|
|
Насколько опасны генетически модифицированные организмы?
Взгляд из центра ЕвропыНа юге Моравии, в самом центре Европы, есть удивительный парковый ансамбль Леднице-Вальтице. Старинные замки и дворцы отражаются в поразительно чистых озерах, окруженных дубовыми и вязовыми рощами. Промеж столетних деревьев вьются тропы, уводя в густые чащи. Строили этот комплекс многие замечательных архитектора, среди которых были выпускники архитектурных студий Петербурга, например талантливый ученик Карла Росси Карл Энгель. Перенеся на европейскую почву архитектурные решения питерских мастеров, они создали нечто очень похожее на красивейший комплекс Пушкина-Павловска. Гуляя по этим романтичным местам, я постоянно натыкался на поляны, сплошь заросшие незатейливыми фиолетовыми цветами. Зовут эти цветики - колхикум. Или по научному - Colhicum autumnale. По русски цветы иногда называются безвременником, ибо цветут они в самое неподобающее цветам время. Иногда - ранней весной, иногда - поздней осенью. Любуясь на необычный фиолетовый оттенок этих мелких цветов, я думал о том, что именно они - симпатичные и не очень эффектные по размерам растения - дали начало бурно прогрессирующей отрасли фундаментальной науки и технологии - генной инженерии. В ее активе - крупные достижения и множество научных, социальных и этических проблем, поставленных перед человечеством к началу 21-го века. Содержащийся в растениях ядовитый алкалоид колхицин был первым препаратом, с помощью которого еще в 20-х годах прошлого века удавалось получить новые генетические комбинации, и, соответственно, принципиальное новые организмы. Последущие беспокойные десятилетия принесли грандиозный прорыв в области прикладной генетики, который заставил человечество к началу третьего тысячелетия серьезно задуматься - к чему может привести использование генетически модифицированных организмов?
Недавно в России была предпринята попытка подвести законодательную базу под использование генетически-модифицированных продуктов. Согластно ГОСТу для потребителей, вступившему в силу с начала сентября 2002 года, на упаковках или этикетках продуктов, содержащих генетически-модифицированные источники в доле более 5%, должно быть соответствующее указание. Таким образом, Россия определила свою позицию в мировом споре, как относится к новой категории пищевых продуктов. Добавим, что требование не распространяется на общепит. В кафе или ресторане могут подать блюдо, содержащее кроме нормальных белков, жиров и углеводов еще черт знает какие гены, и ничего при этом не декларировать.
Европейцы считают, что права потребителей будут нарушены, если производители лишат их возможности выбора - включать ли в свой рацион сомнительные плоды генной инженерии. К сожалению, выбор подчас оказывается ограниченным. Живя в Германии весной 2002 года, я поражался как можно сделать с помощью биологических манипуляций безвкусной такую деликатесную ягоду, как клубнику. Нормальной клубники - садовой земляники, или, по научному - фрогарии - в современном Берлине днем с огнем не сыщешь. В Америке к подобным пищевым новинкам относятся гораздо спокойнее. Для американцев еда - то же самое, что заправка автомобиля. Без всяких задних мыслей и опасений они лопают неестественно крупные или чрезмерно сладкие ягоды, фрукты, овощи.
Опасно это на самом деле или нет? Большинство профессиональных молекулярных генетиков отвечают обтекаемо - опасность не доказана. И это, действительно, так. Как, впрочем, не доказана и безопасность. Можно ли дать более точный ответ? Обратимся к истокам. Кто основал генную инженерию, как область биотехнологии, сказать трудно. Наука формировалась десятилетиями. Одним их ее отцов, бесспорно, был великий советский генетик Г.Д.Карпеченко. С помощью генетических манипуляций, ему удалось в 20-х годах двадцатого века соединить в одном организме наследственный аппарат двух разных родов растений - редьки и капусты. Растение, названное Рафанобрассикой (от латинских названий редьки и капусты), оказалось устойчивым, по крайней мере в лабораторной культуре. Однако, в природу его не высаживали, ибо оно, скорее всего, не выдержало бы конкуренции с “нормальными” растениями, уже нашедшими свое место в биосфере. Злопыхатели говорили, что рафанобрассика получила от редьки вершки, а от капусты корешки. Действительно, практического значения это растение не имело. Но оно имело огромное теоретическое значение как первый пример успешного применения методов генетической инженерии. В дальнейшем начатое направление по созданию новых сортов растений было продолжено. При этом исключительную роль сыграло использование вещества “колхицин”, содержащегося в колхикуме, способного вызвать наследственные перестройки на уровне хромосом и всего наследственного аппарата.
