ДНК. История генетической революции

В эпоху рекомбинантной ДНК и соответствующих технологий успех использования Bacillus thuringiensis в качестве пестицида вдохновил генных инженеров. Что если не распылять бактерию на посевы, а генно-инженерными методами внедрить ген Bt-токсина в геном злаков? Фермеру больше никогда не придется обрабатывать свои посевы пестицидами, поскольку растения станут ядовиты для насекомых, которые попытаются их поедать (но не ядовиты для человека). Этот метод обладает по меньшей мере двумя достоинствами по сравнению с традиционным распылением пестицидов на полях. Во-первых, мы будем уничтожать только тех насекомых, которые поедают нужные нам агроинженерные культуры, безвредные насекомые не пострадают, не то что в случае с распылением. Во-вторых, после внедрения гена Bt-токсина в растительный геном этот ген будет воспроизводиться во всех клетках растения. Это будет происходить из-за того, что в трансгенных сортах первого поколения продукция, кодируемая этим геном Bt, присутствует во всех частях растения, даже в тех, которые насекомыми не поражаются.

Сегодня существует множество модифицированных культур с геном Bt, в том числе кукуруза, картофель, хлопок, соя. В результате использования Bt удалось радикально сократить использование пестицидов. В 1995 году хлопководы в дельте Миссисипи опрыскивали поля в среднем 4,5 раза за сезон. Всего через год, когда прижился Bt-модифицированный хлопок, этот средний показатель – в пересчете на все хозяйства, в том числе те, где выращивают немодифицированный хлопок, – упал до 2,5 раза. По некоторым оценкам, с 1996 года благодаря культивации Bt-модифицированных злаков ежегодное потребление пестицидов в США снизилось на 7,5 миллиона литров. В последнее время я не бывал на хлопчатниках, но готов поспорить, что на рекламных щитах больше не расхваливают инсектицидные ядохимикаты; подозреваю, что на место рекламы пестицидов триумфально вернулась реклама кремов для бритья. Другие страны также начинают с пользой применять эти культуры: в Индии и Китае благодаря выращиванию Bt-хлопка удалось сократить применение пестицидов на тысячи тонн.

Биотехнологии позволили повысить сопротивляемость растений и в отношении других традиционных сельскохозяйственных напастей; речь идет о предотвращении болезней, а сам процесс отдаленно напоминает прививку. Мы же вводим нашим детям аттенуированные штаммы различных микробов, чтобы сформировать иммунный ответ. У детей появятся антитела, которые защитят их от заболевания, когда организм столкнется с полноценной инфекцией. У растения, строго говоря, нет иммунной системы, но примечательно: если привить ему определенный вирус, то впоследствии у растения развивается устойчивость к другим разновидностям того же вируса. Роджер Бичи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе осознал, что такой феномен «перекрестной защиты» позволит генетикам-инженерам «иммунизировать» растения против опасных заболеваний. Он попытался внедрить ген капсидной оболочки вируса и проверить, получится ли таким образом организовать перекрестную защиту, не инфицируя растение вирусом как таковым. Действительно, получилось. По какой-то причине при наличии в клетке гена вирусной оболочки вторгающиеся в растение вирусы такую клетку не трогают.

Bt-модифицированный хлопок. Генетически модифицированный хлопок, синтезирующий Bt-токсин, смертельный для насекомых (справа), бурно растет, а обычный хлопок дочиста съеден вредителями

Благодаря методу Роджера Бичи удалось спасти гавайские плантации папайи. В период с 1993 по 1997 год урожаи папайи на островах упали на 40 % из-за того, что туда занесли вирус кольцевой пятнистости дынного дерева. Тогда одна из основных отраслей хозяйства на Гавайях оказалась под угрозой исчезновения. Внедрив в геном папайи ген, лишь частично кодирующий оболочку вируса, ученым удалось вывести растения, невосприимчивые к вирусу, и плантации папайи были спасены.

Позже ученые из Monsanto таким же безвредным методом смогли побороть распространенную болезнь картофеля, которую вызывает вирус картофеля X. (Названия у вирусов картофеля скучные. Еще есть вирус картофеля Y.) К сожалению, McDonalds и другие ведущие игроки бургерного бизнеса опасались, что за использование таких модифицированных клубней их станут бойкотировать противники генно-модифицированной пищи. Поэтому крупнейший закупщик картофеля в США продолжает сторониться генно-модифицированного картофеля, и сейчас цена на картошку фри неоправданно завышена в том числе по этой причине.