2042 год. Альтернатива новым источникам энергии - только генная биоинженерия

Не за горами время, когда нефть будет кончаться и ее цена взметнется до небес, а часть Человечества будет отброшена на уровень энергопотребления на душу 1900 года.

То есть значительная часть людей опять будет добывать "хлеб насущный" (пшеницу, рис, сою, кукурузу) непосредственно на полях, управляя лошадками или буйволами.

И для этой части Человечества, ввиду отсутствия других источников энергии кроме Солнца, очень актуальной будет именно изменение в геноме растений, животных и человека.

Попробуем разобраться подробнее.

1. Изменения генома растений

1.1. Изменения для повышения питательной ценности, увеличения аминокислотного состава

Как известно человеку для полноценной жизни нужны белки, которые содержат аминокислоты. Из известных науке 20-ти аминокислот особое внимание уделяется незаменимым аминокислотам, то есть таким, которые человеческий организм не может синтезировать самостоятельно из других. Незаменимыми для взрослого здорового человека являются 8 аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин; также часто к незаменимым относят гистидин, для детей также незаменимым является аргинин. Но эти незаменимые аминокислоты распределены в продуктах в разных пропорциях. Поэтому изменения генома растений направлены на увеличение аминокислотного состава, то есть чтобы ГМО-организм содержал большее количество необходимых для человека аминокислот.

Кукуруза 

Кукуруза как один из главных продуктов питания людей на планете одной из первых подверглась генетическим экспериментам.

Преобладание кукурузы в питании населения приводило в прошлом к широкому распространению болезней белковой недостаточности, наиболее тяжёлой из которых была пеллагра, вызываемая дефицитом производных обмена триптофана.

Специалисты пытались придать ей больше питательной ценности, обогатив ее незаменимой аминокислотой триптофан. Для этого в культуру был встроен ген бактерии, который производил это вещество. 

Уже в 1985 году в США биотехнологической компании Монсанто (которая теперь является частью биотехнологического гиганта Байер) был выдан первый патент на трансгенную кукурузу с повышенным содержанием триптофана, ведь стандартный объём триптофана в белках кукурузы составляет лишь 0,7%, что почти в два раза меньше, чем в белках пшеницы, риса или сои. 

Но в таком виде триптофан оказался токсичным, и его запретили. Однако запатентованные трансгенные сорта кукурузы с увеличенным содержанием более полноценных белков пока выращиваются в небольших объёмах в США, как кормовые. 

Соя

В балансе питания людей соя занимает четвертое место после риса, пшеницы и кукурузы. Соя – основная белковая пища миллионов вегетарианцев. Однако в ней очень мало метионина, незаменимой аминокислоты. Содержание метионина в белках сои в два раза ниже, чем в животных белках. А белки бразильских орехов содержат много метионина.

В 1987 году были созданы трансгенные формы сои, которые, помимо собственных белков, образовывали один из альбуминов бразильских орехов. Кормовое использование трансгенной сои не создавало проблем. Однако пищевое использование сои, содержавшей альбумин бразильских орехов, приводило к аллергическим реакциям, сопровождавшимся астмой, экземой и дерматитом. 

В 2014 году появилось сообщение о внедрении в геном сои синтетического гена, который продуцировал белок, обогащённый не только метионином, но и треонином, лизином и лейцином. Это был новый белок. В 2014 году, когда было опубликовано это исследование, биохимия и генетика обладали возможностью создания новых генов и новых белков, ранее в природе не встречавшихся, однако пока такая соя не одобрена для употребления в пищу ни в одной стране мира.

 

1.2. Изменения для устойчивости культур к вредителям или к химикатам против сорняков и вредителей

Картофель

В начале 2000-х годов компания Монсанто получила патент на трансгенный, так называемый Bt-картофель, устойчивый к колорадскому жуку. В геном культуры ввели ген токсина из бактерии, который, в прямом смысле, не переваривают эти насекомые. Однако рестораны, предприятия фастфуда в США и крупные торговые сети отказались от закупок Bt-картофеля, так как их клиенты не захотели употреблять экспериментальную продукцию. 

По данным Международной службы оценки применения агробиотехнологий (ISAAA), сегодня известно о 48 проектах по созданию трансгенного картофеля. В основном это именно линии (так называют генноинженерные сорта), устойчивые к вредителям, продуцирующие токсин Bt. Они одобрены для употребления в пищу человеком в США, Канаде, Филиппинах, Южной Корее, Канаде и некоторых других государствах. 

