От ДНК до ГМО: страсти по генетическим технологиям

Антон Платов

71 год назад ученые доказали, что носителем наследственной информации является ДНК. Почему не стоит боятся генной модификации, которая всех так пугает?

На лавочке у подъезда сидят две бабки. Одна – другой: «Знаешь, а я вчера поваренную соль без добавления ГМО купила». Вторая: «Повезло тебе!». Это был бы анекдот, если бы он не был правдой: сегодня уровень невежества в обществе относительно всего, что связано с генетикой, просто зашкаливает.

dna_history_05

История самой сложной молекулы

Не круглая, но все же очень примечательная дата: 71 год назад ученые доказали, что носителем наследственной информации является ДНК. 4 февраля 1944 года в США увидел свет номер «The Journal of Experimental Medicine» со статьей об одном из важнейших открытий в биологии. Освальд Эйвери (1877–1955) и его сотрудники Колин Маклауд и Маклин Маккарти в исследованиях, проведенных в лаборатории Рокфеллеровского медицинского института (Нью-Йорк), неопровержимо доказали, что носителем наследственной информации, «материалом» генов, является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Именно ДНК обеспечивает хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования любого живого организма.

ДНК была открыта Иоганном Фридрихом Мишером в 1869 году. Биологическая функция новооткрытого вещества была неясна, и долгое время ДНК считалась запасником фосфора в организме. Даже в начале ХХ века многие биологи считали, что ДНК не имеет никакого отношения к передаче информации, поскольку строение молекулы, по их мнению, было слишком однообразным и не могло содержать закодированную информацию. Но постепенно было доказано, что именно ДНК, а не белки, как считалось раньше, является носителем генетической информации.

Тем не менее, вплоть до 1950-х годов точное строение ДНК, как и способ передачи наследственной информации, оставалось неизвестным. Хотя и было доподлинно известно, что ДНК состоит из нескольких цепочек, состоящих из нуклеотидов, никто не знал точно, сколько этих цепочек и как они соединены. Структура двойной спирали ДНК была предложена Френсисом Криком и Джеймсом Уотсоном в 1953 году на основании рентгеноструктурных данных, полученных Морисом Уилкинсом и Розалинд Франклин, и «правил Чаргаффа», согласно которым в каждой молекуле ДНК соблюдаются строгие соотношения, связывающие между собой количество азотистых оснований разных типов. Позже предложенная Уотсоном и Криком модель строения ДНК была доказана, а их работа отмечена Нобелевской премией по физиологии и медицине 1962 года. Но даже тогда ученые еще не до конца понимали, что молекула ДНК – это не просто двойная спираль (что, собственно, «простым» уже назвать нельзя), а четырехмерная структура! Представьте себе: если извлечь молекулу ДНК из клетки человека и распутать ее, полностью распрямить, то ее длина составит полтора метра! Даже приблизительных аналогов в природе у нее нет.

Само по себе открытие структуры ДНК вовсе не расставило все точки над «Ё». Прошло еще много времени, прежде чем ученые научились расшифровывать геномы (совокупности генов) живых организмов. Я помню, как еще в 1992-93 годах в университете на лекциях по генетике преподаватели говорили нам: «Быть может, когда-нибудь прогресс достигнет такого уровня, что получится расшифровать даже геном человека!». Но прогресс – штука шустрая, и «когда-нибудь» наступило уже в 2003 году. К тому времени были расшифрованы («секвенированы») почти четыре миллиарда пар нуклеотидных оснований, составляющих ДНК человека.

Однако работы по интерпретации результатов секвенирования еще впереди. И сегодня понимание функций всех генов и их регуляции остается далеко не полным. Роль «мусорной» ДНК, эволюция генома, различия между индивидуумами и многие другие вопросы по-прежнему являются предметом интенсивных исследований в лабораториях всего мира.

 

Генная модификация, которая всех пугает

Накануне открытия Уотсона и Кика видные биологи считали, что вторгаться в наследственный аппарат,  а тем более манипулировать с ним наука сможет еще очень нескоро. Однако все переменилось, когда была выявлена предельная четкость строения ДНК и ее «некапризный» характер. Эти ее свойства вкупе с неистощаемой выдумкой исследователей породили новое научное направление – генную инженерию – искусство манипулирования этой удивительной молекулой. Проще говоря, в 1980-х годах у ученых появилась возможность не только изучать наследственный материал, но и влиять на саму наследственность: «оперировать» ДНК, сращивать участки генов далеких друг от друга животных или растений, иначе говоря, творить неизвестные природе химеры.

На первых порах все было, в принципе, нормально. Однако силу невежества и мракобесия недооценивать не стоит. А незнакомое и непонятное всегда пугает людей – это заложено в самом нашем подсознании. И понемногу церковники, «желтые» СМИ и их малообразованные читатели, мракобесы всех мастей и прочая шушера – все они раздули в общественном сознании настоящий костер паники. Люди стали бояться всего, что связано с генетическими технологиями. Тему, понятное дело, подхватили политики.

