В последнее время все большую и большую популярность приобретает тема генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Потребителю интересно узнать, что это такое и вредны или полезны ГМ-продукты для здоровья. Короткие и малоинформативные обзоры только запутывают читателя и создают трудную для понимания картину происходящего — к сожалению, газетные публикации не всегда точны в анализе научных данных. Основная информация исходит, как правило, от лидеров общественных организаций или экологических движений, которые охотно излагают свою точку зрения, но занимают при этом в высшей степени агрессивную позицию по всем вопросам, касающимся ГМ-продуктов, и отличаются полным отсутствием профессионализма. Эта статья — попытка навести относительный порядок в том потоке информации, который льется на наши с вами головы. Я постараюсь, насколько возможно, рассказать о том, что сейчас происходит в генной инженерии с научной точки зрения, а это нелегко — простым языком изложить в двух словах то, чему долго учатся в институте. Думаю, специалист по квантовой физике, к которому обратились с просьбой по-быстрому объяснить народу за чайком о хиггсовом бозоне, меня бы понял…

Арбуз с тараканами… Или тараканы в голове?

Так или примерно так (см. эпиграф) людям представляется работа специалистов в области молекулярной биологии и генной инженерии. Ученый в белом халате, в очках и со всклокоченными волосами капает что-то в пробирку, откуда идет белый дым. За плечами Ученого стоит Злой Босс, который кричит: «Быстрее работай! Быстрее! Мне нужны деньги! Я хочу заработать много денег!» Вдруг из пробирки выпрыгивает зеленый Бушрут (Реджинальд Бушрут — это селезень, ставший агрессивным растением-мутантом в результате неудачного эксперимента. Герой диснеевского мультсериала «Черный плащ») и душит Ученого и Злого Босса, затем вылезает в окно и принимается за женщин и детей. Потом он проникает в цех №5 Энского мясокомбината, отрывает от себя листочек, подмешивает его в колбасную массу, люди съедают эту колбасу и становятся Бушрутами.

Или вот еще анекдот.

— Вы будете есть помидор?

— Да.

— А трансгенный помидор?

— Нет!

— А почему?

— Потому что в обычном помидоре генов нет, а в трансгенном есть!

Смешно? Мне нет. Выйду, пожалуй, на площадь, весь в белом, и громко скажу: «Все не так просто, ребята». Все действительно гораздо, гораздо сложнее.

Гены есть везде. В любой живой клетке. Гены хранят информацию о строении организма, для каждого — свою. С помощью этой информации синтезируются белки, из которых и строится живой организм. Животные поедают растения, растения умирают и разлагаются бактериями, мы поедаем и тех, и других, и третьих. Однако растения остаются растениями, кошки не превращаются в мышей, а мы — в коров или картошку. Почему?

Откуда живые организмы берут энергию?

Для начала вспомним, каким образом живые организмы планеты Земля обеспечивают свое существование. Растение получает энергию от Солнца. С помощью энергии кванта света из минеральных веществ, воды и углекислого газа, находящегося в атмосфере, оно синтезирует сахар — глюкозу, из нее — сложные углеводы, в которых запасает полученную энергию и пускает ее на синтез собственных аминокислот (из которых потом будут построены белки растения) и других необходимых молекул — например, жиров. Животный же организм поглощает сложные вещества из растений или других животных и расщепляет их с помощью пищеварительных ферментов до простых — например, белки до аминокислот, а углеводы — до простых сахаров, а выделяемую при этом энергию использует для своих нужд. Из полученных аминокислот он строит свои собственные белки. Некоторые аминокислоты он также способен синтезировать самостоятельно.

Животный организм не может взять готовый белок из пищи (растения или другого животного) и «встроить» в себя. Поглощенные белки и другие молекулы обязательно расщепляются на строительные кирпичики, из которых и собираются новые конструкции.

Что такое гены

Итак, каждая клетка состоит из нескольких основных компонентов: белков, жиров и углеводов. Какими они должны быть? Как должны взаимодействовать друг с другом? Это определяет состав ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты, находящейся в ядре клетки. Отдельный участок ДНК, в котором закодирована последовательность сборки определенного белка, – это и есть ген. Белки, в свою очередь, определяют строение клетки, регулируют синтез всех остальных веществ, воспринимают и передают сигналы, заставляющие клетку менять работу внутренних систем. Совокупность генов организма называется генотипом. Во всех клетках одного организма генотип одинаков.

Конечно, генотип не может быть абсолютно идентичным у всех организмов, принадлежащих к одному виду, — иначе мы были бы на одно лицо. Исключение составляют лишь однояйцевые близнецы. Многие гены существуют в виде нескольких вариантов, и у организма может оказаться тот или иной. Некоторые гены проявляют себя по-разному в разных условиях окружающей среды. Это позволяет поддерживать разнообразие организмов, необходимое для выживания вида в целом.

