Сегодня фермеры в среднем теряют около 13 % своего урожая из-за насекомых. Это серьезные, очень серьезные потери. В 1990-е годы биологи занялись решением этой проблемы на совершенно новом, эволюционном уровне. Ученые разработали способы извлечения генов из одного вида и помещения их в генетический код другого – эта техника, помимо прочего, способна заставить вредоносных насекомых убивать самих себя.
Получившиеся таким образом организмы, которые мы употребляем в пищу, называются генетически модифицированными организмами – ГМО, а в контексте этой главы – генетически модифицированными продуктами (ГМП). Сегодня эти термины, вероятно, наиболее знакомы вам по этикеткам «без ГМО», которыми снабжаются многие органические продукты – в связи с опасениями, что генетическая модификация делает продукты небезопасными для употребления.
Генетическая инженерия – это своего рода искусственный отбор, но лишь немного отличающийся от традиционного разведения, которым занимаются фермеры, арбористы и заводчики собак. ГМО в конечном итоге несет в себе комбинации генов, которые не могли бы возникнуть в клетках организма естественным путем. Ученые, вооруженные глубоким пониманием молекул ДНК, научились объединять гены тех видов, которые никогда бы не пересеклись в природе, видов, которые никогда не могли бы успешно (в дарвиновском смысле) разводиться селекционерами.
Мы идем по этому пути уже довольно долгое время. Вы когда-нибудь сталкивались с клонами? Вы наверняка думаете, что нет, но я удивлюсь, если вы на самом деле ни разу не видели их и не вкушали плодов клонирования. Почти вся клубника в мире созревает на ветках растений, которые в свою очередь с помощью побегов или «усов» (по сути, корневищ) отрастают от исходного (родительского) растения. Растения, появившиеся от этих «усов», генетически идентичны исходному растению. Такое потомство называют клонами – словом, берущим свое начало в греческом языке и обозначающим «ветвь». Большинство виноградных лоз культивируются аналогичным способом. Таким образом, вино также становится продуктом такого рода клонирования. Это не плохо по своей сути, особенно если вы любите хорошее каберне. Просто дело в том, что сегодня мы научились создавать эти клоны искусственно, без родителей или предков как таковых. Это еще одна область, в которой наука захватила контроль над геном, отобрав его у естественной эволюции.
Вы, возможно, слышали об овечке Долли – первом животном, клонированном искусственным путем. Она была создана в 1996 году путем помещения ДНК из клетки одной овцы в яйцеклетку другой. Это искусственно оплодотворенная яйцеклетка затем была помещена в матку овцы, которая и родила Долли. Другими словами, Долли была генетически идентичной своей матери, или, по крайней мере, последовательность генов в ее ДНК была абсолютно такой же, как и у ее генетической матери. Ее гены были независимы и не связаны с генами овцы, которая ее родила. Эта овца могла бы стать биологической матерью, но она ею не являлась, и мы называем ее суррогатной. Ученые обнаружили несколько убедительных доказательств того, что Долли, судя по всему, появилась на свет старой – с генетической точки зрения. На концах цепочек ее хромосом размещались некие химические вещества, называемые «теломерами», которые были короче, чем исследователи могли ожидать увидеть у новорожденного организма. Если бы не это, Долли могла бы считаться обыкновенной овцой. Она кстати родила шесть ягнят за три сезона, и ее потомки по сей день резвятся на шотландских холмах.
Чтобы создать Долли, ученые Института Рослин в Шотландии использовали ДНК только одной клетки молочной железы ее матери. Клетка, которая формирует тело организма, называется соматической. Большинство ваших клеток соматические; единственным исключением являются стволовые и репродуктивные клетки. Говорят, что овечка Долли была названа в честь Долли Партон
[13], которая помимо прекрасного голоса и отличного музыкального мастерства обладала примечательными молочными железами (я не шучу, ученые Рослин действительно рассказывали это журналистам). Процесс был чисто механическим. Исследователи использовали длинную, невероятно тонкую пипетку, чтобы поместить ДНК в яйцеклетку. Сделать это было нелегко. Долли является результатом 277 попыток имплантации, из которых соответственно 276 закончились крахом.
Несмотря на то что все это довольно сложно, этот тип генетической модификации или инженерии, по крайней мере для меня, относительно легко поддается пониманию. Мы берем ДНК из одного организма и физически или механически помещаем его в другой. Оба этих организма были овцами, то есть, по сути, они были одинаковыми существами.
Но есть и более тонкий способ генетической манипуляции, который ученые разработали в последние несколько лет. Это работа, которая привела к появлению ГМО.
Дело в том, что существует способ внедрения генов в организмы, не связанный с оплодотворением или прокалыванием клетки: чтобы овладеть им, генетики обратились к вирусам. Существуют определенные вирусы, например, заражающие растения. Ученые используют подобные вирусы, чтобы снабжать растения генетическими признаками на свой выбор. Сначала они подсаживают желаемый ген в вирус. Затем они инфицируют растение модифицированным вирусом, который в свою очередь внедряет этот ген в ДНК растения. Этот метод широко применяется в отношении кукурузы, сои, рапса, кабачков, свеклы, хлопка и папайи. В то же время ГМО вызывают разногласия, продиктованные двумя немаловажными причинами, одна из которых связана с бизнесом, а другая – с эволюцией.
Эволюционные проблемы связаны с результатом внедрения принципиально новых типов культур в окружающую среду. Например, ученые смогли выделить ген из почвенной бактерии под названием Bacillus Thuringiensis, обитающей в природе в районах произрастания кукурузы, и ввести его в само растение. Такая реконструированная культура, получившая название «кукуруза Bt», начинает производить химическое вещество, которое парализует работу пищеварительной системы европейского кукурузного мотылька, заставляя его гибнуть с голоду. Все, кого вы когда-либо встречали, наверняка ели пищу, содержащую этот ген – ген, ранее встречавшийся только в мире бактерий. Около 90 % кукурузы и 93 % соевых бобов, в настоящее время потребляемых в Соединенных Штатах, являются продуктом генетической инженерии; около 70 % производимой пищи включает в себя ГМО-ингредиенты.
Исследователи получили возможность производить сорта сои, рапса, бобов и кукурузы, которые позволяют культурам расти и процветать даже при использовании на них смертельного гербицида – глифосата. Поставщики сельскохозяйственных семян неплохо зарабатывают на этой особенности, которая в разы увеличивает объем фермерского урожая. Но если семена этих растений разносятся ветром по полям других фермеров, должны ли эти фермеры платить сельскохозяйственной компании лицензионный сбор? Подобные вопросы всерьез волнуют агропромышленные предприятия.
Нет сомнений, что генетическая модификация культур позволила фермерам удовлетворять нужды гораздо большего количества людей, лишь ненамного увеличив площади используемых земель. Снижение потерь от вредителей увеличило урожайность сельскохозяйственных угодий по сравнению со столетием назад почти на 30 %. Пока неясно, насколько именно, но, в принципе, кукуруза, которая производит свой собственный инсектицид, позволяет фермерам сократить количество распыляемых на своих полях токсичных химикатов. В связи со всем вышеизложенным генетическая модификация культур кажется великим делом. Но многие люди все равно выступают против такой практики.
