Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают

Вы ведь помните, как взрослеет обычная тепличная помидорка? Сначала краснеет у нее одна щечка, потом начинают золотиться бока, а когда очередь заливаться краской до хвостика доберется, уж верхняя часть трещинами покрылась. Ну как такое безобразие везти за моря да еще и кому-то пытаться продать? Да и выглядит такой процесс созревания не очень-то «товарно». А уже через пару часов тряски на обычной телеге весь урожай помидоров превратится в неаппетитную, грязную и испорченную томатную пасту. Да, есть такие помидорки прямо с грядки – это наслаждение. А вот попытки продать их хотя бы в соседнем городе – мука.

Так у селекционеров появилась новая задача: создать сорта для продажи, которые отбирать надо не на вкус и сладость, а на лежкость и равномерное, красивое созревание по всему плоду. И ведь они решили ее еще в XX веке.

Но вот беда: вместе с этим стали помидорки-путешественницы совсем невкусными. Как же так получилось? А этого селекционеры не знали. Ведь они отбирали только по определенному признаку, а значит, и по определенным вариантам генов, которые кодируют этот признак. Вот только в генетике все сложнее, и большинство признаков в организме завязано не на одном гене, а на их сложном и слаженном ансамбле. Таким образом отбор по одному признаку может стать по сути отбором по группе генов. А еще бывает, что отбор шел по одному конкретному гену, но сам ген отвечал за несколько различных признаков. И что именно пошло не так в случае с помидорами?

Относительно недавно генетики смогли найти ответ на эту загадку. Дело оказалось в том, что в плодах популярных селекционных помидоров работал испорченный белок GOLDEN 2-LIKE (GLK2). В геноме помидорок есть два гена – GLK1 и GLK2 – первый братец-ген преимущественно экспрессируется (читается) в листьях растений, а в его плодах работает в основном GLK2. В растительной клетке эти ребята нужны для развития пластид, которые участвуют в фотосинтезе – превращении воды, углекислого газа и солнечного света в органические вещества, которые нужны растению для жизни (побочным эффектом фотосинтеза является выделение в атмосферу кислорода). А вот за то, чтобы эти гены точно и вовремя «выходили на работу», то есть за их регуляцию, отвечает этот самый белок GLK2.

На вкус и созревание плодов влияет запасание сахаров и вторичных метаболитов в пластидах плода (напомним, что GLK2 влияет на формирование пластид). Когда ген GLK2 экспрессируется в плоде в норме, наблюдается green shoulder phenotype – томат с зеленой верхушкой. При появлении мутации glk2, закрепившейся при доместикации, плоды краснеют равномерно, зеленой верхушки не остается. Но из-за нарушения работы GLK2 нарушается формирование пластид и, как следствие, запасание в них питательных веществ. Мы увидим это через равномерную бледно-зеленую окраску его плодов, которая все так же равномерно по всей поверхности будет со временем краснеть[229]. Выглядит это, конечно, довольно красиво. Даже слишком красиво. А ведь именно этого и добивались селекцией. Вот только не учли, что все из-за того же пониженного уровня фотосинтеза в плодах образуется и меньше растворимых сахаров. То есть помидоры становятся менее сладкими. Теми самыми «пластиковыми» помидорами, в создании которых, кажется, обвиняют генных инженеров с момента появления этой сферы. Но как раз они-то тут совсем и ни при чем!

Пример помидорки наглядно иллюстрирует, что искусственный отбор – это вполне рабочая методика селекции. Но, к сожалению, не лишенная своих недостатков. В попытках получить что-то отвечающее критериям идеальности, которые установил себе селекционер, можно не заметить, что выбранная дорожка привела куда-то не туда. К счастью, сегодня у нас есть современные генетика и биоинформатика, чтобы вовремя отслеживать и не допускать больше таких промашек. Еще к началу XX века методами искусственного отбора человечество получило много важных сортов растений и пород животных. И стоит ли нам останавливаться на этом?

5.4. Ремонтируем помидоры и ломаем маркетинг

Вы не против еще ненадолго задержаться на истории помидорки? Обещаю, что совсем скоро мы вернемся к разговору о других методах традиционной селекции. Здесь я хочу сделать отступление и рассказать продолжение ее истории в наше время.

Сегодня генные инженеры могут починить то, что по неосторожности сломали селекционеры. Причем починить так, чтобы при этом сохранить свойства лежкости. Для этого можно, например, поставить перед генами GLK такой промотор, под управлением которого они начнут считываться намного чаще. Это приводит к тому, что в листьях и в плодах вырабатывается больше хлорофилла, повышается количество хлоропластов. В результате этого активнее работает фотосинтез, так что плоды получаются более сочными, сладкими, питательными, содержащими больше сахаров и других питательных веществ[230]. И это лишь один из вариантов «ремонта». Так почему мы все еще не видим более совершенных помидоров на полках магазинов?