Зачем нужна селекция

Человек давно заметил, что некоторые признаки проявляются у похожих организмов по-разному. Он выискивал растения или животных, которые обладали нужными ему свойствами, и искусственно выращивал их в своем хозяйстве. Для скрещивания и получения потомства выбирались самые сильные или самые вкусные — то есть организмы с определенным генотипом. Так появилась селекция. О генах, которые и обуславливают проявление тех или иных свойств, люди не знали очень долго, однако продолжали скрещивать, выбирать, опять скрещивать и подмечать закономерности проявления тех или иных признаков. Традиционная селекция — длительный процесс, на создание одного сорта растения или породы животных многие люди тратят годы и годы, и зачастую новый сорт лишь незначительно превосходит по качеству предыдущие варианты.

С развитием генетики и молекулярной биологии появилась возможность ускорить процесс создания новых сортов. Изучение ДНК, работы генов, их строения и функций позволило узнать, какие именно гены контролируют проявление интересных нам признаков. Используя методы генной инженерии, ученые могут управлять некоторыми из них.

Что такое генная инженерия

Генная инженерия — технология, позволяющая с помощью молекулярно-биологических методов изменить строение генов или внести в организм чужеродные гены с заданными функциями. При этом в организм переносится только один ген, а остальной генотип остается неизменным; кроме того, мы можем придать организму признаки, которые нельзя перенести путем скрещивания с близкородственными видами. А это как раз то, о чем всегда мечтали традиционные селекционеры! Занятие это довольно дорогостоящее и трудоемкое.

С помощью методов генной инженерии появилась возможность создать организмы с новыми свойствами. Например, неприхотливые и дешевые в содержании, чрезвычайно быстро размножающиеся бактерии могут синтезировать нужный белок со встроенного в их генотип чужого гена. Так, с использованием генетически модифицированных (рекомбинантных, или трансгенных) бактерий, дешево, быстро и в больших количествах получают интерферон, инсулин, некоторые другие лекарственные препараты. ГМ-растения тоже могут вырабатывать лекарственные вещества.

Большинство генных модификаций сортов растений направлено на развитие устойчивости к сельскохозяйственным вредителям или вирусам, выживание при обработке полей гербицидами, улучшение вкусовых и технических свойств.

Конечно, повышения качества и срока хранения пищевой продукции добиваются и другими, традиционными способами — например, выращивают растения с использованием большого количества химических удобрений или растительных гормонов или обрабатывают плоды специальными сохраняющими составами. В продукты растительного и животного происхождения добавляют химические вещества — ароматизаторы, улучшители вкуса и консерванты. Оговорюсь сразу: генетический состав исходного организма при этом не изменяется, и к генной инженерии подобные методы повышения качества продукции не имеют никакого отношения. Более того, порой недостаточно хорошо протестированные химические вещества, полученные с помощью ГМ-организмов, выпускаются на рынок и зарекомендовывают себя не лучшим образом (Известна, например, история с аминокислотой триптофан, «трансгенную» версию которой поторопились выпустить на рынок, что привело к человеческим жертвам (история старая, произошла еще в 1980-х годах, когда работа в этой области только начиналась)). Ошибки системы контроля продукции остаются незамеченными, и, как только потребитель слышит слова «получено с помощью ГМ-организмов», во всем становится виновата генная инженерия: ах, генетически модифицированных? Ну тогда все ясно — использовать нельзя. А ведь по сути неважно, каким именно образом был получен продукт — химическим синтезом или синтезирован ГМ-организмом, все равно он должен тщательно проверяться, и ответственность за его безопасность лежит на системе контроля за качеством продукции.

Как создают ГМ-организмы

Регуляцией работы генов в клетке занимаются специальные белки — особые ферменты. Группа таких ферментов может разрезать и сшивать ДНК в определенных местах — в природе это происходит при осуществлении большого количества генетических процессов. Молекулярный биолог, имея в арсенале набор таких ферментов, может в пробирке «разрезать» и «сшить» куски ДНК в заданном районе, встраивая туда при этом нужный ген. При использовании классического метода рядом со встраиваемым геном, как правило, вставляется кассета устойчивости к антибиотику (Кассета устойчивости к антибиотику — генетическая конструкция, кодирующая белок, с помощью которого организм может обезвреживать конкретный антибиотик). Конструкция из гена и кассеты переносится в клетку хозяина, где встраивается в ДНК. Клетка получает новый ген и одновременно становится устойчивой к антибиотику — по этому легко определяемому признаку (маркеру) ее можно отличить от остальных клеток, в которые перенос генетической конструкции по каким-то причинам не состоялся.

Сейчас конструкции создают таким образом, что работу гена и кассеты можно регулировать — «включать» и «выключать», впоследствии удалять кассеты антибиотиковой устойчивости из ДНК или обходиться вообще без них: например, в качестве маркеров можно использовать гены-кассеты флуоресцирующих белков, свечение которых заметно под ультрафиолетом.

Перенос генетической конструкции в бактерии несложен — обработанные по специальной технологии бактерии сами поглощают ее из среды.

Встраивание конструкции в растения производится с помощью так называемых агробактерий. В дикой природе они инфицируют растения, вызывая рост опухолей. При этом агробактерии переносят в растительную ДНК свои гены, которые регулируют рост опухоли. Для создания ГМ-растения молекулярные биологи используют специальный штамм этих бактерий — вместо опухолевых генов агробактерии переносят в растительную клетку гены, необходимые ученому.

