ДНК. История генетической революции

Природа «изобрела» встроенные защитные системы за миллионы лет до того, как генетики-биоинженеры принялись внедрять гены Bt в культурные растения. Биохимикам известен целый класс растительных веществ, которые не участвуют в общем метаболизме растения, но защищают растение от травоядных животных и других потенциальных вредителей. Иногда обычное растение просто сочится химическими веществами и токсинами, которыми оно обзавелось в ходе эволюционного развития. Разумеется, естественный отбор всегда поддерживал только те растения, которые изобилуют такими гнуснейшими вторичными продуктами, поскольку эти растения меньше страдают от травоядных. Многие вещества, которые человек, получая их из растений, научился использовать для медицинских нужд (так, например, дигиталис из наперстянки при точной дозировке показан при лечении заболеваний сердца), в качестве стимуляторов (кокаин из растения коки) или пестицидов (пиретрин из далматской ромашки), относятся именно к таким вторичным продуктам. Эти вещества, ядовитые для естественных врагов растения, образуют его тщательно выработанный защитный арсенал.

Брюс Эймс создал одноименный генетический тест с использованием бактерий Salmonella typhimurium. Тест предназначен для оценки мутагенного потенциала химических соединений. Положительный результат в тесте показывает, что химическое вещество может обладать канцерогенными свойствами. Так как малигнизация часто связана с повреждением ДНК, тест также может быть использован в качестве экспресс-метода для оценки канцерогенного потенциала различных химических соединений, Так вот, Эймс отмечал, что химические соединения, содержащиеся в нашей пище, столь же летальны, как и синтетические, которые нам так не нравятся. Например, он рассказывает об опытах на крысах, в которых использовался обычный кофе.

В чашке кофе содержится больше канцерогенов для грызуна, чем в ежегодной дозе пестицидных осадков – для нас. Здесь мы просто демонстрируем двойные стандарты: синтетические вещества нас шокируют, а натуральные ничуть не волнуют.

В химическом защитном арсенале, которым пользуются растения, есть интересная группа веществ – фуранокумарины. Они становятся токсичными, только если их облучать ультрафиолетом. Благодаря такой адаптации токсины активируются только после того, как травоядное животное начинает жевать растение, нарушая целостность клеток, – так их содержимое оказывается на солнечном свету. Фуранокумарины есть в кожуре лайма, и именно из-за них произошла вспышка странной болезни, поразившая карибский курорт компании Club Med еще в 1980-е годы. У некоторых отдыхающих появился жуткий зуд в области бедер – оказывается, все они играли в игру, где нужно было передавать друг другу лайм, не пользуясь руками, ступнями или головой. На жарком карибском солнце в игру «включились» фуранокумарины в истерзанном лайме, которые жестко отыгрались на человеческой коже.

Животные и растения втянуты в эволюционную «гонку вооружений»: так природа благоприятствует растениям, которые становятся все более ядовиты, а травоядные все эффективнее справляются с защитными свойствами растений, прекрасно их переваривая. Некоторые животные взяли на вооружение хитрые контрмеры. Например, существуют гусеницы, которые свертывают лист в трубочку, прежде чем жевать его. Солнце не проникает в такую трубочку, поэтому и фуранокумарины не включаются в химические реакции.

Внедрение конкретного Bt-гена в злаки – лишь один из способов, которым человек как заинтересованная сторона может оказать растениям помощь в эволюционной гонке. Нам не следует удивляться, что вредители в конечном итоге развивают устойчивость к конкретному токсину. В конце концов, такая реакция – лишь следующий ход в издревле разыгрывающейся партии под названием эволюция. Когда произойдет очередной шаг, фермеры, возможно, обнаружат, что в природе есть множество токсичных, похожих на Bt штаммов, и именно такое разнообразие дает возможность выхода из замкнутого эволюцией пространства. Например, когда вредители приобретают устойчивость к одному Bt-штамму, его можно просто заменить другим.