Соя

Сейчас в мире широко представлена трансгенная соя, устойчивая к гербицидам (средствам от сорняков). Использование такой культуры облегчает работу крупным фермерам и дает прибыль компаниям-производителям семян и химикатов.

Среди созданных в мире генетически модифицированных культур соя занимает доминирующее положение. Цель ее генетических модификаций — значительно повысить урожайность этой важной продовольственной культуры. Созданы сорта сои, устойчивые к пестицидам и вредителям. По данным Министерства сельского хозяйства США, генетически модифицированная соя составляет более 80% от всей выращиваемой в этой стране и 55% от всей производимой сои в мире.

Как показывают результаты мониторинга за оборотом пищевой продукции, имеющей генетически модифицированные аналоги, проведенные Институтом питания РАМН, процент генетически модифицированной сои, представленной в России, колеблется от 20 до 40% в зависимости от региона. 99% генетически модифицированной сои на рынке составляет соя линии 40-3-2. Дальнейшие разработки в этой области связаны с созданием сои, обладающей улучшенной пищевой ценностью и вкусовыми качествами.

Пшеница

Культивированием пшеницы ученые занимаются и на сегодняшний момент. В том числе специалисты применяют генно-модифицированные сорта для того, чтобы сберечь урожай от насекомых. По мнению некоторых специалистов, именно ГМ-пшеница — единственное средство в борьбе с опасными заболеваниями, влияющими на качество и безопасность зерна.
Эксперты склонны полагать, что традиционные приемы обработки почвы, удобрения, севооборот уже не способны увеличить урожайность злаковых.
— Буквально на днях мы с коллегами из нашей лаборатории и еще нескольких российских институтов приступили к работе по геномному редактированию пшеницы. Модификация генома будет направлена на изменение сроков колошения пшеницы. О подробностях пока говорить рано, но эти разработки не повторяют зарубежные исследования, — сообщил РИА Новости старший научный сотрудник лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений «Биотрон» Института биоорганической химии РАН Дмитрий Мирошниченко.
На данный момент в России нет зарегистрированной и разрешенной к выращиванию генно-модифицированной пшеницы. 

2. Изменения генома животных

2.1. Изменения для увеличения питательной ценности

Корова

Бельгийская голубая корова считается одной из самых необычных представительниц крупного рогатого скота. Ее основная особенность – хорошо развитая мускулатура и очень большой вес, за что этих животных часто называют бодибилдерами. Подобная комплекция объясняется мутацией гена, отвечающего за синтез миостатина – белка, предотвращающего чрезмерный рост мышц. Изменение ДНК снижает его выработку до минимума, что и становится причиной оригинального «накачанного» внешнего вида коров. 

После убоя выход мяса от одной особи достигает 70–80%. Удойность бельгийских голубых коров также впечатляет: в период лактации за 180–250 суток они дают от 2000 до 4500 л молока, что делает их выгодным приобретением для фермерского хозяйства. Жирность молока составляет примерно 4%.Как правило, даже молодые быки значительно превосходят по габаритам самок. Во взрослом возрасте вес особей мужского пола нередко превышает 1 тонну, составляя от 1100 до 1400 кг. Selo-Exp.com

Хотя данная порода выведена без использования генной инженерии, исследования в этом направлении продолжаются - и коммерческому использованию ГМО-технологий пока мешает предвзятое отношение населения.

Свинья

Ученые из Южной Кореи и Китая создали новый вид свиней, имеющих вдвое более массивную мускулатуру по сравнению со своими обычными собратьями.  Разработчики надеются, что это будет первый ГМ-организм, одобренный для использования в животноводстве. От экспериментальных аналогов он отличается тем, что использует простую правку генов, а не смешение генетических материалов разных организмов.

Новый штамм свиней имеет мутацию в гене миостатина (MSTN). Обычно MSTN подавляет рост мышечных клеток и предотвращает образование избыточной мускулатуры. Но в некоторых случаях у крупного рогатого скота, собак и людей работа MSTN нарушается, и мышечные клетки размножаются, создавая аномальное количество мышечных волокон.

Ученые провели аналогичную направленную мутацию свиней, в результате чего получились животные с развитой мускулатурой. Это выгодно с экономической и экологической точки зрения, так как позволяет получить с одного животного вдвое больше мяса.

Для создания мутации использовалась одна из самых перспективных методик редактирования генов — технология TALEN, которая использует фермент для резки ДНК и белок для редактирования генов. Ученые удалили  обе копии гена MSTN из клеток  эмбрионов свиней и создали 32 клонированных ГМ-поросят.