Для генетической модификации некоторых растений, нечувствительных к агробактериям, применяют другие методы, например биобаллистический. С помощью специальных установок микрочастицы золота или вольфрама с нанесенной на них ДНК ускоряют при помощи сжатого гелия, и они проникают в ДНК клеток-мишеней, а затем трансгенная конструкция встраивается в заданный участок.

Полученное трансгенное растение выращивают сначала в лаборатории, затем на опытных делянках и после серий обязательных тестов на безопасность, длящихся несколько лет, рекомендуют для выпуска на рынок.

Сейчас в США, Канаде, Китае и других странах выращивается около двух десятков трансгенных растительных культур. Это картофель и кукуруза, устойчивые к насекомым-вредителям; сорт томата и сорт дыни с увеличенным сроком хранения плодов; хлопок, соя и рапс устойчивые к гербициду, уничтожающему сорняки. Кроме того, разработан и практически готов к внедрению трансгенный рис — «золотой рис», генетически улучшенный с помощью бета-каротина, который в организме человека превращается в витамин А. Выведена еще одна разновидность риса, отличающаяся повышенным содержанием усваиваемого железа. Нехватка витамина А и железа может вызывать сильную анемию, отставание в умственном развитии, слепоту и даже смерть. «Золотой рис» способен сыграть свою роль в решении проблемы дефицита этих микроэлементов у населения стран Азии, где эта культура является основным продуктом питания. Ведутся успешные разработки по внедрению свинье гена, отвечающего за синтез жирных кислот растительного типа. Таким образом, свиное сало будет иметь состав, близкий к растительным жирам («кошерное сало» (Saeki K., Matsumoto K. et al. Functional expression of a Delta12 fatty acid desaturase gene from spinach in transgenic pigs. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004, Apr 27;101(17):6361-6)).

Безопасность ГМ-продуктов

Безопасны ли для употребления в пищу трансгенные растения? Дискуссии по этому поводу не утихают. Потенциальный риск использования ГМ-продуктов сводится в основном к следующему: • опасность пищи, приготовленной из ГМ-организмов, связанная с вероятным влиянием введенных генов на здоровье человека; • разрушение природных экосистем и нарушение экологического равновесия при массовом культивировании трансгенных растений.

К сожалению, противники ГМ-технологий не могут обосновать свои опасения на сколько-нибудь приемлемом научном уровне, поскольку количество корректных научных работ, затрагивающих тему безопасности ГМ-организмов, весьма ограничено. Связано это с трудностями объективной и корректной постановки экспериментов по исследованию безопасности. Защитники ГМО обычно говорят: «Докажите, что это вредно!», потому что в публикациях в научных журналах превалируют данные, подтверждающие безопасность (по крайней мере, в условиях экспериментов) использования ГМ-растений на полях и в пищу, но эти данные часто игнорируются и замалчиваются при вынесении вопросов безопасности биотехнологий на широкое публичное обсуждение. Биохимики, физиологи и молекулярные биологи растений Национальной Академии наук США и еще одиннадцати научных сообществ из разных стран мира утверждают, что с научной точки зрения не существует никакого различия между растениями, полученными с помощью генной инженерии, и растениями, выведенными традиционными методами селекции, при культивировании их на полях и использовании в производстве, поскольку сам метод получения трансгенных растений не вызывает никаких опасений. Именно поэтому проблемы безопасности и применения ГМ-растений должны решаться на уровне конкретного продукта — путем проведения различных тестов, подтверждающих соответствие исследуемой продукции существующим стандартам и нормам.

Опасность употребления ГМ-продуктов в пищу: проблема аллергии

Иногда приходится слышать, что ГМ-продукты могут вызвать аллергию. Попробуем сначала разобраться, что такое аллергия.

Вся пища, которую мы едим, раскладывается до простых составляющих, основных молекул, из которых и с помощью энергии, полученной при разрушении сложных молекул, мы и строим свой организм. Конечно, чужеродные белки, употребляемые в пищу, не могут расщепиться на составные части мгновенно — процесс идет постепенно, по мере движения съеденного по пищеварительному тракту. Некоторые крупные белки, содержащиеся в пище, способны вызвать аллергическую реакцию у чувствительных к ним людей.

Аллергия — это сбой в работе иммунной системы, призванной распознавать чужеродные белки из оболочек болезнетворных бактерий и вирусов, а также некоторые токсины. В норме, если в организм через слизистые оболочки или ранки в коже внедряются «чужие» белки (антигены), иммунная система вырабатывает специальные антитела, а также некоторые вещества, например гистамин. В результате антигены нейтрализуются и выводятся из организма — таким образом мы защищаемся от болезнетворных микроорганизмов и токсинов.

Обычно иммунная система не распознает белки, содержащиеся, допустим, в пище, как опасные и чужие. Однако у некоторых людей иммунная система гиперчувствительна и отвечает на контакт организма не с болезнетворными организмами, а с белками, находящимися в пище, пыльцой или пылью. Подобный ответ называется аллергией, а если он спровоцирован приемом продуктов питания — пищевой аллергией.

