В июне этого года Госдума приняла закон о запрете выращивания генетически и инженерно-модицифированных организмов в целях, отличных от научных. Это стало поводом для нового витка дискуссий на тему предполагаемого вреда ГМО и осмысленности подобных запретов. Подсуетившиеся производители выпускают бутилированную воду, соль, соду и даже туалетную бумагу с пометкой «без ГМО», окончательно запутывая ситуацию. Между тем, корреспонденты Newtonew, опросив прохожих на улицах, выяснили, что далеко не все уверенно отвечают на вопрос о том, есть ли гены в овощах.
Прежде, чем делать выводы об опасности или пользе ГМО, нужно разобраться, что именно, как и зачем модифицируют в живых организмах. Однако найти непредвзятые исследования и осмысленные ресурсы не так-то просто — тема часто становится поводом для спекуляций и теорий заговора. Мы растолковали основные понятия генной инженерии и собрали полезные материалы о том, чем трансгенные организмы отличаются от остальных.
Познакомившись с этим кратким курсом, вы сможете сделать самостоятельные выводы о ГМО и рассуждать на эту тему, опираясь на факты.
3. Какие ещё термины нужно знать?
5. Какие науки всем этим занимаются?
6. Зачем вообще генетически модифицируют организмы?
7. Какими конкретно методами получают ГМО?
8. Значит, перенос генов изобрели люди, а в природе такого нет?
9. Не слишком ли смелая идея — менять наследственные признаки?
10. Как быть с тем, что природные процессы, в отличие от действий учёных, естественны?
11. Каким источникам можно верить?
12. Как оценивают (без)опасность ГМО? Какие исследования самые актуальные?
13. И всё-таки, опасны ли продукты на основе ГМО?
1. Что такое гены?
Первая и главная буква в аббревиатуре «ГМО» даёт понять, что всё крутится вокруг генов. Ген — это единица наследственности всякого живого организма. Поэтому надпись «не содержит ГМО» на соли и туалетной бумаге выглядит нелепо, ведь живых клеток в их составе вообще нет. Вариации генов определяют наследственные признаки при размножении.
Если не вдаваться в тонкости, то последовательность генов — это код, который определяет устройство организма и задаёт команды для его развития и работы. Отдельные гены отвечают за определённые функции. Например, у морских медуз есть гены, которые кодируют зелёные флюоресцирующие белки — благодаря этому медузы могут светиться.
Фрагменты ДНК кораллов и медуз, отвечающие за биолюминесценцию, были встроены учёными в геном аквариумных рыбок данио — так получилась светящаяся рыбка GloFish, одно из самых известных трансгенных живых существ на сегодня.
2. А что такое ДНК и РНК?
Это химическое вещество, которое находится в клетках. Во всех живых организмах на Земле содержатся три основные макромолекулы: ДНК, РНК и белки. Макромолекулы состоят из молекул поменьше, собранных в повторяющиеся звенья. Из звеньев получаются цепочки.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) служит для хранения и передачи генетической информации. Молекулярных цепочек в ней две, поэтому ДНК изображают в виде двойной спирали, которая прославилась благодаря научно-фантастическим фильмам. Эта макромолекула обеспечивает наследственность и изменчивость. То есть, делает так, что потомки получают те или иные родительские признаки, но в то же время отличаются от родителей.
РНК (рибонуклеиновая кислота) — ещё одно природное соединение, которое служит основой организма. Она немного отличается от ДНК составом и состоит из одной цепочки. РНК предназначена для создания белков и наследственной информации не хранит.
Белки — органические вещества с широкими функциями. Они строят новые клетки, организуют обменные процессы, отвечают за иммунитет и координируют общение между клетками и внутри клеток, работая сигнальной системой.
С помощью участков ДНК (генов) записываются команды, которые будут выполнять РНК и белки. Последовательность генов определяет, какие белки будут синтезированы и какие задачи в организме они будут решать. Например, в короткометражном анимационном фильме «Внутренняя жизнь клетки» можно увидеть, как двигательный белок кинезин, доставляя важный груз, шагает по микротрубочке — «мостику» внутри клетки. Кинезин после выхода короткометражки сразу стал всеобщим любимцем.
3. Какие ещё термины нужно знать?
Генотип — совокупность генов конкретного организма. Генотип каждого существа включает набор признаков, полученных от родителей, а также нововведения, случившиеся в результате мутаций. У организмов, практикующих половое размножение, эти комбинации генов уникальны. Единственные существа с идентичным генотипом — однояйцевые близнецы, которые появляются в результате деления уже оплодотворённой яйцеклетки.
Геном — одинарный набор наследственной информации организма. Большая часть этой информации хранится в хромосомах — структурах, которые состоят из нуклеотидов. В случае с человеком геном — это 23 пары хромосом, две из которых (Х и Y) определяют пол.
Нуклеотиды — химические вещества, из которых состоят участки ДНК, несущие наследственную информацию. В зависимости от того, какое азотистое основание лежит в основе, выделяют пять нуклеотидов: A, C, T, G, U.
