Уроки для родителей

Что такое геномодифицированные продукты?

В последнее время все большую и большую популярность приобретает тема генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Родителям надо знать, что это такое и вредны или полезны ГМ-продукты для здоровья.

Шутка

- Вы хотите арбуз?
- Да.
- А трансгенный арбуз?
- Нет!
- А почему?
- Потому, что в обычном арбузе генов нет, а в трансгенном есть!

Так что такое трансгенный? Чего бояться? В любой живой клетке гены хранят информацию о строении своего организма. С помощью этой информации синтезируются белки, из которых и строится живой организм.

Как живут организмы?

Вспомним, как живые организмы планеты Земля обеспечивают свое существование. Растение получает энергию от солнца и синтезирует сахар - глюкозу, из нее - сложные углеводы, запасает полученную энергию и далее синтезирует собственные аминокислоты, из которых потом будут построены белки растения и другие молекулы - например, жиры. Животный же организм поглощает сложные вещества из растений или других животных и расщепляет их с помощью пищеварительных ферментов до простых аминокислот, сахаров. Выделяемую при этом энергию использует для своих нужд. Из полученных аминокислот строит свои собственные белки.

Животный организм не может просто взять готовый белок из пищи. Он обязательно расщепляет белки и другие молекулы на строительные кирпичики, из которых строит свои новые.

Гены. Что это?

Каждая клетка состоит из нескольких основных компонентов: белов, жиров и углеводов. То, как они должны взаимодействовать друг с другом определяет состав ДНК. Отдельный участок ДНК, в котором закодирована последовательность сборки определенного белка, - это и есть ген. Белки определяют строение клетки, регулируют синтез всех остальных веществ, воспринимают и передают сигналы, заставляющие клетку менять работу внутренних систем. Совокупность генов организма называется генотипом. В одном организме генотип одинаков.

Зачем нужна селекция?

Человек давно выискивал растения и животных, которые бы обладали нужными ему свойствами, и искусственно выращивал их в своем хозяйстве. Брались самые сильные или самые вкусные - то есть организмы с определенным генотипом. Это и есть селекция. О генах люди не знали, однако скрещивали, выбирали, опять скрещивали и подмечали закономерности. Селекция - длительный процесс, на нее тратят годы.

Генетика и молекулярная биология дали возможность ускорить процесс создания новых сортов. Знание того, как гены контролируют проявление интересных нам признаков, дает возможность управлять некоторыми из них.

Генная инженерия.

Генная инженерия - технология, с помощью которой можно изменить строение генов или внести в организм чужеродные гены с заданными функциями. В организм переносится только один ген, а остальной генотип остается неизменным. При этом можно придать организму признаки, которые нельзя перенести путем скрещивания с близкородственными видами. Есть возможность создать организмы с новыми свойствами. Например, дешевые и быстро размножающиеся бактерии могут синтезировать новый белок со встроенного в их генотип чужого гена. Так дешево, быстро и в больших количествах получают интерферон, инсулин.

Большинство генно-модифицированных сортов растений направлено на развитие устойчивости к сельскохозяйственным вредителям или вирусам, выживание при обработке полей гербицидами.

Выращивание растений с использованием большого количества химических удобрений или растительных гормонов, добавление химических веществ - ароматизаторов, к генной инженерии отношение не имеет.

Как делают ГМ?

Молекулярный биолог, имея набор ферментов, может в пробирке "разрезать" и "сшить" куски ДНК в заданном районе, встраивая туда при этом нужный ген. Конструкция из гена и кассеты устойчивости к антибиотику (генетическая конструкция, кодирующая белок, с помощью которого организм может обезвреживать конкретный антибиотик) переносится в клетку хозяина и встраивается в ДНК.

Работу гена и кассеты можно регулировать - "включать" и "выключать", впоследствии удалять кассеты антибиотиковой устойчивости из ДНК.

Перенос генетической конструкции в растения производится с помощью агробактерий. В природе они инфицируют растения, вызывая рост опухолей, перенося в растительную ДНК свои гены, которые регулируют рост опухоли. Для создания ГМ-растения используют специальный штамм этих бактерий - вместо опухолевых генов агробактерии переносят в растительную клетку гены, необходимые ученому.

Трансгенное растение выращивают сначала в лаборатории, затем на опытных делянках и после серии обязательных тестов на безопасность рекомендуют для выпуска на рынок.