К более низкому структурному уровню - генному - наука подошла чуть позже. Принципиальное значение при этом имели работы советского генетика А.С.Серебровского, выполненные в 30 - гг прошлого века. Приблизившись к пониманию основных свойств гена, ученый предложил сделать новый шаг в деле создания генетически модифицированных организмов. В ходе лабораторных экспериментов ему удалось внедрить в организм насекомых летальные - смертоносные - гены в гетерозиготном, то есть скрытом состоянии. Результаты опытов ученый предложил использовать для борьбы с насекомыми-вредителями. По его рассчетам, необходимо было получить лабораторные линии генетически модифицированных насекомых, несущих летальные мутации. После внедрения в природную популяцию особей этих линий летальные мутации должны начать размножаться вместе с их носителями, выходя в гомозиготное - открытое и активное состояние, приводя к массовой гибели насекомых-вредителей. Метод обещал быть эффективным и абсолютно экологически чистым, так как не был связан с выбросом в природу каких-либо вредных веществ. Однако, ни самому Серебровскому, ни его последователям не удалось добиться на этом пути никаких успехов. Численность насекомых практически никакому контроля со стороны человека не поддавалась. То, что получалось в лаборатории, оказывалось неэффективным в природе, где наряду с генетическими срабатывали и экологические закономерности. Некоторые из них вскрыл в 20-х гг великий русский ученый В.И.Вернадский. В частности, в своих работах он подчеркивал: биосфера предельно устойчива, она стремится восстановить свое состояние после любого возмущения, избавиться ото всех чужеродных элементов. Внедренные человеком гены и генные комбинации - чужеродные для биосферы элементы.
Во второй половине ХХ века в связи с открытием структуры молекулы ДНК появилась возможность изучать ген на молекулярном уровне. Тогда же появилась генная инженерия в ее современном значении. Наметились пути переносить гены и куски генов от одних организмов в другие. Современная генная инженерия - это целенаправленное изменение генетической программы клеток (в том числе половых) с целью придания организмам новых свойств или создания принципиально новых организмов. Основной метод генной инженерии - извлечение из клетки организма гена или группы генов, соединение их с определенными молекулами нуклеиновых кислот (или внедрение в вирус) и внесение полученных гибридных молекул в клетки другого организма. Так, например, сконструирован ген альфа-интерферона, который вводят в личинку бабочки тутового шелкопряда посредством специального вируса. После этого личинка начинает продуцировать интерферон человека - важное в медицине вещество. Такой способ оказался в 100 раз эффективнее всех ранее известных методов получения интерферона. К тому же он дает интерферон, практически не требующий очистки, что очень ценно, так как именно очистка - одна из самых сложных проблем в промышленном получении интерферона.
Как всегда, человечество пытается любое нововведение во вред себе.
Бактериологическое оружие - наиболее дешевое из всех средств массового уничтожения людей. Отсюда - повышенный интерес к нему со стороны боссов Военно - промышленных комплексов.
В 1977 г в Свердловске произошел выброс генетически модифицированных возбудителей Сибирской язвы в городское воздушное пространство. Были сотни заболевших и десятки умерших. Работа врачей осложнялась тем, что все происходило задолго до эпохи Гласности и компетентные органы пытались засекретить все, что хоть как-то было связано с этим трагическим инцидентом.