Пищевую аллергию могут вызывать самые разные продукты, не только незнакомые и экзотические для нашего организма, как, скажем, относительно недавно завезенное в Европу киви, но и широко употребляемые — например, очень популярная в Японии соя или арахис в США — аллергия на него столь сильна, что если чан, в котором обрабатывался арахис, не очистили и обрабатывали в нем позже какие-нибудь конфеты, то люди с аллергией на арахис могут отреагировать на эти конфеты. Видели надпись «может содержать следы ореха» на упаковке чистого горького шоколада? Рискну предположить, что это производитель-кондитер, у которого один чан на все сладости, предупреждает покупателей, гиперчувствительных к ореху, о возможной аллергии.

Известен случай, когда создаваемый ГМ-продукт мог вызвать аллергию. В 1993 году компания Pioneer Hi-Bred International пыталась создать трансгенную сою со встроенным геном «бразильского ореха» — растения бертолетии высокой. Дело в том, что соя сравнительно бедна аминокислотой метионином, и ради повышения питательных свойств бобов в нее был встроен ген богатого метионином белка из бертолетии. Этот белок оказался сильным аллергеном и, синтезируемый в ГМ-сое, мог вызвать аллергическую реакцию у чувствительных к «бразильскому ореху» людей. И хотя новый сорт был предназначен для кормления животных, производитель прекратил разработку, опасаясь, что кормовую сою могут перепутать с продовольственной. Ведь совершенно не важно, какого происхождения белок «ореха». То, что он синтезировался в ГМ-сое, а не в родной бертолетии, для развития аллергической реакции не имеет никакого значения.

Человек, знающий об особенности своего организма, стремится избегать продуктов, на которые у него аллергия. Но аллергик может запросто встретиться с незнакомым доселе белком и в самых обычных, не ГМ-продуктах: сейчас в Россию импортируются экзотические фрукты, дары моря и т. д.

Вся ГМ-продукция, выпускаемая на рынок, проходит обязательные тесты на пригодность, в их числе — тест на аллергенность, в котором проверяется максимально доступное количество белков-аллергенов, известных на данный момент. Остается лишь надеяться, что новые пищевые продукты, полученные без применения ГМ-технологий, исследуются столь же тщательным образом.

Нужно ли бояться ГМ-продуктов как потенциальных аллергенов? Противники ГМО любят приводить пример с вышеупомянутым белком «бразильского ореха», представляя все таким образом, что человеку кажется, будто вся ГМ-продукция не проходит проверок и мы можем встретиться с неизвестными аллергенными белками в продуктах, выпущенных на рынок. Но всё указывает на то, что генетически модифицированные продукты не опаснее обыкновенных, полученных в результате селекции, и даже менее опасны, — например, показано, что содержание аллергенного белка риса в нескольких трансгенных сортах существенно ниже, чем в традиционных (Nakamura R., Matsuda T. Rice allergenic protein and molecular-genetic approach for hypoallergenic rice. Biosci Biotechnol Biochem. 1996, Aug; 60(8):1215-21).

Разумеется, аллергику важно знать белковый состав продукта, а не генетическое происхождение белков. Вот если бы на упаковке с ГМ-продуктом было указано, какие белки в нем содержатся, нет ли среди них нехарактерных… Однако такие сведения зачастую не указываются и на традиционной продукции, полученной без применения техники ГМ, — а вы всегда уверены, что при изготовлении торта не использовался порошок арахиса или что в состав «крабовых» палочек не входит мясо рыбы, на которую у вас аллергия?

Опасность употребления ГМ-продуктов в пищу: проблема токсичности

Очень часто ГМ-продукты обвиняют в возможной токсичности. Истории о том, что «сто крыс накормили трансгенной картошкой и они умерли от рака», кочуют из одной газетной публикации в другую, при этом никаких ссылок на научные исследования обычно не дается, что всегда настораживает.

В связи с этим подробно рассмотрим историю получения и безопасность при употреблении в пищу картофеля, который модифицирован геном эндотоксина (Bt), взятого из бактерии Bacillus thuringiensis, благодаря чему картофель стал устойчивым к основному вредителю — колорадскому жуку.

Использование Bt-токсина в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями имеет давнюю историю. Задолго до того, как был клонирован соответствующий ген и получены первые трансформанты картофеля, несущего этот ген, Bt использовался на полях в распыленном виде. Причем использовался не индивидуальный Bt, а целые клетки бактерии Bacillus, продуцирующие этот токсин. Bt сам по себе не ядовит для млекопитающих. Но геном Bacillus несет ряд генов, кодирующих другие токсины, которые потенциально опасны для человека и способны вызывать диарею, разрушать почки и печень. Таким образом, использование целых клеток Bacillus в качестве инсектицидного агента на полях представляет гораздо большую потенциальную угрозу, нежели культивирование трансгенного картофеля с заведомо нетоксичным индивидуальным геном устойчивости. Были проведены эксперименты на мышах, которым давали в пищу клубни обычного картофеля, картофеля, выращенного при опрыскивании Bt, и модифицированного сорта, несущего ген Bt. Результаты показали, что по физиологическому воздействию диеты из трансгенного и обычного картофеля практически не отличались. В то же время диета из картофеля, опрысканного Bt, вызывала сильные изменения морфологии клеток печени и некоторые другие отклонения. Кроме того, Bt в своем «нативном» виде разрушается на свету. Поэтому для обеспечения его инсектицидных свойств на полях в течение продолжительного времени необходимо регулярно распылять препарат в значительных количествах.