На сегодня в США, Канаде, Китае и других странах выращивается около двух десятков трансгенных растительных культур. Это картофель и кукуруза, томаты, дыня с увеличенным сроком хранения плодов, хлопок, соя и рапс. Готов к внедрению трансгенный рис. Ведутся успешные разработки по внедрению свинье гена, отвечающего за синтез жирных кислот растительного типа, когда свиное сало будет иметь состав, близкий к растительным жирам ("кошерное сало").

Опасны ли ГМ-продукты?

Безопасны ли для употребления в пищу трансгенных растений? Дискуссии не утихают. Риск использования ГМ-продуктов сводится в основном к следующему: опасность пищи, приготовленной из ГМ-организмов, связанная с вероятным влиянием введенных генов на здоровье человека; разрушение природных экосистем и нарушение экологического равновесия в природе при культивировании трансгенных растений; ГМ-продукты могут вызвать аллергию.

Аллергия - это сбой в работе иммунной системы, призванной распознавать чужеродные белки из оболочек болезнетворных бактерий и вирусов, а так же некоторые токсины. Если в организм через слизистые оболочки внедряются "чужие" белки, иммунная система вырабатывает специальные антитела, а также некоторые вещества, например, гистамин. В результате антигены нейтрализуются и выводятся из организма. Таким образом организм защищается от болезнетворных микроорганизмов и токсинов.

У некоторых людей иммунная система гиперчувствительна и отвечает на контакт организма не с болезнетворными организмами, а с белками, находящимися в пище, пыльцой или пылью. Подобный ответ называется аллергией, а если он спровоцирован приемом продуктов питания - пищевой аллергией.

Пищевую аллергию могут вызывать самые разные продукты, не только экзотические, но и широко употребляемые. Известен случай, когда пытались создать трансгенную сою со встроенным геном "бразильского ореха". Этот белок оказался сильным аллергеном.

Аллергику важно знать белковый состав продукта. На упаковке с ГМ-продуктами должно быть указано, какие белки в нем содержатся, однако такие сведения зачастую отсутствуют.

ГМ-продукты обвиняют в возможной токсичности. В связи с этим подробно рассмотрим историю получения и безопасность при употреблении в пищу картофеля, который модифицирован геном эндотоксина (Bt), взятого из бактерии Bacillus thuringiensis, благодаря чему картофель стал устойчивым к основному вредителю - колорадскому жуку.

Bt сам по себе не ядовит для млекопитающих. Но геном Bacillus несет ряд генов, кодирующих другие токсины, которые потенциально опасны для человека и способны вызывать диарею, разрушать почки и печень.

Были проведены эксперименты на мышах, которым давали в пищу клубни обычного картофеля, картофеля, выращенного при опрыскивании Bt, и модифицированного сорта, несущего ген Bt. Диета из картофеля, опрысканного Bt, вызвала сильные изменения морфологии клеток печени и некоторые другие отклонения. Bt в своем "нативном" виде разрушается на свету. Поэтому для обеспечения его инсектицидных свойств на полях в течение продолжительного времени необходимо регулярно распылять препарат в значительных количествах.

Генетическая конструкция, примененная для модификации растения, построена таким образом, что Bt после синтеза в клетках направляется в основном в листья растения. В клубнях он тоже присутствует, но в следовых количествах.

В 1998 году британский ученый Арпад Пустаи (Arpad Pusztai) выступил в популярной телевизионной передаче (Пустаи работал с картофелем, устойчивым к насекомым-вредителям, в который был вставлен ген из подснежника). Он заявил, что кормил этим картофелем крыс и обнаружил болезненные изменения в их организме, нарушения функции некоторых органов и нарушения иммунитета, и сделал вывод, что трансгенная пища опасна для здоровья.

Арпада Пустаи уволили с работы через два дня, его руководство заявило, что подобное поведение не пристало настоящему ученому. Его обвинили в плохой подготовке эксперимента и недостаточной статистике, а так же отсутствии необходимого контроля.

В России экспертизой пищевых продуктов занимаются НИИ питания (Головной испытательный Центр Минздрава России), Институт вакцин и сывороток им. И.И.Мечникова и московский НИИ гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана. Медико-генетическая оценка пищевых продуктов осуществляется Центром "Биоэнженерия", а также Медико-генетическим научным центром. Результаты исследований публикуются в журнале "Вопросы питания". Нельзя не отметить, что все эти учреждения зависят от производства. Кроме того, проверкой ГМ-растений занимаются институты, принципиально независимые от их производства: Институт биологической защиты растений в Краснодаре, Институт защиты растений в Санк-Петербурге и Институт фитопатологии в московской области. Вопросами безопасности трансгенной продукции также занимается технический комитет "Биологическая безопасность пищевых продуктов, кормов и товаров народного потребления и методы ее контроля" при Институте физиологии растений им. К.А.Тимирязева. Однако могут ли эти учреждения обеспечить безопасность населения, тем более от продуктов импортного производства.

