Перспективный ячмень и другие чудеса генного модифицирования

Каковы методы селекции растений в наши дни? Опасны ли генно-модифицированные продукты? Какая от них польза, и почему сегодня практически невозможно найти яблоки со вкусом «как у бабушки в саду»? Ответы на все эти вопросы дает ученый Иво Фреборт, основатель и директор Центра региона Гана по биотехнологическим и сельскохозяйственным исследованиям, функционирующего в рамках Чешского института исследований и передовых технологий CATRIN в Оломоуце.

Фото: ckstockphoto,  Pixabay,  CC0

В сознании широких масс генно-модифицированные продукты укоренились как нечто неестественное и, как минимум, нездоровое или даже опасное. Тем не менее, исследования и разработки в этой области длятся уже десятилетия, и за это время ученые добились значительных результатов. Вообще же, если обратиться к истории, то селекцией растений человек занимался порядка 10 тысячелетий. Долгое время применялись принципы скрещивания и отбора, научные же методы были введены в обиход всего лишь 80 лет назад. За это время ученым удалось увеличить урожайность некоторых видов растений даже в пять раз. Это, к примеру, помогло избежать голода после Второй мировой войны.

«В применении принципа селекции важно иметь как можно большее разнообразие. Вам приходится создавать множество часто абсолютно бессмысленных комбинаций генов, отрезков ДНК этих растений, и далее – искать, искать, искать, пока не найдется что-нибудь интересное. Таким образом, или мы идем путем отбора, или же иным путем. Долгое время использовалось лишь скрещивание, но после Второй мировой войны появились новые методы увеличения разнообразия – химические и радиационные мутагенезы, с помощью которых появилось множество новых мутаций. Из них происходил дальнейший отбор, и большая часть сегодняшних сельскохозяйственных растений основана как раз на этих мутантах», - рассказывает профессор Иво Фреборт.

Фото: Hana Staňková,  Český rozhlas

Такие слова как «химия» и «радиация» в отношении продуктов питания естественным образом вызывают страх. Как обстоит дело в реальности? Являются ли они опасными для здоровья человека?

«Не являются, поскольку они прошли проверку на протяжении 50-60 лет. Разумеется, все культуры проверяются на безопасность для здоровья. В противном случае, они никогда не попадут к потребителю. Более того, сегодня уже эти генно-модифицированные организмы получили исключение Европейского Союза. Однако, никто не знает, какие именно мутации в них произошли, поэтому на них распространяется исключение из Закона о генно-модифицированных организмах».

ГМО безопасны для здоровья

Фото: sspiehs3,  Pixabay,  Pixabay License

Тем не менее, если посмотреть на вопрос с точки зрения обычного потребителя, выражение «генно-модифицированный» вызывает у людей чуть ли не ужас, многие даже боятся, что такие продукты проведут какие-то мутационные изменения в их организме.

«То, о чем вы говорите, называется «горизонтальный перенос генов». Этот принцип имел место много миллиардов лет назад, когда все организмы были весьма подобны друг другу. Особого эволюционного разнообразия не существовало, и они могли обмениваться генами в одной и той же среде в более-менее благоприятных условиях. При сегодняшнем разнообразии организмов это уже не так просто, однако, известны случаи, когда генетическая информация передается от одного организма к другому. У растений это бактерии, способные передать часть своей генетической информации другому растению. У человека может послужить примером ретровирус ВИЧ, который интегрируется в геном, а также вирус герпеса и другие. Однако ситуация, в которой при потреблении пищи гены переносятся от кукурузы к человеку, просто невозможна», - продолжает Иво Фреборт.

Фото: teetasse,  Pixabay,  CC0

Итак, основная работа центра заключается в том, чтобы внести вклад в увеличение объемов сельскохозяйственной продукции, и при этом минимизировать последствия этой деятельности на окружающую среду. Иными словами – чтобы растения занимали как можно меньше сельскохозяйственных площадей и приносили как можно больше урожая. Единственная возможность для этого – изменять само растение. Но не сказывается ли это на одном из основных качеств растительных культур – вкусовых? Ведь многие из нас замечали, что помидоры нынче по вкусу «пластмассовые», а у яблок нет того аромата, как в детстве.

«И у меня подобные ощущения, что сегодня уже не купить яблок, какие раньше были у нас в саду. Но я также вспоминаю, что один год был урожайный, а в другой – завелись какие-то жучки, и уродилось всего пару яблок. Нашей целью является, чтобы яблоки были каждый год. Поэтому существуют определенные компромиссы, на которые мы идем, чтобы сделать сорта более устойчивыми против вредителей и неблагоприятных погодных условий».

Потенциал ячменя

Фото: Jana Vitásková,  Český rozhlas

Основным подопытным растением в Центре по биологическим и сельскохозяйственным исследованиям является ячмень. Первые опыты начались 15 лет назад, когда ученые пытались «вложить» в ячмень новые гены, которые позвонили бы повысить его устойчивость против засухи. Определенных успехов достигли, но их было недостаточно, чтобы решить все проблемы. Во второй фазе опытов исследователи решили «подавить» некоторые свойства генов, которые могли бы быть нежелательными в определенных стадиях развития. Результаты, хотя и были интересными, но на следующие поколения их было бы невозможно перенести на 100%. В актуальной стадии исследования ученые применяют методику CRISPR, так называемые «генетические ножницы», позволяющие работать с определенными участками ДНК растений.

Еще одно направление исследований центра – так называемое «молекулярное фермерство». Как рассказал профессор Иво Фреборт, это понятие возникло уже в 1990-е годы.

Фото: CRH

«Молекулярное фермерство» - это использование растений в качестве платформы для создания какого-нибудь пептида или белка, который будет абсолютно инородным, но исключительно важным в области, например, медицины, или каких-либо других отраслях. Создать такой пептид или белок иным путем очень сложно. К примеру, таким способом была разработана первая вакцина, точнее пассивизирующее антитело против эболы. Оно было создано в табаке. Здесь мы намерены вырабатывать в ячмене гены, производящие интересные пептиды и белки. Один из них – человеческий каталицидин, который является интегральной частью иммунной системы, это, своего рода, природный антибиотик. Человек его производит в очень небольшом количестве. Этот пептид нарушает мембрану бактерий, то есть ограничивает или даже блокирует их рост», - подытоживает профессор Иво Фреборт.

Хотя пептид возможно создать и с помощью химического синтеза, это весьма дорогостоящая процедура. Ученые центра работали над тем, чтобы «научить» ячмень производить человеческий пептид, на протяжении 10 лет. Эксперимент был успешным, и сейчас этот ячмень выращивается уже в открытых условиях, процедура прошла аккредитацию в Министерстве по вопросам окружающей среды.