Генетическая конструкция, примененная для модификации растения, построена таким образом, что Bt после синтеза в клетках направляется в основном в листья растения, не употребляемые человеком в пищу. В клубнях он, правда, тоже присутствует, но в следовых количествах, и чтобы получить дозу, достаточную для отравления, взрослому человеку требовалось бы съесть за день полтонны сырого картофеля.

Таким образом, анализ ситуации с Bt-картофелем говорит о преимуществе использования трансгенного сорта перед традиционными.

Растения, модифицированные генами устойчивости к насекомым-вредителям, несколько раз становились причиной громких скандалов. Участником одного из них тоже стал трансгенный картофель. В 1998 году британский ученый Арпад Пустаи (Arpad Pusztai) выступил в популярной телевизионной передаче (Пустаи работал с картофелем, устойчивым к насекомым-вредителям, в который был вставлен ген из подснежника). Ученый заявил, что кормил этим картофелем крыс и обнаружил болезненные изменения в их организме, нарушения функции некоторых органов и нарушения иммунитета, и сделал вывод, что трансгенная пища опасна для здоровья.

Заявление Пустаи переполошило общественность. Люди, не имеющие специального образования, привыкли верить ученым на слово, а ведь для того, чтобы сделать подобный вывод, необходимо сначала доказать, что эксперимент проведен корректно. Сырой картофель — необычная пища для грызунов, а значит, изменения в организме могут быть вызваны просто сменой пищевого рациона. Кроме того, кормление крыс сырым картофелем — не самая лучшая модель для изучения питания людей, которые в сыром виде его не употребляют. Как проводилось кормление, в каких дозах? Каким образом измерялись изменения в исследуемых организмах у испытуемой и контрольной групп? А ведь в статье для научного журнала подобные тонкости, позволяющие судить о чистоте эксперимента, обязательно должны быть описаны, без этого статью просто не принимают в печать — строгие рецензенты возвращают автору рукопись на доработку.

Арпада Пустаи уволили с работы через два дня, его руководство заявило, что подобное поведение не пристало настоящему ученому. Противники ГМО объяснили увольнение тем, что биотехнологические компании решили убрать со своего пути борца за правду, и до сих пор в различных ссылках ГМО-оппонентов Пустаи проходит как пострадавший герой.

Скандал, однако, разгорелся, и несколько групп ученых проверили результаты, полученные Пустаи. Его обвинили в плохой подготовке эксперимента и недостаточной статистике, а также отсутствии необходимого контроля. Вскоре известный медицинский британский журнал The Lancet опубликовал статью Пустаи с результатами экспериментов (Ewen S., Pusztai A. Effect of diets containing genetically modified potatoes expressing Galanthus nivalis lectin on rat small intestine. The Lancet. 1999, October 16; (354): 1353-1354). Вместо громких утверждений в ней указывалось, что при питании трансгенным картофелем у крыс произошли некоторые изменения в пищеварительном тракте.

Статья подверглась жесткой критике специалистов . В том же журнале (GM food debate. The Lancet. 1999, November 13; (354): 1725-1729) были опубликованы рецензии, в которых Пустаи обвинялся в плохой подготовке эксперимента: рационы крыс, которых кормили трансгенным и обычным картофелем, не были сбалансированы по количеству потребляемого протеина, а изменения в кишечнике у животных могли быть вызваны переходом на новую диету, так как контрольных замеров подобных изменений у контрольной группы не проводилось.

Однако противники ГМО предпочитают об этом умалчивать. Любому уважающему себя движению — не важно, за что или против чего, — требуется свой Александр Матросов или, на худой конец, Павлик Морозов. Поэтому противники ГМО гордятся ученым, которого угнетают биотехнологические корпорации, и винят всех в том, что Пустаи не дают работать, что он не может повторить и улучшить свой эксперимент. Подобных скандальных заявлений об опасности ГМ-продуктов в Интернете и популярных изданиях предостаточно — однако в большинстве случаев их авторы либо не подписываются, либо «скрываются в подполье».

В такого рода заявлениях обычно не уточняется, что перед выпуском ГМ-продукта на рынок в обязательном порядке проводятся тесты на безопасность и пищевую пригодность. Трансгенные картофель, томаты и кукурузу испытывают на подопытных крысах и мышах, чтобы выявить возможные токсические эффекты.