 

2.2. Изменения для увеличения силы рабочих животных

Лошадь

Ученые лаборатории, находящейся в Буэнос-Айресе и специализирующейся на клонированию лошадей, стоят на пороге  генетического прорыва. Ране ученым из этой лаборатории удалось клонировать поло-пони. Сейчас они сосредоточили внимание на последовательности гена миостатина, которая контролирует и ограничивает рост мышц.

Изменяя эту последовательность, лошади смогут развивать значительно больше мышечной массы, что теоретически может им позволить стать сильнее и быстрее. Crispr - это метод редактирования ДНК, который может достичь тех же результатов, что и традиционная селекция за незначительное время. Этот процесс уже создал здоровые эмбрионы, и они, как ожидается, будут имплантированы суррогатным матерям в течение двух лет. Генетически спроектированные супер-лошади могут родиться уже в 2019 году. Международная федерация конного спорта (FEI) сняла запрет на участие клонированных лошадей в международных соревнованиях с 2013 г. Основанием для снятия запрета стало предположение, что клонированная лошадь вряд ли будет иметь преимущество перед традиционно разведенными животными. Согласно действующим правилам, генетически усиленным животным будет разрешено соревноваться на всех международных мероприятиях, включая Олимпийские игры. | Источник: http://www.goldmustang.ru/news/7956.html 

Кони тяжеловозы

Советские тяжеловозы обладают крепкой конституцией и спокойным характером. В этой породе преобладают лошади рыжей и рыже-чалой масти, реже встречаются гнедые и гнедо-чалые. Средняя масса породистых жеребцов – 891 кг, кобыл – 701 кг, однако вес некоторых коней достигает 1000 кг.

Лошади этой породы отличаются богатырской силой и выносливостью. В 1950-е годы трудно было даже представить, что одна лошадь может подобно трактору или грузовику везти многотонный груз на расстояние более чем 200 метров. Поэтому число посетителей павильона «Коневодство» на Всесоюзной сельскохозяйственной выставке в 1954-1959 годы никогда не уменьшалось, ведь там демонстрировались легендарные жеребцы из Починсковского района: Жребий, который вывез груз весом 16274 кг, и Сатир, вывезший груз весом 15453 кг. Лошади данной породы весьма подвижны: тот же самый Жребий пробегал рысью 2 км с возом в 1,5 т за 5 минут 30 секунд со скоростью 21-22 км/ч.

Как видите, даже выведенные обычной селекцией кони-тяжеловозы, могут заменить небольшой грузовой автотранспорт. ГМО-кони-тяжеловесы будут перевозить и большие грузы.

Собака

Китайские генетики вывели ГМО-собаку объем мышечной массы которой в два раза больше, чем у обычного пса такой же породы. Это позволяет животному бегать быстрее и быть более выносливым. Такие собаки станут незаменимы в полиции, армии, других спецслужбах, а также на охоте. 

Для того чтобы вывести ГМО породу, исследователи использовали самую перспективную на сегодня генную технологию CRISPR-Cas9. Методика примерно та же, что и при создании "мясных" пород скота, в том числе бельгийской голубой. Из генома "вырезали" ген, отвечающий за производство белка миостатин,  ограничивающего рост мышц.

3. Изменения генома людей

3.1. Изменения для борьбы с болезнями

Онкология

Технология CRISPR-Cas9, позволяющая редактировать геномы высших организмов, — сверхпопулярная тема обсуждений, касающихся перспективных направлений лечения многих тяжелых заболеваний, таких как ВИЧ, различные наследственные и онкозаболевания. Настоящая гонка, развернувшаяся между китайскими и американскими исследователями, ставит своей целью внедрение технологии в клиническую практику и проверку ее эффективности в лечении пациентов. Недавно Китаю удалось вырваться вперед в этом состязании, впервые произведя пациенту аутологичную трансплантацию иммунных клеток, отредактированных с помощью CRISPR-Cas9 и запрограммированных на борьбу с опухолью. 

ВИЧ

Сотрудник Южного научно-технологического университета в Шэньчжэне Хэ Цзянькуй объявил, что ему удалось отредактировать гены новорожденных девочек-близнецов. 26 ноября в интернете распространили видеообращение ученого. Он заявил, что с помощью технологии CRISPR отредактировал один из генов у девочек-близнецов, которые недавно появились на свет. Речь идет о гене CCR5, изменение которого должно снизить риск инфицирования ВИЧ. Девочки, получившие имена Нана и Лулу, совершенно здоровы, сказал Хэ Цзянькуй. Его заявление не получило подтверждения из независимых источников, поскольку не было опубликовано в рецензируемом научном журнале.

Научное сообщество осудило эксперимент. 

 

3.2. Изменения для увеличения уникальных способностей

Есть множество способностей людей, которые есть у некоторых людей и они передаются по наследству, то есть заложены в геноме данного человека. Если с помощью генной инженерии перенести гены ответственные за эти способности эмбрионам, то эти способности станут передаваться по наследству, то есть редкие способности станут обычными.

Ведутся ли такие эксперименты? Ведутся, но под контролем министерства обороны и спецслужб, и нигде никто ничего вам не расскажет.

Вот небольшой список уникальных способностей, которыми обладают некоторые люди, и которые имеют именно генетическую природу: Ссылка

1) Потребность организма в небольшом количестве сна

2) Высокая плотность костей

3) Невосприимчивость к ВИЧ

4) «Золотая» кровь

Обладатели очень редкой группы крови, которая не входит в систему АВО и имеет название «резус-ноль», при случае спасут жизнь любому из людей, так как их кровь универсальна и подходит буквально всем. А универсальна эта кровь потому, что в ней практически отсутствуют антитела, которые могут отторгаться другим организмом. Во всем мире людей с такой кровью насчитывается только около сорока человек. 

5) Способность отлично видеть под водой

6) Способность противостоять малярии

7) Способность человека жить в высокогорных районах
Большинство альпинистов, покорявших Эверест, пользовались услугами местных проводников — шерпов. Шерпы обладают необыкновенной способностью не чувствовать горной болезни. Они шагают впереди скалолазов, расставляя для них лестничные веревки для лучшего восхождения на гору.

8) Невосприимчивость к морозам

9) Невозможность передозировки холестерина в организме
Есть небольшое количество людей, которые могут есть все без риска превысить уровень вредного холестерина в своей крови. Генетические мутации в организмах таких людей привели к отсутствию у них определенного гена. После того, как исследователи заметили связь между отсутствующим геном и уровнем вредного холестерина, они стали придумывать лекарства, блокирующие этот ген у других людей. 


3..3. Изменения для увеличения активного периода жизни людей (активное долгожительство)

Впервые эксперименты по генной терапии старения были проведены в 2012 году испанской исследовательницей Марией Бласко с использованием гена теломеразы (TERT). Первые же полученные результаты были весьма и весьма впечатляющими. Генная терапия не только взрослых, но и старых мышей продлевала жизнь до 20%! Если представить, что подобных результатов можно будет достигнуть и на человеке — мы сбережем 14 лет человеческой жизни!

Перед тем как перейти к генной терапии, эффекты теломеразы исследовались на трансгенных мышах. Оказалось, что если «включить» ген TERT во всех клетках мыши, то продолжительность жизни увеличивается на 40%! Однако постоянная активность теломеразы увеличивала и риск рака.

В 2013 году американские ученые под руководством Доншенга Кая существенно продлили жизнь мышам, омолаживая гипоталамус при помощи генной терапии. Исследователи подавляли возникающее с возрастом воспаление в гипоталамусе, в результате чего снизилось число возрастных патологий, а продолжительность жизни увеличилась на 10%.

ВЫВОД

1. Исследования по изменению генома растений, животных и человека идут по всему миру и остановить их нельзя.

2. В связи с падением энергопотребления до уровней 1900 года, в странах третьего мира возможна ситуация массового голода, для предотвращения развития такой ситуации возможно повсеместное распространение генномодифицированных растительных культур (с повышенным урожаем, стойкостью к вредителям, и с высокой пищевой ценностью) и животных.

3. Те из стран, которые отстанут в данных технологиях будут плестись в хвосте цивилизации и тратить средства на приобретение последних разработок.

4. Так как данные технологии не требуют каких-то больших энергозатрат, а знания уже широко распространены (включая интернет), не удивительно, что уже стали появляться биохакеры - ученые самоучки, которые не зависят от государства и коммерческих структур. Думаю в ближайшее время государства жестко будут контролировать эту сферу человеческой деятельности. Так как ГМО-объекты, в частности бактерии и вирусы могут представлять громадную опасность для населения.

5. По моим ощущениям скорее всего в ближайшее время будут войны не с применение атомного оружия, а массовые заболевания людей от неизвестных вирусов и бактерий накрывающие целые страны и этносы. А вот откуда они возьмутся догадайтесь сами.