ГМ-продукты в природе - угроза экологии

Генетически модифицированные организмы, выращиваемые в открытом грунте, несомненно, взаимодействуют с окружающими их организмами. Может ли такое взаимодействие нарушить экологическое равновесие?

Гипотетически это не исключено.

В 1999 году кукурузу, содержащую ген Bt-токсина, защищающего растение от кукурузного мотылька, обвинили в сокращении популяции бабочки - монарха, личинки которой питаются листьями с пыльцой трансгенных растений. Новость, опубликованная в авторитетном журнале Nature, быстро разнеслась по миру, биотехнологическим компаниям был нанесен ущерб, кукурузу запретили ввозить в Европу и ввели ограничения на ее выращивание в США. Однако, в 2001 году Академия наук США опубликовала результаты двухлетний исследований, проведенных под эгидой Министерства сельского хозяйства США. Заключение гласило, что пыльца Bt-кукурузы не опасна для личинок бабочки-монарха.

"Гринпис" подал судебный иск, но Верховный суд США постановил, что у полезных насекомых больше шансов выжить на Bt-растениях, нежели когда поля обрабатываются пестицидами.

Другая проблема - возможность переноса измененных генов в близкородственные виды диких растений.

С точки зрения научной логики ген, обеспечивающий, например, выживание растения на поле при обработке гербицидом, для выживания в дикой природе ценности не представляет и вряд ли закрепится в популяции.

Однако следует помнить, что при повсеместном внедрении трансгенных сортов существует риск так называемой монокультуризации - многочисленные сорта растений будут вытеснены с рынка одним или двумя улучшенными трансгенными.

Распространение ГМ-организмов

В последние двадцать лет большой шаг вперед был сделан при создании генетически модифицированных хозяйственно важных сортов, таких как картофель, кукуруза, пшеница, рапс и другие, с повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам окружающей среды - температуре, засолению почв, патогенам, насекомым-вредителям.

С середины 1990-х годов ГМ-растения выращивались в различных регионах: Аргентине, Франции, Китае, Индии, Мексике, США и Канаде. В 2003 году снят мораторий на разработку и использование ГМ-продуктов в Европе. В России выращивание трансгенных сортов и создание новых пока запрещено, но разрешен ввоз ГМ-продукции и ее использование - например, сейчас в стране разрешены к употреблению один вид сои, три сорта кукурузы, рапс и сахарная свекла, и при этом не зарегистрировано ни одного трансгенного продукта, который бы не использовался менее, чем в трех странах. Трансгенная соя, которую добавляют в мясные продукты, разрешена Министерством здравоохранения. Она зарегистрирована и используется в шестнадцати странах, в том числе, входящих в Евросоюз.

Особого внимания заслуживают выработки критериев безопасности при использовании генно-инженерных технологий.

В каждом конкретном случае руководствуются различными критериями, столь же многообразными, как и способы генетической модификации организмов.

Производство продуктов питания из ГМ-организмов - относительно молодая отрасль промышленности. Для достоверной оценки безопасности новых продуктов потребуется много времени - по крайней мере должно смениться несколько поколений потребителей, использующих в рационе продукты или компоненты, полученные из ГМ-организмов.

Одним из волнующих общественность вопросов является маркировка на упаковке с ГМ-продукцией. Наличие или отсутствие подобной маркировки не может говорить об опасности или безопасности продукта. Маркировка имеет смысл только для того, чтобы покупатель сознательно отдал предпочтение одному продукту перед другим, например, из религиозно-этических соображений.

Заключение

"В организме очень много генов, и учесть взаимодействие всех невозможно", - это главный козырь противников ГМ-технологий. Конечно, мы не можем с уверенностью утверждать, зачем, как и почему устроены и работают все до единого гены и белки картофеля.

Когда все гены и все белки будут изучены, мы сможем использовать нужные нам свойства растений и животных без ущерба для них, себя или природы.

Ученые работали, работают и будут работать. Генная инженерия - очень мощный инструмент, только-только освоенный человечеством. Нужно ответственно относиться к вынесению кардинальных решений по поводу разрешения или запрета экспериментов с ГМ-организмами. Употреблять их или нет, решите сами. Но лучше помнить известный принцип - "не навреди" своему потомству.