В России экспертизой пищевых продуктов занимаются НИИ питания (Головной испытательный Центр Минздрава России), Институт вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова и московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. Медико-генетическая оценка пищевых продуктов осуществляется Центром «Биоинженерия», а также Медико-генетическим научным центром. Результаты исследований публикуются в журнале «Вопросы питания», и из них можно заключить, что изменения, возникающие при переводе крыс на новую диету с употреблением ГМ-продуктов, укладываются в физиологическую норму. Кроме того, проверкой ГМ-растений занимаются институты, принципиально независимые от их производства: Институт биологической защиты растений в Краснодаре, Институт защиты растений в Санкт-Петербурге и Институт фитопатологии в Московской области. Вопросами безопасности трансгенной продукции также занимается технический комитет «Биологическая безопасность пищевых продуктов, кормов и товаров народного потребления и методы ее контроля» при Институте физиологии растений им. К. А. Тимирязева.

Опасность выращивания ГМ-организмов в природе: экологии

Генетически модифицированные организмы — в частности, растения, выращиваемые в открытом грунте, — несомненно, взаимодействуют с окружающими их организмами. Может ли такое взаимодействие нарушить экологическое равновесие?

Как правило, в нанесении ущерба окружающей среде в первую очередь обвиняют растения, вырабатывающие токсины для защиты от насекомых-вредителей. Гипотетически это не исключено, однако по сравнению с ядохимикатами, употребляемыми в сельском хозяйстве, ГМ-растения не только менее токсичны, но и обладают значительными преимуществами.

Следует помнить, что из-за колорадского жука ежегодно теряется до 40% урожая картофеля. Эффективных средств борьбы с означенным насекомым не существует. По сути, до 80% картофеля в России производится в частных хозяйствах, что предполагает неравную борьбу фермеров с жуком, в которой последний неизменно побеждает численностью в совокупности с непомерным аппетитом. Использование ядохимикатов по сравнению с выращиванием устойчивых к жуку ГМ-растений наносит неизмеримо больше вреда экологическому равновесию, поскольку химпрепараты, во-первых, применяются, как правило, безрецептурно и в гигантских количествах; во-вторых, не отличаются избирательностью действия, а следовательно, наносят вред не только растениям других видов, но и животным и в конечном счете — человеку; в-третьих, загрязняют грунтовые воды — единственный чистый источник питьевой воды для всех нас. По-видимому, использование в сельском хозяйстве сорта картофеля, устойчивого к жуку, поможет значительно улучшить экологическую ситуацию.

Экологическая безопасность другого трансгенного растения была доказана в истории с бабочкой-монархом. В 1999 году кукурузу, содержащую ген Bt-токсина, защищающего растение от кукурузного мотылька, обвинили в сокращении популяции бабочки-монарха, личинки которой питаются листьями с пыльцой трансгенных растений. Новость, опубликованная в авторитетном журнале Nature, быстро разнеслась по миру, биотехнологическим компаниям был нанесен ущерб, кукурузу запретили ввозить в Европу и ввели ограничения на ее выращивание в США.

В 2001 году Академия наук США опубликовала результаты двухлетних исследований ряда университетов Америки и Канады, проведенных под эгидой Министерства сельского хозяйства США. Заключение гласило, что пыльца Вt-кукурузы не опасна для личинок бабочки-монарха. А вот от широко применяемого на кукурузных полях ядохимиката цихалотрин-l-инсектицида их популяция действительно сокращается.

«Гринпис» подал судебный иск, но Верховный суд США постановил, что у полезных насекомых больше шансов выжить на Bt-растениях, нежели когда поля обрабатываются пестицидами.

Количество применяемых инсектицидов в мире только из-за выращивания Вt-хлопка сократилось на 33 тысячи тонн. А в 2001 году в Соединенных Штатах выращивание трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и насекомым, позволило уменьшить использование ядохимикатов на 20,7 тысячи тонн.

Другая проблема, вызывающая тревогу противников трансгенных растений, заключается в теоретической возможности переноса измененных генов в близкородственные виды диких растений. Здесь нужно отметить, что обмен генной информацией между культурными сортами, полученными с помощью традиционных методов селекции и искусственно выращиваемыми на полях, и их дикими родственниками происходит так же давно, как и собственно использование самих сортов. Случается это при переопылении диких растений пыльцой родственных им культурных видов. Однако для того, чтобы какой-то ген закрепился в популяции и передался потомкам, необходимо, чтобы он обеспечивал организму определенное селективное преимущество при размножении. С точки зрения научной логики ген, обеспечивающий, например, выживание растения на поле при обработке гербицидом, для выживания в дикой природе ценности не представляет и вряд ли закрепится в популяции. Кроме того, на данный момент методы генной инженерии позволяют конструировать ГМ-растение таким образом, что модифицированные гены вообще не попадают в пыльцу или пыльца трансгенного растения нежизнеспособна в природе.

Применение генетически модифицированных растений в сельском хозяйстве может принести реальную пользу окружающей среде. Выращивание более продуктивных и неприхотливых сортов позволит увеличить урожайность, тем самым сохраняя леса от вырубания под сельскохозяйственные угодья и промышленные нужды. Однако следует помнить, что при повсеместном внедрении трансгенных сортов существует риск так называемой монокультуризации — многочисленные сорта растений будут вытеснены с рынка одним или двумя улучшенными трансгенными. В данном случае необходимо объективно и с различных точек зрения оценивать преимущества и недостатки сортов, прежде чем заменять одни на другие. Но это проблема общей селекции, а вовсе не технологии производства ГМО.

Хотелось бы обратить внимание читателя на некоторые аспекты экологически безопасных (в широком понимании) технологий производства органической пищи, при котором полностью отказываются от применения ГМ-сортов, ядохимикатов, химических удобрений, а на полях используется ручной труд. Органическая продукция производится старыми, малоэффективными методами, что повышает ее стоимость в несколько раз по сравнению с продукцией, полученной с применением современных технологий. Традиционный способ выращивания культурных растений хорош на собственной грядке или в небольшом частном фермерском хозяйстве — однако если требуется вырастить количество риса или кукурузы, необходимое для того, чтобы прокормить население, скажем, Китая, Индии или Африки, мощностей органического сельского хозяйства явно не хватит.

Повышение производства органически выращенных растений неизбежно потребует увеличения пахотных площадей, а значит, уничтожения лесов, что, разумеется, не улучшит экологическую ситуацию. Отказ от применения удобрений и ядохимикатов вынуждает органических фермеров прибегать к таким традиционным методам, как унавоживание почв, обработка почв неорганическими солями меди и опрыскивание полей продуктами перегонки нефти (См., например, www.redwoodbarn.com/spray_organic.html, www.pmep.cce.cornell.edu/profiles/extoxnet/carbaryl-dicrotophos/copper-sulfate-ext.html или www.cdc.gov/niosh/rtecs/gl7ad550.html). Нужно иметь в виду, что унавоживание приводит к возникновению теоретической опасности переноса инфекции и органическому загрязнению вод. Неорганические соли меди токсичны, равно как и продукты перегонки нефти. Это, конечно, не означает, что органическая пища «вредная» — просто к любому брэнду нужно относиться спокойно и разумно.

Распространение ГМ-организмов

В последние двадцать лет в сельском хозяйстве и фармацевтической промышленности активно разрабатывались и внедрялись технологии, основанные на использовании ГМ-организмов. Большой шаг вперед был сделан при создании генетически модифицированных хозяйственно важных сортов, таких как картофель, кукуруза, пшеница, рапс и другие, с повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам окружающей среды — температуре, засолению почв, патогенам, насекомым-вредителям. Использование этих сортов позволило повысить урожайность на 20–50%. С середины 1990-х годов ГМ-растения выращивались в различных регионах: Аргентине, Франции, Китае, Индии, Мексике, США и Канаде. В 2003 году снят мораторий на разработку и использование ГМ-продуктов в Европе. В России выращивание трансгенных сортов и создание новых пока запрещено, но разрешен ввоз ГМ-продукции и ее использование — например, сейчас в стране разрешены к употреблению один вид сои, три сорта кукурузы, рапс и сахарная свекла, и при этом не зарегистрировано ни одного трансгенного продукта, который бы не использовался менее чем в трех странах. Трансгенная соя, которую добавляют в мясные продукты, разрешена Министерством здравоохранения. Она зарегистрирована и используется в шестнадцати странах, в том числе входящих в Евросоюз.

Именно биотехнологиям, применяемым в сельском хозяйстве, мы обязаны тем, что за последние годы потребление пищи (в пересчете на килокалории) в развивающихся странах выросло примерно на 40%, а цены на основные продукты питания, например, на рис, упали почти вдвое. Таким образом, благодаря выращиванию трансгенных растений число голодающих на планете продолжает снижаться.

ГМ-продукты и потребители

Особого внимания заслуживает выработка критериев безопасности при использовании генно-инженерных технологий. Необходимо адекватно оценивать экологический риск и потенциальный риск для здоровья человека продуктов, получаемых из ГМ-организмов. К сожалению, правила для вынесения такой оценки пока далеко не полны. Это связано с тем, что в каждом конкретном случае приходится руководствоваться различными критериями, столь же многообразными, как и способы генетической модификации организмов. В данный момент безопасность оценивается согласно концепции «эквивалентности по существу», то есть в тестах исследуется так называемая относительная безопасность ГМ-продукта по сравнению с его традиционным аналогом. Между трансгенным растением и сортом, из которого оно было получено, определяется разница — как правило, это один-два гена и один-два белка, — и эти белки всесторонне исследуются на токсичность и аллергенность.

С другой стороны, производство продуктов питания из ГМ-организмов — относительно молодая отрасль промышленности. Для достоверной оценки безопасности новых продуктов потребуется много времени — по крайней мере, должно смениться несколько поколений потребителей, использующих в рационе продукты или компоненты, полученные из ГМ-организмов. Однако о долговременных эффектах любой пищи вообще известно довольно мало — кто заботится о просчитывании подобного эффекта, например, для экзотических фруктов или редких морепродуктов, появившихся на нашем рынке совсем недавно?

Многие небольшие фирмы-производители трансгенных растений, как правило, стараются снять с себя ответственность за безопасность того или иного конечного продукта, перепоручая тестирование и выработку соответствующих рекомендаций компетентным организациям, профессионально занимающимся сертификацией сельскохозяйственной продукции.