Генетический код — кодирование последовательности органических соединений в составе белков с помощью нуклеотидов. Прямая последовательность нуклеотидов в геноме человека, если читать её подряд будет начинаться со «слова» GATTACA. А, например, последовательность ААТТААТА — это фрагмент гена, который кодирует выработку инсулина.
Где подтянуть знания? На проекте «Лекториум» запускается бесплатный онлайн-курс «Генетика», предназначенный для старшеклассников и взрослых, которые хотят освежить в памяти базовые понятия или узнать, что нового появилось в области методов анализа ДНК.
4. Так что же такое ГМО?
Генетически модифицированным называется живой организм, генотип которого был изменён с помощью методов генной инженерии. ГМО отличает от других организмов то, что в его геноме есть трансгены. Трансген — это чужой участок ДНК, который был искусственно перенесён в геном «принимающей стороны».
Александр Панчин
кандидат биологических наук, популяризатор биотехнологий
— Сегодня, используя инструменты генной инженерии, мы умеем обращаться с генетическим материалом примерно так же, как со словами, напечатанными в текстовом редакторе. Гены можно удалять, изменять, переносить из генома одного организма в геном другого и даже синтезировать в пробирке.
Впрочем, совсем «чужой» ДНК не бывает, ведь генетические последовательности всех живых существ записываются с помощью одного и того же набора нуклеотидов (см. главу 3). Представьте себе, что человеку известны все буквы алфавита, но не все слова языка. Он всегда может прочитать и усвоить новое слово, составленное из знакомых букв. А вот текст с неизвестными символами понять не получится.
В природе нужная комбинация встречается у одного вида организмов, а учёные заимствуют её, чтобы добиться таких же признаков у другого. Так получаются биолюминисцентные кролики с генами медузы или «капуста-скорпион», которая травит вредителей с помощью собственного токсина (человеку он вреда не приносит, а вот гусениц ждёт гибель — и без всяких пестицидов).
5. Какие науки всем этим занимаются?
Методы хранения, передачи и реализации наследственной информации изучает молекулярная биология, наследственностью и изменчивостью занимается генетика. Биоинформатика использует методы математики и информатики для изучения и анализа биологических систем. Конкретные способы решения технологических задач с помощью живых организмов изучает биотехнология, инструмент которой — генетическая инженерия. Так что созданием ГМО занимаются биотехнологи и генные инженеры.
6. Зачем вообще генетически модифицируют организмы?
В сельском хозяйстве ГМО нужны для того, чтобы получить более урожайные, вкусные и полезные сорта растений, а также снизить расходы, связанные с их выращиванием. Некоторые культуры, изменённые генетически, устойчивы к химикатам, болезням или вредителям. Из ГМО (растений, животных и бактерий) получают генетически модифицированую пищу.
Таблица генно-модифицированных культур на сайте Министерства сельского хозяйства США. Здесь есть кукуруза, стойкая к засухе, и картофель с пониженным содержанием токсинов.
В прошлом веке на Гавайях деревья папайи страдали от вируса кольцевой пятнистости, который почти что уничтожил важное для региона производство. Генетическая модификация папайи позволила создать сорт, устойчивый к вирусу. Это не только помогло гавайским фермерам, но и, возможно, удержало вид от исчезновения. Вернее, прежний, безоружный перед болезнью сорт заместила трансгенная папайя, которая не боится кольцевой пятнистости.
Или вот «золотой рис» — ГМ-продукт с высоким содержанием витамина А. Недостача этого витамина у жителей Азии и Африки приводит к серьёзным заболеваниям и смертям. Рис, один из самых распространённых продуктов в бедных странах, не содержит достаточно полезных веществ. «Скрестив» обычный рис с морковью и бататом, генетики получили «золотой рис» с ярким цветом и способностью восполнять дефицит витамина А.
Так называемые растения-биофабрики предназначены для создания медицинских белков, вакцин, витаминов и масел — генная инженерия позволяет наладить производство всего этого в растительных клетках. Изучение и создание растительных биофабрик — относительно молодое направление биоинженерии, которое может быть очень перспективным в комфортной для исследований общественной среде. Впрочем, производство лекарств с помощью генной инженерии — не новость. При участии трансгенных организмов получают большую часть препаратов для борьбы с диабетом и гемофилией.
Как больше узнать о биофабриках? Посмотреть видеолекцию генетика Алисы Вячеславовой о растениях, производящих полезные вещества на заказ, и прочитатьглавные факты о них.
Генетическое модифицирование животных тоже может решать социальные и экологические задачи. Например, с помощью внедрения гена бактерии E.coli были выведены «экосвиньи», которые полностью усваивают фосфор. В случае с обычными свиньями это вещество попадает в озёра, вызывая разрастание водорослей и загрязнение водоёмов. Используя те же принципы, генная инженерия может внести изменения в пищеварительную систему коров, отодвинув тем самым глобальное потепление (сегодня крупный рогатый скот на фермах выделяет огромное количество метана и оксидов азота, увеличивая парниковый эффект).
Читать далее.
Комментарии:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв