ГМО: мифы и факты

В связи с недавно развернувшейся на этом сайте дискуссией и возникшим по итогам данной дискуссии предложением «написать статью самим» мы пришли к выводу о необходимости развенчать некоторые популярные мифы о генетически модифицированных организмах, а также упомянуть о реальных проблемах, связанных с ГМО, и обозначить пути решения данных проблем.

В данной статье мы постараемся не поднимать вопросы о политических и экономических проблемах, касающихся использования ГМО, в частности, о фирме Монсанто и ее методах защиты своей монополии на рынке, поскольку этот вопрос имеет косвенное отношение к проблеме ГМО как таковой. Специалистов в области политологии и экономики на этом сайте и без нас хватает.

Цель статьи, прежде всего, заключается в том, чтобы убедить читателей – запрет создания, использования и употребления любых ГМО в России, а также создание препятствий в разработке новых видов ГМО для российских исследователей может привести в среднесрочной и долгосрочной перспективе к таким же катастрофическим последствиям для страны, к каким мог бы привести, к примеру, полный запрет освоения космоса в СССР в 60-е годы XX столетия.

Первый и самый опасный миф о ГМО – распространенное мнение о том, что само использование механизма получения трансгенных организмов нужно запретить, так как получившиеся в итоге модифицированные организмы коренным образом отличаются от природных, могут заражать другие организмы своими генами, и по умолчанию вредны для человека и окружающей среды. Для понимания того, почему приведенное выше утверждение неверно, достаточно помнить курс школьной биологии и прочитать пару научно-популярных статей о получении ГМО.

ДНК любого живого существа представляет собой набор последовательностей, в которых записан детальный план строения данного организма. У человека длина генома составляет 6 миллиардов «букв»-нуклеотидов. При делении клетки весь геном копируется в дочернюю клетку. Частота ошибок этого механизма – 1 на 10 в шестой степени. То есть один нуклеотид из миллиона отличается от исходной последовательности. Легко рассчитать, что при каждом копировании шестимиллиардного генома в нем возникает шесть тысяч новых мутаций. Все мы несем в себе те или иные мутации, а то, что они произошли не в значимых генах и мы не погибли на стадии одноклеточного зародыша – всего лишь везение. Традиционные методы селекции основаны на отборе растений, отличающихся по набору признаков от своих предков в нужную для селекционера сторону. При этом селекционер не имеет ни малейшего понятия о том, что происходит с геномом растения, и не возникли ли в нем какие-нибудь другие мутации. В XX веке появление новых мутаций решено было взять в свои руки -  семена начали облучать рентгеновскими и гамма-лучами и использовать различные химические агенты, такие как колхицин. Большинство мутантов, разумеется, погибали из-за вредных мутаций, а из выживших семян чаще всего получались растения с ухудшенными свойствами. Однако скорость появления мутантов с полезными свойствами сильно увеличилась – теперь не приходилось ждать десятки лет, достаточно было взять больше семян и подобрать оптимальные условия облучения. Какие еще мутации получились в таком растении, селекционеров не интересовало. Более того, они даже не могли это проверить.

Создание ГМО основано на включении в геном организма известной генетической последовательности. Чаще всего то место в геноме, куда встраивается последовательность, неизвестно, но это можно узнать пост-фактум с помощью ПЦР или полного секвенирования генома ГМО. Общий алгоритм создания ГМО включает следующие этапы:

1. Получение изолированного гена.

2. Введение гена в вектор для встраивания в организм. «Вектором» в данном случае называется генетическая конструкция, способная встраиваться в геном растения или животного. В случае растений чаще всего используют вектора на основе плазмид бактерии Agrobacterium tumefaciens.  Плазмида – это кольцевая молекула ДНК, содержащая несколько генов. Плазмида из Agrobacterium tumefaciens содержит гены белков, продуцирующих фитогормоны, несколько генов, кодирующих небольшие аминокислотные последовательности, а также концевые участки, которые позволяют плазмиде встраиваться в геном растения. При создании вектора из данной плазмиды вырезаются все ее родные гены, а вместо них встраивается нужный исследователям ген. Кольцевые плазмиды бактерий практически неспособны встраиваться в геном животных, поэтому для модификации животных используют вирусы, из которых также удаляются все их родные гены, необходимые, в частности, для того, чтобы вирус мог самопроизвольно перемещаться по геному и синтезировать свою белковую оболочку, необходимую ему для распространения и заражения. Вектор на основе вируса способен встроиться в геном один раз, но неспособен самопроизвольно копироваться, так как ответственный за это ген из него вырезали. Внесенная последовательность превращается таким образом в еще один ничем не примечательный участок генома.

Интересно, что согласно современным данным, многие участки генома человека и животных представляют собой как раз фрагменты древних вирусов, потерявшие в результате мутаций способность к самокопированию. Некоторые ученые даже предлагают рассматривать такой механизм как важный эволюционный фактор.

3. Перенос вектора с конструкцией в модифицируемый организм-рецепиент.

4. Отбор ГМО и проверка правильности внесенной генетической конструкции.

Генная инженерия, таким образом, представляет собой единственный метод получения модифицированных организмов, включающий в себя проверку того, что, собственно говоря, получилось в итоге. И, разумеется, ГМО ничем принципиально не отличаются от любых других мутантов, полученных любыми другими путями, и «заразиться» геном лосося, встроенным в организм моркови, так же вероятно, как «заразиться» геном лосося, находящимся в организме лосося.

Следующий широко распространенный миф о ГМО – «с помощью ГМО можно повлиять на геном того, кто будет питаться данным ГМО». К этому же мифу относятся утверждения о том, что ГМО вызывают рак, аутизм, аутоимунные заболевания и бесплодие. В частности, небезызвестная доктор Ермакова (не к ночи будь упомянута) в своей книге ссылается на статью (Schubbert c соавт., 1994) в которой утверждается, что после употребления мышами ГМ-кукурузы в крови, «а также некоторых других органах» мыши появились фрагменты генома ГМ-кукурузы. Однако доктор Ермакова весьма удобно для основной мысли своей книги умалчивает о том, что фрагменты ГМ-кукурузы были обнаружены в иммунной системе мыши, в частности, в лейкоцитах. Задачей лейкоцитов является поглощение и обезвреживание чужеродных для организма веществ. В тех же лейкоцитах были обнаружены бактериальные последовательности, а также последовательности безвредного для мыши фага лямбда. Сенсацией стало бы заявление, что эти последовательности встроились в геном мыши, или же в крови или клетках мыши была обнаружена транскрипция белков ГМ-кукурузы, однако авторы статьи такого не пишут. В конце 2000-х годов начало появляться все больше исследований, свидетельствующих о том, что в крови животных и человека могут появляться целые гены употребленных в пищу организмов, причем механизм попадания этих генов в кровь неизвестен. Однако о встраивании генов пищи в геном человека или животного никаких сведений не поступало. Как бы то ни было, ГМО и не-ГМО пища поступила в организм, на наличие в крови фрагментов ДНК никак не влияет. Никаких особых отличий у ГМО «в общем случае» нет. Оно неспособно магическим образом повлиять на геном съевшего его человека, вызвать рак, аутизм или что-либо еще только потому, что это ГМО.

Получается, что все ГМО абсолютно безвредны? Конечно же, это не так. Та же доктор Ермакова ссылается на статью (Prescot с соавтор., 2005) в которой показано, что ген ингибитора альфа-амилазы фасоли, встроенный в горох, в организме гороха подвергается модификации, в результате чего становится аллергеном и вызывает заболевания у мышей. Однако какое отношение этот факт имеет к самому механизму создания ГМО? Это всего лишь означает, что новые виды растений, созданные человеком, необходимо тестировать, прежде чем пускать в производство. Более того, растения, полученные в результате традиционной селекции, также в некоторых случаях обладали дополнительными свойствами, вредными для человека. Например, сорт картофеля Lenape, выведенный методами классической селекции, устойчив к колорадскому жуку, но содержит опасную для человека концентрацию токсина солонина.

Генетические модификации, как и любую технологию, можно использовать во вред человеку и природе. Конечно же, ГМО способен вызвать рак, отравление или тяжелую иммунную реакцию – если, например, встроить в геном растения гены, необходимые для синтеза яда, аллергена или онкогена. На основе данного очевидного факта развился следующий миф о ГМО, не менее опасный, чем вышеперечисленные суждения.

Мы легко и просто проживем без технологии ГМО: у нас хватит возможностей прокормить себя традиционными методами, поэтому ГМО следует запретить.

Замечательно. Давайте запретим. А инсулин будем получать из поджелудочной железы свиней, и наплевать что вялотекущая иммунная реакция на чужеродный белок за несколько лет будет превращать диабетиков в полуслепых, покрытых язвами инвалидов. Противовирусные препараты на основе человеческого интерферона, полученного из ГМ-бактерий, тоже запретим. И вирусные инфекции будем лечить танцами с бубном. Заодно и гемофилии у нас в стране не будет – потому что человеческие белки, обеспечивающие свертываемость крови, получают из ГМ-бактерий, а без них гемофилик 15 лет от роду будет считаться долгожителем. Заодно и количество онкобольных у нас в стране резко снизится, по сравнению с западными странами так точно - потому что современные методы терапии рака основаны на получении антител в трансгенных животных. И конечно же, вакцины мы будем делать только на основе ослабленных вирусов, и наплевать, что иммунитет некоторых детей не будет справляться даже с ослабленным возбудителем, и миф «врачи убивают детей прививками» станет суровой реальностью. Ведь получать компоненты от вирусов отдельно, в безвредных бактериях, а потом вводить небольшое количество этого белка при прививке мы не сможем. Да и уколов наши дети будут бояться по-прежнему – мы же так и не сможем проверить, сработает ли идея выращивать ГМ-фрукты с компонентами вирусного белка в составе мякоти и при потреблении их в пищу вырабатывать иммунитет к болезням.

Кстати, витамины у нас будут стоить примерно столько же, сколько полноценный пищевой набор, содержащий все эти витамины. Впрочем, вру – намного дороже, следует включить затраты на переработку и очистку витаминов из этого набора. Ну и конечно же, экспорт сельхозпродуктов в другие страны для нас станет сопоставим по значению в общем бюджете страны с экспортом черной икры и соболей. Кроме отдельных богачей и фриков есть дико дорогие продукты, щедро политые химикатами, никто не станет. И разумеется следует забыть об имперской политике и вообще о каких-либо попытках что-либо вякнуть против «сильных мира сего». Чтобы какой-нибудь ГМ-грибок не сожрал весь урожай пшеницы на корню, и не пришлось бы умолять одну из парочки ТНК продать семена пшеницы, устойчивой к выведенному ими же грибку.

Комментарии по данному вопросу, я думаю, излишни.

А проблема монокультур? Вдруг вся ГМ-пшеница, устойчивая к заболеванию А, погибнет от заболевания Б, к которому была устойчива нормальная, не ГМ-пшеница?

Так а зачем засаживать все одним сортом пшеницы? Делайте несколько модификаций ГМО с разными генами, сохраняйте семена всех сортов в запасниках, периодически их высаживайте, и будет вам счастье. Между прочим, этой проблеме не так уж мало лет. Вскоре после открытия Америки в Европу завезли картофель. За сотни лет отбора картофель потерял гены, отвечавшие за сопротивляемость грибку фитофторе. А потом в Ирландию случайно завезли фитофтору… О Великом Голоде в Ирландии знают все, а о важнейшей из его причин часто забывают.

А как же экологические проблемы? Вдруг ГМО вытеснят все остальные растения, и вместо колокольчиков и ромашек на лугу будут расти соя с кукурузой? А что если из-за ядовитой для мышей пшеницы вымрут мыши, после чего вымрут питающиеся ими хищники, и через десять лет вокруг поля с пшеницей будет пустыня?