Солидные же биотехнологические компании, поставляющие ГМ-продукты на рынок, прежде всего дорожат своей репутацией как научных и технологических организаций. Такие компании уделяют огромное внимание процедурам сертификации с тем, чтобы не допустить возможных рисков, связанных с претензиями потребителей к их продукции. Они предоставляют исчерпывающую информацию о структуре модифицированной составляющей трансгенного продукта и уведомляют об исключении теоретических нежелательных последствий, связанных с ее распадом или утилизацией в организме.

Только правильно организованное производство, работа с зарекомендовавшими себя компаниями, контроль за качеством и выпуском на рынок ГМ-продуктов позволят с достаточной уверенностью говорить о безопасности генетически модифицированной пищи. В этом случае компания или фермер, выращивающие сельскохозяйственную продукцию, смогут выбрать для работы сорта растений, основываясь на их потребительских и экономических свойствах, а не на домыслах о вреде генотипов модифицированных и обычных растений.

Одним из волнующих общественность вопросов является маркировка на упаковке с ГМ-продукцией. Наличие или отсутствие подобной маркировки не может говорить об опасности или безопасности продукта — ведь если продукт выпущен на рынок, значит, он прошел необходимые тесты и признан безопасным. Маркировка имеет смысл только для того, чтобы покупатель сознательно отдал предпочтение одному продукту перед другим — например, из религиозно-этических соображений. Совершенно неинформативна надпись: «Содержит ГМО». А вот надпись: «Содержит ген, действующий на колорадского жука и признанный безвредным для человека» уже несет достаточно информации для покупателя. Маркировка безусловно необходима и может помочь в случаях, когда в состав продукта входят белки, потенциально способные вызывать аллергию.

Заключение

Как говорят, единственная область науки, в которой мы точно знаем, чем все закончится, — это медицина. Сколько человека не лечи, рано или поздно он все равно умрет. «В организме очень много генов, и учесть взаимодействие всех невозможно», — как часто приходится слышать этот довод! По сути, это и есть главный козырь противников ГМ-технологий. Конечно, мы не можем с уверенностью утверждать, зачем, как и почему устроены и работают все до единого гены или белки картофеля. Но мы знаем многие из них и изучаем остальные. Благодаря успехам современной молекулярной биологии у нас в руках уже есть полные последовательности ДНК многих бактерий, риса, кукурузы, популярного среди экспериментаторов растения арабидопсис. Мы знаем, сколько в этих организмах генов и как они расположены, и о многих можем сказать, как они взаимодействуют.

Но мы не знаем наверняка свойств их всех. Почему же дело идет так медленно? Да потому, что изучением функций «ненужных» с точки зрения массового потребителя генов занимается фундаментальная наука, а всем известно, как она финансируется… Неплохую поддержку подобным работам оказывают правительства Японии и США, некоторых стран Европы. О состоянии же фундаментальной науки в России, думаю, можно не рассказывать.

Получается замкнутый круг: ученые могут получить материальную поддержку лишь для работы над полезными в потребительском плане темами, а затем им указывают на то, что все остальные темы недостаточно изучены. А где взять денег на их изучение? С утра до вечера только и слышно: «От вашей науки никакой пользы! Зачем нам знать, какие гены у картофеля отвечают за формирование жилок на листе!»

Фундаментальная наука не может ответить, зачем нам это знать. Просто это важно — и все!

Рано или поздно все гены и все белки будут изучены, и тогда мы будем уверены в любой своей работе на сто процентов. Мы сможем использовать нужные нам свойства растений и животных без ущерба для них, себя или природы, мы наконец-то перестанем вырубать леса под пашню и уродовать землю ирригационными системами и химическими добавками, избавимся от неизлечимых ныне болезней, но для этого нужны годы, десятилетия, столетия упорного, кропотливого труда тысяч ученых, каждый из которых всю жизнь занимается одним геном или одним белком, ошибается, идет по неверному пути, встает на верный или на верный путь встают его соратники. Так из мозаики постепенно складывается общая картина.

Когда открыли радиоактивность — кому она была нужна? Никому. Радиоактивный элемент случайно засветил фотопленку, а ученый не отмахнулся от этого факта. Как открыли антибиотики? В микробиологической лаборатории на забытых чашках Петри с бактериальными культурами выросли пеницилловые грибки. На некотором расстоянии вокруг них бактериальные культуры погибли, потому что грибки выделяли антибиотик — пенициллин. И это заметил внимательный глаз микробиолога. Случайность? Да, случайность — частный случай закономерности.

Ученые работали, работают и будут работать — и будут ошибаться, и будут случайно делать открытия, и будут делать их в результате долгого труда. Будут проверять безопасность своих изобретений, и год за годом системы проверки будут совершенствоваться. Генная инженерия — очень мощный инструмент, только-только освоенный человечеством, и призыв не использовать его вовсе — равен призыву остановить прогресс.

Нужно аккуратно относиться к вынесению кардинальных решений по поводу разрешения или запрета экспериментов с ГМ-организмами. Почему? Потому что рано или поздно людей на планете Земля станет слишком много — их уже много, — а еды станет слишком мало. И ученых спросят: «А где же ваши новые разработки? Кто будет планету спасать, мы вас спрашиваем?» «Как где? Вы же сами остановили нашу работу два века назад!»