Впервые на международном рынке ГМО продукты (устойчивые к гербицидам соевые бобы) появились в середине 90-х. С тех и до сих пор ГМО остается горячей темой для обсуждения. В 2016 году в России подписывают закон о запрете выращивать и разводить генетически модифицированные растения и животных, кроме как в целях научных исследований (что, впрочем, не отменяет импорт). В тот же год в США без надлежащих проверок в продажу поступают не темнеющие на воздухе шампиньоны, изменённые с помощью CRISPR-Cas.
В 2018 около 19 развивающихся стран — включая Индию, Пакистан, Парагвай, Бразилию, Боливию, Судан, Мексику, Колумбию, Чили, Вьетнам, Филиппины, Гондурас и Бангладеш - составляют 53 % мировой площади посевов ГМО. В 2019 китайский президент Си Цзиньпин объявляет ГМ-культуры главным национальным приоритетом. Впрочем, страны Европы и Япония официально импортируют биотехнологические культуры для производства продуктов питания, кормов и переработки, но не более.
Корова говорит «Му-у-у», собака говорит «Гав-гав», потребитель говорит: «Какая мне с того выгода?». Первые же ГМ-продукты, представленные на рынке, не имели явной прямой выгоды — не были значительно дешевле, не обладали повышенным сроком годности или улучшенными вкусовыми качествами. Потенциал ГМО может привести к увеличению урожайности с каждой обрабатываемой площади, что в будущем приведет к снижению цен. Тем не менее, в уравнении риск-выгода внимание общественности сосредоточено на стороне риска.
Исследование 2019 года показало, что, когда покупателям сперва было показано не-ГМО яблоко, первоначальный потребительский спрос — готовность к покупке — составлял 65,2%. Однако если немеченое яблоко было представлено после яблока с этикеткой «ГМО», спрос на немеченое яблоко возрастал до 77,7%.
Если пройтись по полкам любого крупного магазина, можно обнаружить продукты с пометкой «Без ГМО». Это, однако, может ввести в заблуждение. Фермеры и ученые в области сельского хозяйства генетически разрабатывали пищу на протяжении веков. Они разводили, скрещивали, применяли радиацию и химические вещества, чтобы вызывать генные мутации. Такие методы приводят к значительному и в основном неконтролируемому изменению генетического материала. Так были созданы некоторые современные штаммы пшеницы, риса, арахиса и груши.
Разница заключается в том, что методы селекции и мутагенные методы обычно приводят к большому обмену или изменению генов. ГМ технология, напротив, позволяет ученым вставлять в геном точечно один или несколько генов.
«Когда критики ГМО говорят, что в природе гены не пересекают межвидовой барьер, это просто невежество, — говорит Алан МакХьюэн, специалист по молекулярной генетике растений в США, Риверсайд. — Гороховая тля содержит гены грибов. Тритикале — это вековой гибрид пшеницы и ржи, который содержится в некоторых муках и хлопьях для завтрака. Сама пшеница, между прочим, — межвидовой гибрид. Мать-природа делает это постоянно, как и обычные селекционеры».
Тем не менее, недостатки и опасения имеют место быть. Даже один ген может интегрироваться в геном целевого организма многими различными способами. Он может внедриться в прямой или обратной последовательности, в разных местах и в нескольких экземплярах. Эффект от интеграции может не быть очевидным в первом поколении, но обнаружить себя спустя несколько лет. Также вставка одного гена может привести к снижению активности соседних.
Что это?
Генетически модифицированные организмы (ГМО) — это растения, животные или микроорганизмы, в которых ДНК была изменена таким образом, который не происходит естественным путем в результате спаривания и/или естественной рекомбинации. Это позволяет передавать отдельные гены из одного организма в другой, в том числе между неродственными видами.
Допустим, мы хотим создать дрожжи, синтезирующие целевой белок. Допустим, это антитело из тяжелых цепей. Такие антитела были впервые обнаружены в крови семейства Верблюдовых (Camelidae). Они обладают только тяжелыми цепями и гораздо компактнее обычных антител. Из них были получены нанотела, весом в 12-15 кДа.
Для опыта нам понадобятся бактерии Escherichia coli, дрожжи Pichia pastoris и кодирующая антитело ДНК. Сперва мы размножим целевую ДНК в бактериях, затем направим ее в клетки дрожжей. На обоих этапах мы вынуждены отбирать клетки, в которые ДНК внедрилась — для этого в довесок к гену антитела клонируемая ДНК должна нести ген устойчивости к какому-то антибиотику. Клетки, принявшие целевую ДНК, выживут на среде с антибиотиком, остальные погибнут. Ко всему прочему, целевой молекуле надо удваиваться и синтезировать белок — для этого клонируемая ДНК обладает точкой начала репликации «ori» и регуляторными последовательностями. После недели (в лучшем случае) лабораторной работы мы получаем дрожжи, в геном которых встроена последовательность антитела.
