Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни

Едва ли можно ожидать от трансгенных растений чуда. Это живые организмы; они подчиняются законам природы точно так же, как мы сами или, к примеру, E. coli. И точно так же, как E. coli в ходе эволюции сумела разработать защиту против некоторых из лучших наших антибиотиков, так и популярнейшие трансгенные сорта под действием естественного отбора теряют свою ценность.

Около 80 % всех трансгенных культур, высевавшихся в 2006 г., были модифицированы примерно одинаково: целью была устойчивость к гербициду под названием глифосат. Глифосат убивает растения, блокируя синтез необходимых для их жизни аминокислот. Он действует на ферменты, которые встречаются только у растений, поэтому яд безвреден для человека, насекомых и других животных. И, в отличие от других гербицидов, глифосат не попадает в грунтовые воды, а остается на месте и распадается за несколько недель. Один ученый компании Monsanto открыл глифосат в 1970 г., и в 1974 г. компания начала продавать его под торговой маркой Roundup. В 1986 г. ученые путем генетической модификации получили растения, устойчивые к действию глифосата: в их геном были добавлены гены бактерии, способной синтезировать аминокислоты даже после того, как растение было опрыскано гербицидом. В 1990–е г. Monsanto и другие компании начали продавать устойчивые к глифосату кукурузу, хлопок, сахарную свеклу и многие другие культуры. Они быстро приобрели популярность. Фермеры обнаружили, что вместо множества разных гербицидов можно опрыскивать поля лишь небольшим количеством глифосата, который успешно уничтожал сорняки, оставляя посевы нетронутыми. Исследования показывают, что фермеры, выращивавшие трансгенные культуры, применяли меньше гербицидов, чем те, кто выращивал обычные растения, — к примеру, в Мексике меньше на 77 %; при этом урожаи трансгенных культур были значительно выше.

Какое‑то время казалось, что глифосат избежит судьбы многих гербицидов и сорняки не разовьют к нему резистентность. Похоже было, что глифосат бьет по столь важному звену метаболизма растений, что они не могут «изобрести» защиту от него. Точно так же некоторое время казалось, что E. coli не сможет развить резистентность к антимикробным пептидам Майкла Заслоффа. Но через несколько лет после начала выращивания резистентных к глифосату сортов фермеры начали замечать, что мелколепестник канадский, вьюнок пурпурный и другие сорные травы вновь потихоньку проникают на поля. Фермерам Джорджии даже приходилось скашивать, а не убирать хлопок из‑за засоренности полей щирицей Палмера. Исследовав вернувшиеся сорняки, ученые обнаружили у них гены, обеспечивающие растениям устойчивость к глифосату.

Нет никаких доказательств того, что сорные растения получили гены резистентности от трансгенных культур. Скорее наоборот, ясно, что они заработали их традиционным — эволюционным — путем. Использование глифосата на посевах трансгенных растений оказалось настолько дешевым, что фермеры буквально затопили гигантские площади одним — единственным гербицидом. Они создали для растений, способных устоять перед глифосатом, идеальные условия и подстегнули их эволюцию в направлении все более сильной сопротивляемости. А гены устойчивости, лишь раз полученные, были, судя по всему, переданы всем прочим сорным видам.

Когда у E. coli развивается устойчивость к антибиотикам, до появления новых антибиотиков проходят иногда годы. Процесс производства трансгенных растений столь же неповоротлив. Только в 2007 г., через 20 лет после изобретения сортов, устойчивых к глифосату, ученые объявили о том, что им удалось создать растения, генетически устойчивые к другому гербициду — дикамбе. Компания Monsanto зарегистрировала технологию, но объявила, что до появления резистентных к дикамбе культур на рынке пройдет не менее трех — семи лет. А пока фермеры могут попытаться замедлить эволюцию резистентности традиционными методами: разумным севооборотом и применением комбинации из нескольких гербицидов.

Поскольку многое в сегодняшних биотехнологиях сильно напоминает события 30–40–летней давности, многие ученые тщательно изучают судьбу E. coli в 1970–е гг. и пытаются избежать ошибок, сделанных предшественниками. Специалисты по синтетической биологии стали отличными историками, изучая, как пионеры биотехнологий сражались с рисками, законами и представлением общественности об их работе. Сегодня, вместо того чтобы сделать синтетическую биологию исключительно достоянием избранных, Дрю Энди и его коллеги, напротив, приглашают всех желающих присоединиться к проекту. Добавлять новые коды в базу BioBricks может кто угодно. Сегодня фотокамера из E. coli появляется в научных музеях, а старшеклассникам предлагается принять участие в конкурсах по синтетической биологии. И вместо того чтобы сосредоточить усилия на чем‑нибудь более выгодном вроде инсулина, ученые работают над получением дешевых лекарств от малярии, чтобы показать, какую пользу может принести синтетическая биология.