Разработка бактериологического оружия велась давно. В конце 30-х гг к этим изысканиям был привлечен величайший советский микробиолог и эколог Г.Ф.Гаузе. Преуспел он в этом направлении значительно меньше, чем в фундаментальной науке. В 70-е гг создание биологического оружия в СССР стало отраслью такого финансируемого направления, как биотехнология. Работы координировал известный ученый, блестящий организатор и крупный проходимец от науки Ю.А.Овчинников. Карьера его была ослепительна - в 36 лет академик, в 39 - вице-президент Академии Наук СССР. Этот импозантный ученый и политик имел шансы стать президентом Академии, если бы в 54 года, в расцвете сил, вдруг не умер от загадочной болезни.
До 1-й мировой войны создание биологического оружия в основном, опиралось на методы селекции, теоретическую основу которых разработал Ч.Дарвин. Среди природных бактерий выявляют наиболее опасного возбудителя заболеваний, путем искусственного отбора повышают его вредоносные свойства. Во второй половине 20 века к методам селекции были добавлены пресловутые методы генной инженерии. Более конкретные очертания методы приобрели после открытия структуры ДНК и расшифровки генетического кода во второй половине века. Наметилась возможность создавать и внедрять в организмы бактерий гены для заданных функций - например, сделать болезнь избирательной для людей определенного возраста, пола, нации и т.д. Тем не менее успехи в деле создания биологического оружия оказались скромными. Реально оно до сих пор употребляется лишь для мелких диверсий. В крупных боевых действиях оно не фигурирует. Дело в том, что любой живой организм ( даже если речь идет о сравнительно примитивной бактерии) очень сложен. Он живет по своим не познанным до конца законам. Живые системы противодействуют насилию над собой, в том числе попыткам перестроить их генетический аппарат. Биологическое оружие малоуправляемо. Последствия применения бывают непредсказуемыми. С равным успехом оно может поразить обе воющие стороны.
С точки зрения экологии создание генетически модифицированных организмов - одна из форм загрязнения окружающей среды. В природу вносится то, чего в ней прежде не было. Генетические загрязнения можно разделить на 2 группы - ненаправленные и направленные. Ненаправленные - те, которые связаны с мутагенным загрязнением окружающей среды, например, радиоактивными элементами. У организмов, живущих в таких загрязненных районах, увеличивается число самых разнообразных генетических нарушений. Одна форма загрязнения переходит в другую. Направленное генетическое загрязнение природы- это и есть генная инженерия. Направленной ее можно считать условно. Степень разработанность генетико-инженерных методов такова, что на одну мутацию в нужном направлении приходится получать множество ненужных. Так что любые человеческие действия с генами - как направленные, так и ненаправленные - приводят к загрязнению природы теми элементами наследственной информации, каковых прежде не было. Природа умеет неплохо обращаться с таким материалом. Вот некоторые данные, полученные в ходе изучения генетических последствий Чернобыльской катастрофы.
Хотя механизм радиочувствительности до конца не известен, совершенно определенно, что как популяция в целом, так и отдельные организмы могут противодействовать отрицательному эффекту радиации. Более того, идет постепенное очищение популяции от накопленных мутаций. Так, Чернобыльская катастрофа, безусловно, вызвала большое число мутаций у растений, животных, людей в зоне ЧАЭС. Однако, уже через 3 года ни у людей, ни у мелких млекопитающих в этой зоне повышение частоты хромосомных аберраций не фиксировалось (данные Н.Бочкова и др.,1995,) Известен тот факт, что в городах Хиросима и Нагасаки среди населения, подвергшегося воздействию атомного взрыва 1945 г. и у их потомков частота мутаций не повышена по сравнению с населением других районов земного шара. Нет так же достоверных данных об увеличении частоты хромосомных аббераций среди населения Челябинской области, где имела место серия аварий, связанных с выбросом в окружающую среду радиоактивных материалов. Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что естественный отбор на внутриорганизменном уровне уничтожил клетки, несущие хромосомные нарушения. В работах с мышами установлено, что клетки их костного мозга приобретают в результате воздействия радиации повышенную радиорезистентность. Она быстро закрепляется естественным отбором и сохраняется в популяции неопределенно долгий срок .
Таким образом, природа способна себя защищать.
