ДНК. История генетической революции

Фермерам приходится бороться не только с сорняками. К сожалению, развитие сельского хозяйства оказалось благом не только для наших предков-крестьян, но и для растительноядных насекомых. Вообразите, что вы – насекомое, питающееся пшеницей и родственными дикими травами. Давным-давно, много тысяч лет тому назад, вам приходилось отправляться в дальние вылазки, преодолевать огромные расстояния, чтобы найти себе пропитание. Затем возникло земледелие, и люди так любезно стали потчевать вас до отвала. Неудивительно, что злаки приходится оберегать также от насекомых-вредителей. Что касается борьбы с насекомыми, то уничтожить их гораздо легче, чем сорняки, – можно разработать такие яды, которые действуют на животных, но не на растения. Проблема состоит в другом: и человек, и ценный скот, и домашняя птица – тоже животные.

Истинные масштабы рисков, связанных с использованием пестицидов, оставались без особого внимания, пока Рейчел Карсон не стала документировать эту информацию. Оказалось, что пестициды, основанные на устойчивых соединениях хлора, например 1,1,1-трихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этан (ДДТ), который запрещен в Европе и Америке с 1972 года, разрушительно воздействуют на окружающую среду. Кроме того, существует опасность, что остаточное количество этих пестицидов попадет в пищу. В малых дозах этот инсектицид, пожалуй, не смертелен – в конце концов, они разрабатывались в качестве отравы для животных, отстоящих на эволюционной лестнице довольно далеко от нас. Однако остаются опасения по поводу их возможных мутагенных эффектов, которые могут вызывать рак и врожденные дефекты развития. В качестве альтернативы ДДТ появилась группа фосфорорганических пестицидов, в частности тиофос. Плюсом этих веществ стал их быстрый распад после применения – они не задерживаются в экосистеме. С другой стороны, они еще токсичнее, чем ДДТ; например, газ зарин, примененный в террористической атаке в токийском метро в 1995 году, относится как раз к фосфорорганическим соединениям.

Даже результаты научных решений, результатом которых стало использование естественных, «природных» химикатов, сопровождались неприятной «отдачей». В 1960-е годы химические компании приступили к разработке синтетической разновидности пиретрина, естественного инсектицида, добываемого из далматской ромашки. Такие вещества в течение более чем десяти лет помогали контролировать численность полевых насекомых-вредителей, но, что неудивительно, из-за широкого применения этих химикатов возникли резистентные к пиретрину популяции насекомых. Еще худшей проблемой оказалось то, что пиретрин хоть и натурален, но отнюдь не безвреден для человека. На самом деле, как и многие инсектициды растительного происхождения, он может быть довольно токсичен. Когда пиретрин испытывали на крысах, у животных развивались симптомы, напоминающие болезнь Паркинсона, и в настоящее время эпидемиологи отмечают, что этот недуг чаще встречается в сельской местности, чем в городах. В целом – хотя достоверных данных очень мало, – по оценкам Агентства по защите окружающей среды (EPA), среди американских фермеров ежегодно может насчитываться 10–20 тысяч случаев заболеваний, вызванных пестицидами.

Фермеры, пользующиеся лишь органическими технологиями, придумывают свои хитроумные методы, чтобы работать без пестицидов. Один из них – применение токсинов бактериального происхождения (или самих бактерий) для защиты растений от насекомых-вредителей. Бактерия Bacillus thuringiensis в естественной природе поражает клетки кишечника насекомых и питается веществами, вытекающими из пораженных клеток. Поврежденный бактериями кишечник парализуется, и насекомое гибнет одновременно от истощения и от повреждения тканей. Bacillus thuringiensis была открыта в 1901 году, когда эта бактерия в прямом смысле «выкосила» популяцию японского шелковичного червя, но видовое название получила лишь в 1911 году, когда вызвала эпидемию в популяции мучной моли в немецкой земле Тюрингии. В качестве пестицида ее впервые использовали во Франции в 1938 году, причем изначально считалось, что эта бактерия опасна только для гусениц (личинок моли и бабочек). Однако другие штаммы Bacillus thuringiensis впоследствии оказались эффективны для борьбы против пчелиных и мушиных личинок. Наиболее удобным было то, что эти бактерии паразитируют именно на насекомых: в кишечнике у большинства животных кислотная среда (то есть низкое значение pH), а среда в кишечнике личинок насекомых сильно щелочная (высокое значение pH) – и именно в ней активируется токсин Bacillus thuringiensis (Bt).