Такое вполне вероятно. Впрочем, этой проблеме тоже немало лет. Кролики в Австралии, ядовитые змеи на полинезийских островах… Да хотя бы сибирский борщевик в Подмосковье. Здесь готовых рецептов нет. Либо разумный контроль решит эту проблему, либо человечество в очередной раз уничтожит несколько крупных экосистем, резко сократится природное разнообразие, а выжившая природа в результате эволюционной гонки вооружений сумеет приспособиться и в очередной раз попытается обойти человечество. Пытаться предсказывать все повороты этого бесконечного и многоступенчатого процесса я считаю бесполезным.

Заключение. Так что же нам делать с ГМО? То же, что и с любой другой технологией. Внедрять механизмы контроля и защиты потребителей, вести просветительскую работу среди населения, не идти на поводу у общественного мнения, которое на данный момент в области ГМО формируется кучкой невежд и лжеученых, а формировать это мнение на основе реальных фактов. Вкладывать деньги в развитие собственных технологий, поддерживать отечественных производителей. Не допускать монополизации рынка ГМО в стране. А пока можно просто купить отечественной ГМО-картошки и высадить ее у себя на даче. Не забыв, конечно, при этом уточнить, какой именно ген был изменен в данном сорте картофеля, с помощью какого механизма, и как именно проводились эксперименты по определению безопасности данного ГМО для человека и окружающей среды.

Список литературы

http://starius.ru/fbb/VI/GenEng/2011-04-07/%D0%9A%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B8%20%D0%BC%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B8%D1%85%20-1.pdf – прекрасное описание механизмов получения ГМО-млекопитающих

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4413729/ - статья о многолетних исследованиях пищевых растений с геном инсектицидного белка бактерии Bt.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3791249/ - обзор исследований, посвященных тестированию основных культур ГМО, выращиваемых в Европе

http://ec.europa.eu/food/plant/gmo/new/reports_studies/index_en.htm - отчеты по долговременным (10-20 лет) исследованиям, посвященным ГМО-культурам, выращиваемым в ЕС. Сайт Еврокомиссии. Там же можно найти документы, регулирующие регистрацию ГМО в ЕС.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4482177/ - многолетние наблюдения за распространением вариантов ГМО-рапса вблизи японских портов, в которые прибывают ГМО-семена.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014579307003547 - один из протоколов создания ГМО-растений

http://www.helicon.ru/articles/index.php?ELEMENT_ID=12506 – коммерческие наборы для проведения трансфекции клеток в лабораторных условиях. Сайт компании Хеликон.

Prescott, V.E., Campbell, P.M., Moore, A., Mattes, J., Rothenberg, M.E., Foster, P.S., Higgins, T.J.V. and Hogan, S.P. Transgenic expression of bean alpha-amylase inhibitor in peas results in altered structure and immunogenicity. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53, 2005, 9023-9030 – статья об обнаруженном аллергенном белке в ГМО

Schubbert R., Lettmann C. and Doerfler W. Ingested foreign (phage M13) DNA survives transiently in the gastrointestinal tract and enters the blood stream of mice. Molecules, Genes and Genetics 242, 1994, 495-504 – статья о наличии в крови и иммунной системе крыс фрагментов ДНК съеденной кукурузы

http://www.biofortified.org/2014/10/review-of-complete-genes-may-pass-from-food-to-human-blood/ - обзор по поводу того, какая именно ДНК плавает в крови, и откуда эти экспериментальные данные могли взяться.

______________________________________________

Статья является авторским материалом, автор просил опубликоваться от моего имени, автор имеет возможность генерировать ответы на комментарии от моего аккаунта.

Ссылки по щелчку открываются в новом окне.

Непрочитавшие статью статью будут без предупреждений отправляться в баню на пару часов. Как раз статью успеют прочитать. И по ссылкам побродить.

Аргументы формата "я так считаю\чувствую\ощущаю и это правда" не котируются.

Аргументы формата "вывсёврёти!" тоже не считаются.

Приводите ссылки. Мы готовы вести конструктивный диалог и аргументированную дискуссию.