Индуцированный мутагенез, т.е. целенаправленное получение мутаций человеком, впервые подробно изучено американским ученым, работавшим в России Г.Меллером в 1927 г (за что он был удостоен Нобелевской премии). Им же было установлено, что когда мутация, т.е. измененный ген, внедряется в популяцию (пусть не в природную а хотя бы в лабораторную), то вскоре просходит так называемое обратное мутирование. Иначе говоря, мутантные организмы самопроизвольно переходят в изначальное состояние. За этим стоит величайший философский закон, говорящий о том, что природа гомеостатична. Гомеостаз - способность системы поддерживать себя в определенном статусе и противодействовать всем изменяющим ее воздействиям.
Вернемся в центр Европы, в район Леднице-Вальтице. То, что генетические проблемы пищевой промышленности рассматривались именно здесь, было глубоко символичным. Рядом с этими местами, в Августинском монастыре города Брно, в 1865 году трудами монаха и ученого Грегора Менделя родилась наука генетика.
На конференции по качеству пищевых продуктов, проведенной университетом города Брно в Леднице, в августе 2002 года, где мне довелось побывать, я слышал серьезные опасения ведущих специалистов мира относительно генетически модифицированных организмов. Рассматривались настораживающие прогнозы последствий их внедрения в практику. Не могут ли генные сочетания, неслаханные в природе, породить монстров? Например, людей, у которых на плечах вместо головы будет кочан капусты, причем не в переносном, а в буквальном смысле? Кое-что по этому поводу генетика может сказать уже сейчас. Гомеостатичность природы не дает появиться подобным уродам. Человек, как и любое другое животное, потребляя пищу, съедает гены животных и растений. В кишечнике под влияем ферментов гены распадаются на составные части. Части эти - буквы азбуки жизни. В организме из этих букв пишется новый, нужный для данного случая текст. Попадая из кишечника в клетки, эти буквы выстраиваются по правилам наследственности человека, синтезируются новые человечьи гены. Чужих генов не возникает и гены капусты через еду не попадут в наследственный аппарат человека.
Разумеется, внедряться в наследственность современной науке можно и должно. Осуществляется это не через питание, а с помощью так называемой трансдукции - переносу генов непосредственно в клетки посредством вирусов и виросуподобных частиц. Результаты таких внедрений могут быть как полжительными, так и отрицательными. Однако, никогда их следствием не станет глобальная эколого-генетическая катастрофа. Природа умеет себя защищать. При этом надо помнить, что структура и работа гена - тончайшее и сложнейшее проявление законов живой природы. Некоторые генетики говорят - законы эти настолько сложны, что трудно допустить появление на свет действующих генов без признания Бога. Вполне возможно, что процессы, осуществемые на генном уровне, окончательно не будут познаны никогда. А поэтому ими никогда нельзя будет эффективно управлять.
Еще один вопрос - насколько нужны генетически модифицированные организмы? Научные опыты по их получению крайне интересны. Но для улучшения снабжения населения продуктами генетическая инженерия, вообще говоря, мало потребна. В современном мире продуктов питания в пересчете на душу населения производится больше, чем когда бы то ни было в прошлом. Земля скорее, страдает от избытка продуктов, чем от их недостатка. Причины повышения эффективности сельскохозяйственного производства - это не генетические манипуляции, а интенсификация выращивания традиционных культур, соврешенствование аграрной техники, повышение производительности труда. Качественно новые сорта растений и породы животны, вообще говоря, не так уж и нужны. Основная перспективная область приложения методов генной инженерии - биотехнология, получение биологическими методами в условиях промышленного производства необходимых биологически активных - лекарственных и иных веществ. Здесь манипуляции с генами найдут свое применение. Еще одна важная область - медицина, точнее лечение наследственных заболеваний. Здесь науке 21-го века, безусловно, будет что сказать. Чтобы биотехнология и медицинская генетика развивались успешно, надо изучать ген, все активнее вторгаясь в его тонкую структуру. Но не надо испытывать манию величия. Природа слишком сложна для ее полного понимания, и ее мощь во много раз сильнее желаний как отдельных людей, так и человечества в целом.
Валентин Сапунов, доктор биологических наук
|
|