Но это биомедицина. К биомедицине, в принципе, особое отношение. Что касается лекарств, многие с готовностью принимают биотехнологию (например, вакцины, лекарства с улучшенным потенциалом лечения или повышенной безопасностью). С тем, что предназначено в пищу, история иная. Разницу неплохо иллюстрирует следующий пример.
Материнское молоко млекопитающих содержит антитела, которые покрывают защитным слоем стенки ЖКТ новорожденного. Переведенные на прикорм поросята страдают от различных инфекций. В частности, от вызванной энтеротоксигенной Escherichia coli диареи. Ситуацию, однако, могут спасти синтезированные рекомбинантные антитела. В 2013 году группа исследователей создала растения резуховидки Arabidopsis thaliana, которые синтезировали антитела (c IgA Fc-регионом) против энтерогенной E. Coli. Скармливая семена поросятам, они наблюдали, как бактерий в помете становилось меньше, а вес поросят больше. Однако, семена — ГМ-продукт. И чтобы обойти законы и спасти поросят, в 2019 году ученые показали, что те же антитела могут быть секретированы дрожжами Pichia pastoris. Разница лишь в том, чем кормить поросят — семенами или экстрактом дрожжей.
Классический пример ГМ-продуктов — интегрирование гена токсина из бактерии Bacillus thuringiensis в пищевое растение для устройчивости к насекомым. Этот токсин в настоящее время используется в сельском хозяйстве как обычный инсектицид и безопасен для потребления человеком. Было показано, что ГМ-культуры, которые по своей природе продуцируют этот токсин, требуют меньших количеств инсектицидов.
Оценка безопасности ГМ-продуктов, как правило, фокусируется на: (а) токсичности (б) аллергенности; (c) конкретных компонентах, которые, предположительно, обладают питательными или токсическими свойствами; (г) стабильности внедренного гена; (д) пищевых эффектах, связанных с генетической модификацией; и (е) любых непреднамеренных эффектах, которые могут возникнуть в результате вставки гена.
Три основных опасения — аллергенность, перенос генов в клетки ЖКТ и миграция их в окружающую среду.
В принципе, перенос генов из аллергенных организмов в неаллергические не рекомендуется. В то время как традиционные пищевые продукты, как правило, не тестируются на аллергенность, протоколы тестирования генетически модифицированных пищевых продуктов были оценены Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) и ВОЗ. Никаких аллергических эффектов в отношении ГМ-продуктов пока обнаружено не было.
Перенос генов из ГМ-продуктов в клетки организма или бактерии в желудочно-кишечном тракте особенно актуален, если гены устойчивости к антибиотикам были использованы в качестве маркеров при создании ГМО. Хотя вероятность переноса низкая, ВОЗ рекомендует исключать гены устойчивости к антибиотикам из операций над ГМО.
Миграция генов из ГМ-растений в обычные сельскохозяйственные культуры или родственные виды в дикой природе (скрещивание) а также смешивание культур, полученных из обычных семян, с ГМ-культурами, может оказывать косвенное влияние на безопасность пищевых продуктов. Сообщалось о случаях, когда ГМ-культуры, одобренные для кормления животных или промышленного использования, были обнаружены в низких уровнях в продуктах, предназначенных для человека. Несколько стран приняли стратегии по уменьшению смешивания, разделив поля, на которых выращиваются ГМ-культуры и обычные культуры.
Хотя многие ученые считают ГМО безопасными — точка зрения, одобренная Американской медицинской ассоциацией, Национальной академией наук, Американской ассоциацией развития науки и Всемирной организацией здравоохранения, — немногие потребители разделяют их мнение.
Нельзя сказать, что все, что делается во имя генной инженерии, чисто и невинно. Разные ГМ-организмы, разные гены, разные способы интеграции. Отдельные ГМ-продукты и их безопасность должны оцениваться в каждом конкретном случае. Невозможно сделать общие заявления о безопасности всех ГМ-продуктов. Новые ГМ-продукты должны проходить испытания на безопасность так же, как и новые лекарства — FDA. Но и преждевременно судить их не стоит. Они, действительно, могут решить определенные небезызвестные проблемы нашей планеты.