В прошлой статье мы познакомились с тем, как работает генетический аппарат и захотели перейти к самой сочной части, а именно злободневной теме ГМО.
Для начала освежим в памяти основные выводы из предыдущего текста. ДНК и РНК - это крайне большие молекулы, содержащие в себе азотистые основания. Последовательность этих самых оснований путем нехитрых манипуляций переводится в последовательность аминокислот в молекулах белков. Белки являются двигателем всех химических процессов в клетке и основным структурным элементом каждого организма.
Далее нам нужно вспомнить старое определение гена как наследственного фактора, несущего информацию о каком-либо признаке. А теперь мы знаем, что все признаки и функции организма (внешний вид, способность к тем или иным метаболическим путям, передвижению и многое другое) определяются белками, из которых он, этот самый организм, состоит. Также мы знаем, что структура, а следовательно и свойства, белка записаны в виде последовательности азотистых оснований в ДНК. Объединяя все эти выводы вместе, получим современное определение гена. Ген - это участок ДНК, определяющий структуру одной молекулы белка или функциональной РНК. Функциональные РНК не являются матрицей для синтеза белка, а сами делают некоторую работу (транспортируют аминокислоты, катализируют некоторые процессы и т. д.).
Здесь будет маленькое отступление, чтобы знатоки меня не закидали тухлыми яйцами. У некоторых вирусов, например ВИЧ или коронавирусов, генетическая информация хранится в цепочке РНК. При попадании в клетку на ее основе обратная транскриптаза собирает ДНК, и дальнейший процесс идет по стандартной схеме.
Ну знаем мы и знаем, скажет кто-нибудь из читателей. Собственно, поначалу ученые тоже особо не представляли, куда эту информацию пришить. Но очень быстро смекнули, что можно попробовать эти самые гены вырезать из одного организма и привить другому. Так, от открытия Уотсоном и Криком структуры ДНК в 1953 году до получения первой культуры бактерий Escherichia Coli (кишечная палочка) с искусственно привитыми генами прошло всего 20 лет - в 1973 Стэнли Коэн со своей командой в Стэнфорде осуществили внедрение предварительно сшитой из двух разных плазмид (про них написано в другой статье) конструкции в бактерии и заставили их работать.
Дальше - больше. Уже через 5 лет, то есть в 1978 году, было налажено промышленное производство инсулина и гормона роста человека. В качестве биореакторов использовалась все та же E. Coli. К настоящему моменту специально обученные кишечные палочки делают для нас гормоны, витамины, лекарственные препараты, антитела для лечения рака. Вы просто подумайте, каких-то 50 лет назад сахарный диабет I типа считали смертельным приговором, а благодаря генной инженерии он превратился просто в неприятный фактор.
Объектом генных модификаций стали не только бактерии, но и высшие растения и животные. В то время как различные конвенции по этике ограничивают активную работу над генной модификацией животных, соя, хлопок и кукуруза с привитой устойчивостью к вредителям и пестицидам уже занимают значительную долю рынка сельхозпродукции во всем мире.
В связи с такими быстрыми изменениями у многих людей возникает закономерный страх, что человечество лезет туда, куда не положено совать свой нос, и вообще загоняет себя в могилу такими необдуманными действиями. Стали везде клеить наклейки "Без ГМО", сносить 5G вышки и бояться пшеницы с паучьими лапками. Но действительно ли все так страшно?
На самом деле, генной модификацией люди занимаются всю историю своего существования, только на разных этапах своего развития использовало различные методы. Наиболее древним способом получения нужных свойств у организмов являлась селекция. По сути, люди из многообразия организмов, которые получились в результате естественных мутаций выбирали тех, кто им больше нравился, и создавал для их размножения благоприятные условия. Так были выведены различные породы лошадей, собак и других животных; пшеница и прочие зерновые, конопля определенных видов и так далее.
К двадцатому веку люди поняли, что можно не дожидаться появления мутаций, а вызывать их самим с помощью излучения или химических веществ. Так появился индуцированный мутагенез. Семена или пыльцу растений обрабатывают излучением от какого-либо источника, затем проращивают и отбирают самые интересные растения.
Ну и наконец генная инженерия - это целенаправленное внедрение какого-либо гена, то есть признака, в "исходный код" организма. Принципиально нового в данном способе получения требуемых свойств нет, разве что процесс радикально ускоряется и позволяет более заметно изменять свойства объекта. Например, можно ввести в кукурузу ген Bt-токсина (хорошего природного инсектицида) и не обрабатывать ее химией для защиты от вредителей.
Хотя многие и боятся вмешательства в человеческий геном, для значительного числа людей это единственный шанс на нормальную жизнь. По ссылке можно почитать историю об успешном испытании генного препарата от гемофилии на человеке. Данное заболевание вызвано недостаточным синтезом одного из факторов свертывания крови, что является следствием наличия бракованного гена, который этот самый фактор и кодирует. В процессе лечения пациента заразили вирусами, содержащими исправный ген, и они пошли распространять его по организму, вырезая неправильные варианты и замещая их на здоровые. В итоге мужчина смог отказаться от инъекций фактора IX (который, к слову, тоже производится генно-модифицированными бактериями и стоит 750 000 долларов за годовой курс) и жить полноценной жизнью, не боясь умереть от пореза листком бумаги. А сколько еще существует ужасных наследственных заболеваний, обрекающих людей на неимоверные страдания в течение всей жизни... И в теории все их можно будет излечить с помощью генной терапии.
Естественно, у любой прорывной технологии имеются риски и варианты недобросовестного применения, как в случае с ядерной энергетикой. Можно получить штамм бактерии, устойчивой ко всем известным антибиотикам и потом случайно распространить эту устойчивость среди всех бактерий путем горизонтального переноса. Можно создать невероятно заразные вирусные инфекции (наподобие той, о которой нельзя говорить). Но с дуру, как известно, можно и х руку сломать. А вот грамотное и ответственное использование подходов генной инженерии может сильно улучшить жизнь человечества в целом и каждого человека в отдельности. Активное внедрение генной инженерии позволит в значительной степени сократить потребность в классическом химическом производстве, сильно отравляющем окружающую среду.
И в конце хотел бы развеять миф о том, что если есть ГМО, их гены могут внедриться в наш организм и как-то ему навредить. Они НЕ могут этого сделать. Все гены ферментами расщепляются до нуклеотидов, теряют всю генетическую информацию и поглощаются организмом. Не имеет значения, каким путем зародилась пища - после поедания она будет разобрана по кирпичикам. Внедрять свой геном могут только вирусы, и о них будет наша следующая публикация.
Подведем итоги.
- Генно-модифицированные организмы уже являются неотъемлемой частью нашей жизни;
- Грамотное применение методов генной инженерии позволит избавить мир от нехватки продовольствия и ныне неизлечимых болезней;
- Неграмотное или злонамеренное применение тех же самых методов может привести к крайне печальным последствиям, вроде глобальных эпидемий и разрушения экосистем.
Всем спасибо за внимание! На вопросы готов ответить в комментариях.