И вот что мы имеем сегодня: значительная часть общества убеждена, что ГМО (генно-модифицированные организмы) – это ужас-ужас-ужас. И их нужно срочно запретить, пока они не уничтожили человечество! Я биолог по образованию, и когда читаю про страшный картофель с генами насекомых, про «яблоки с генами лосося», про то, что мы все от этого умрем, – испытываю ощущение, схожее с зубной болью.

Что интересно, среди моих знакомых коллег – масса тех, кто в своих статьях любит порассуждать о вреде ГМО. И сам искренне придерживается тех же убеждений. Но никто из них не смог без помощи «Википедии» ответить на вопрос: «Сколько хромосом в геноме человека?». Хотя для этого не нужно заканчивать институт – это преподают в обычной средней школе. То есть о вреде генно-инженерных технологий рассуждают люди, которые не знают даже самых элементарных основ генетики.

А я генетику изучал в БГУ. И знаю, что генно-модифицированные продукты мы потребляем ежедневно. Например, когда едим хлеб. Обычная пшеница – это, кстати, редкостный генетический монстр, потому что именно над ней, как над основной сельскохозяйственной культурой, ставилось большинство генетических экспериментов. Другой пример: в Беларуси порядка четверти объема выращиваемых злаков составляет тритикале. Более того, в 2010 году Беларусь вышла на второе место в мире по посевным площадям, отведенным под эту культуру. Тритикале – это гибрид ржи и пшеницы, в природе он не встречается, это целиком и полностью творение рук человеческих. Но вы же не боитесь есть хлеб!

В других странах, кстати, подобного психоза не наблюдается. В США 100% выращиваемой кукурузы – генно-модифицированная. Как и все выращиваемые там помидоры, кстати. Вы знаете, сколь трепетно американцы относятся к своему здоровью? Согласитесь, навряд ли они согласились бы потреблять генно-модифицированные организмы, если бы их безопасность не была доказана.

Также генно-модифицированным является и 100% выращиваемого в Китае риса. Вы что-нибудь слышали про сокращение популяции китайцев? Я тоже нет. Более того, «китайское промышленное чудо» было бы невозможно без ГМО. Дело в том, что прокормить почти два миллиарда китайских ртов – задача, мягко говоря, непростая. Внедрение в 80-х годах в сельское хозяйство Китая генно-модифицированных риса и сои позволило поднять урожаи в два раза. А значит, высвободить огромное количество рабочих рук для промышленности. Если бы не ГМО, Китай и сегодня оставался бы преимущественно аграрной державой, а не превратился бы в «планетарную фабрику».

И сегодня генно-модифицированные сельскохозяйственные культуры становятся настоящим спасением для человечества. Прежде всего потому, что они резко – скачком – позволили повысить урожайность, эффективность сельхозпроизводства. И одновременно – его стабильность. Не думайте, что генное модифицирование всегда используется, чтобы повысить урожайность. Вовсе нет! Намного чаще геном растения «модернизируется», чтобы повысить его устойчивость к вредителям и неблагоприятным погодным условиям – например, к засухе. Благодаря вмешательству человека в конструкцию ДНК были улучшены или изменены качества десятков сельскохозяйственных животных и растений. Так что если вы выступаете за запрет ГМО-продуктов, то приготовьтесь к тому, что все продукты в магазинах станут стоить в два раза дороже, а их выбор станет заметно меньшим.

Но мало кто знает, что технологии генной инженерии изначально были использованы вовсе не в сельском хозяйстве, а в медицине. Первым с помощью генной инженерии был получен гормон инсулин, затем интерферон, потом гормон роста. Сегодня 100% производимого на планете инсулина и интерферона выпускаются с использованием генетических технологий. Это позволяет сохранить жизнь десятков и сотен миллионов людей. Так что если вы выступаете против ГМО, то пойдите расскажите об этом больным диабетом. Тем людям, которые сегодня могут жить только благодаря успехам генной инженерии.

А напоследок – кое-что специально для любителей бояться. Если вы думали, что технологии генной модификации не применяются к людям, то больше так не думайте. В конце января Палата общин Великобритании одобрила законопроект, разрешающий использование генов трех человек при искусственном оплодотворении. Соответствующая технология разработана для предотвращения наследственных заболеваний. За законопроект проголосовали 382 парламентария, 128 высказались против. Теперь законопроект должен пройти одобрение в Палате лордов. Ожидается, что в силу он вступит в конце октября нынешнего года.

По словам ученых, искусственное оплодотворение с использованием генов трех человек позволяет обезопасить новорожденных от заболеваний, передающихся от матери к ребенку. Согласно этой технологии, ядро яйцеклетки матери, у которой повреждена митохондриальная ДНК, пересаживается в яйцеклетку другой женщины, после чего донорская яйцеклетка оплодотворяется. В этом случае ребенок получает 0,1% генетического материала женщины-донора – митохондриальная ДНК передается только по женской линии.


  • Ирина

    Спасибо за статью! Очень интересно. Тогда зачем же производители указывают на упаковке “без ГМО”? Только, чтобы покупателей не спугнуть, наслышанных о вреде ГМО?