур и продуктов, созданных из них [105]