Витамания. История нашей одержимости витаминами

Пожалуй, важнее всего то обстоятельство, что в некоторых случаях методы традиционной селекции оказываются просто неприменимыми. Например, бананы практически ей не поддаются, так как в тех сортах, которые мы так любим, не образуется жизнеспособных семян. (Те мелкие черные точки, которые мы замечаем в банановой мякоти, являются неразвитыми, ущербными семенами: в них содержится тройной набор хромосом вместо двойного, и этот дефект не дает им полностью сформироваться[264].) Невозможно вывести стойкий сорт растения, не собрав его семена, а значит, вам не удастся получить новый сорт бананов посредством обычной селекции.

В иных случаях необходимые свойства иногда вовсе не встречаются у этих растений в природе, и селекционерам попросту не с чем работать. Это одна из проблем в селекции риса — зерна, составляющего основу рациона едва ли не половины населения планеты[265]. Именно рис обеспечивает основное количество калорий для жителей таких стран, как Китай, Индия, Камбоджа, Бангладеш, Лаос, Мьянма, Таиланд, Вьетнам и Индонезия, — здесь практически все дети, отнятые от груди, не едят ничего другого[266]. Но к несчастью, как мы уже убедились, белый рис (то есть по-научному внутренняя часть зародыша, эндосперм) заведомо лишен большинства своих микронутриентов, в том числе и бета-каротина.

Подобно другим витаминам, бета-каротин способствует адсорбции солнечного света и защищает растения от последствий окислительных реакций, происходящих при фотосинтезе. Другие части растения, участвующие в фотосинтезе или выработке энергии, например листья и стебли, производят бета-каротин для своей защиты. Однако эндосперм надежно упрятан в рисовых зернах, ведь это своеобразный топливный бак, единственное назначение которого — обеспечить запас энергии (в форме крахмала) для семени, которому предстоит прорасти. И с точки зрения риса эндосперму вовсе ни к чему запасать бета-каротин. Понятно, что это вполне устраивает растение, но не устраивает человека и даже создает ему проблемы. Те, чей рацион в основном состоит из белого риса, подвергаются риску разнообразных алиментарных нарушений из-за недостатка микронутриентов. В их число входит не только бери-бери, но и угрожающий зрению и жизни авитаминоз А. Хуже того, поскольку нет таких сортов риса, где эндосперм от природы был бы способен вырабатывать бета-каротин, обычные методы селекции не помогут нам вывести зерно, богатое бета-каротином.

А что если найти способ заставить рис синтезировать бета-каротин в эндосперме так же легко, как в листьях? На поиски решения этой необычной задачи отважились Инго Потрикус, профессор из Швейцарского федерального технологического института, и Питер Бейер, профессор Центра прикладной биологии при Университете Фрейбурга в Германии. Потрикус еще в 1980-е годы заинтересовался проблемой обогащенного бета-каротином риса, отчасти во многом из-за своего нелегкого детства в послевоенной Германии, когда ему с братьями приходилось питаться подножным кормом, чтобы не умереть от голода[267]. В 1991 году он начал свою докторскую программу в этой области и вскоре познакомился с Бейером, экспертом по синтезу бета-каротина в нарциссах (именно бета-каротин придает этим весенним цветам такой чудесный солнечный оттенок).

Получив помощь в виде гранта от фонда Рокфеллера, двое ученых вместе взялись за создание технологии использования рекомбинантной ДНК, впоследствии ставшей известной всему миру под названием генной инженерии. Их целью было создать сорт риса, способный синтезировать бета-каротин в эндосперме. В 1999 году после восьми лет напряженного труда и формальной отставки самого Потрикуса (в Швейцарии в шестьдесят пять лет человек по закону обязан уйти на пенсию), ученые публично объявили о том, что их работа увенчалась успехом. Включив в цепь ДНК четыре гена: один — от почвенных бактерий, два — от нарциссов и один — ген-маркер (этот ген используется как универсальный индикатор того, что включение генов прошло успешно), — они вывели сорт риса, эндосперм которого содержал бета-каротин. Он получил свое название благодаря характерному оттенку зерен, окрашенных бета-каротином, — золотой рис.

По признанию ученых, самым удивительным — на грани чуда — обстоятельством оказалось то, что им не пришлось выстраивать полностью измененный путь метаболизма. Растения риса изначально были способны выполнять ряд реакций для синтеза бета-каротина в эндосперме, то есть большинство необходимых для этого генов в рисе уже присутствовали. И задача ученых сводилась лишь к тому, чтобы довести до конца данную цепочку превращений. То есть ученые напоминали строителей, только что приступивших к возведению новой линии железной дороги и обнаруживших, что конечная станция уже стоит на месте и им необходимо лишь восполнить нехватку нескольких участков. И как только эти важные участки оказались на месте (в случае с нарциссами их представлял ген почвенных бактерий), рис начал синтезировать бета-каротин в эндосперме так же успешно, как делал это в листьях.