В курсе дела: главное о ГМО

Помогаем разобраться в генной инженерии — её целях, методах и потенциальной опасности. Ничего лишнего, только термины, краткие объяснения и полезные ссылки.

Время чтения: >15 минут
В курсе дела: главное о ГМО

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.

1. Что такое гены?

2. А что такое ДНК и РНК?

3. Какие ещё термины нужно знать?

4. Так что же такое ГМО?

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?

 

Источник: Pixabay

1. Что такое гены?

Наверх

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?

Наверх

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.

 

Источник: Pixabay

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?

Наверх

Читайте также:

Про ГМО

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?

Наверх

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?

Наверх

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?

Наверх

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 прочитать главные 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).

    7. Какими конкретно методами получают ГМО?

    Наверх

    Чтобы генетически модифицировать организм, нужно встроить в него фрагмент ДНК другого организма. Для этого генетический материал переносят в клетку реципиента. Такие процедуры проводятся in vitro и выглядят довольно прозаично (если вы ожидали увидеть в лаборатории превращение Человека-Паука).

    Наиболее эффективным методом трансформации клеток считается биологическая баллистика. Её главное оружие — генная пушка. В ходе такой стрельбы частички металла с нанесёнными на них фрагментом ДНК выбрасываются под давлением, попадают в чашку Петри, разрывают клеточные стенки и попадают в клетку. Чаще всего такой метод применяют в модификации растений — например, кукурузы, риса, пшеницы, ячменя.

    Есть и другие способы. Например, в клеточной мембране делаются микроотверстия, через которые может проникнуть генетический материал. Используются «уколы для клеток» — инъекции с помощью крошечных пипеток, способных доставлять гены прямо в ядра. Существует также вирусный метод — при этом фрагмент ДНК переносит вирус-бактериофаг.

    8. Значит, перенос генов изобрели люди, а в природе такого нет?

    Наверх

    Обмен генетической информацией, не связанный с размножением, придуман не человеком. Например, бактерии способны обмениваться наследственной информацией при помощи горизонтального переноса генов. Кроме того, почвенные бактерии встраивают свои гены в растения, а вирусы — в клетки разных живых существ. Главное, что следует из этого в связи с ГМО — перенос генов происходит в природе и без нашего вмешательства.

    Начало XIX века, карикатура Джеймса Гилрея, изображающая ожидания от вакцинации коровьей оспой, которую проводили, чтобы победить обычную оспу.

    Источник: Wikipedia

    Природными являются и мутации — преобразования генотипа из-за изменений в нуклеотидной последовательности. Мутации могут быть как вредными, так и полезными, если новые признаки помогают видам выживать. Мало того, у человека в каждом поколении появляется множество новых небольших мутаций: десятки изменений ДНК возникают при каждом делении клетки.

     

    С горизонтальным переносом генов связан процесс формирования устойчивости к антибиотикам — подробнее об этом читайте в нашем материале о микробах.

    9. Не слишком ли смелая идея — менять наследственные признаки?

    Наверх

    «Искусственно изменённый генотип» — эта фраза может пугать. Однако люди уже тысячи лет занимаются селекцией — культивированием полезных качеств растений и животных. «Искусственное» существует с тех времён, как человек стал отличать здровые и крупные зёрна от тех, что похуже. А кто не захотел бы получить высокий урожай?

     

    Источник: Pixabay

    Культурные растения не зря так называются — они приобрели и развили те качества, которые человек считал важными. В той же мере это касается домашних и сельскохозяйственных животных. Разнообразие их качеств и обилие пород — дело рук человека, благодаря чему некоторые исходные животные изменились до неузнаваемости. Например, цыплята-бройлеры, результат длительного межпородного скрещивания, которое проводили, чтобы вывести самых скороспелых и крупных особей. От обычных маленьких цыплят эти куриные гиганты сильно отличаются.

    Генная инженерия, как и селекцияметод управляемого создания новых сортов, только более продуманный и точный. А ещё гораздо более быстрый — рождения множества поколений не требуется. В случае с ГМО учёные знают, какой используют ген, уверены в свойствах белка. А вот селекция может приподнести неприятные сюрпризы — такие примеры существуют.

     

    Какую лекцию послушать?

    10. Как быть с тем, что природные процессы, в отличие от действий учёных, естественны?

    Наверх

    Предположение, что всё натуральное полезно для здоровья, а искусственное — вредно, относится к логическим искажениям. Натуралистическая ошибка часто выражается словами «так задумано природой, и не нам что-то менять».

    Природой задумано множество вещей, которые никому не нравятся: инфекционные болезни, высокая младенческая смертность, старческая немощь, гибель слабых особей. Кстати, наши не такие уж давние предки были каннибалами. С тех пор человечество научилось изобретать вакцины, сумело сделать жизнь социальных групп с особыми потребностями достойной и приятной, а также перестало одобрять поедание себе подобных.

    Естественны вирусы, болезнетворные бактерии и другие патогенные организмы, которые созданы самой природой и вредят без вмешательства человека. При этом консерванты, антибактериальные средства и антибиотики, мешающие распространению микробов в пище и организмах людей — искусственны.

    Само выражение «задумано природой» предполагает, будто природа обладает разумом, имеет чёткий план действий и знает, что будет завтра. На деле эволюционный принцип больше похож на метод проб и ошибок. Современные физики предполагают, что даже наша Вселенная возникла в результате перебора. Природа не стремится быть удобной для человека, однако она дала нам разум, предоставив возможность добиваться желаемого.

     

    Где узнать об этом больше? Прочитайте посвященный натуралистическим ошибкам отрывок из книги Александра Панчина о мифах вокруг ГМО. А ещё лучше всю книгу.

    11. Каким источникам можно верить?

    Наверх

    Одни авторы считают, что генно-модифицированные растения — это путь к глобальному коллапсу, другие полагают, что ГМО решат проблему голода на Земле. Хороший метод определиться с каким-то явлением — прислушаться к независимым экспертам и голосу научного сообщества. Верить имеет смысл компетентным источникам, результатам исследований и уважаемым учёным.

    В 2015 году Комиссия РАН по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований выпустила открытое письмо Общества научных работников в поддержку развития генной инженерии в Российской Федерации. Авторы письма были обеспокоены препятствиями, которые встают на пути инновационных биотехнологий. Как показал опыт этого года, такие опасения были обоснованными.

    В нынешнем году более ста нобелевских лауреатов подписали обращение к ООН, правительствам всех стран мира и организации Greenpeace, в котором призывают пересмотреть негативное отношение к трансгенным продуктам. Кампанию запустил биохимик и молекулярный биолог Ричард Робертс, нобелевский лауреат в области физиологии и медицины.

    Крупные научные и здравоохранительные организации, среди которых — Европейская комиссия, Национальная академия наук США, Британское королевское общество и Всемирная организация здравоохранения, — не разделяют точку зрения об опасности ГМО.

    Чтобы впечатление было по-настоящему объективным, имеет смысл почитать ресурсы противников ГМО — оцените доказательную базу авторов, весомость аргументов и возможную предвзятость. Нарушения логики, агрессивная риторика, грубая лексика, дискриминация, политизированность и эзотерические аргументы несовместимы с научным подходом. Такие материалы служат трансляции вкусов, эмоций и общественной позиции авторов и не освещают реальную ситуацию с ГМО.

     

    Что читать перед дискуссией? Книга Аси Казанцевой «В интернете кто-то неправ! Научные исследования спорных вопросов» говорит не только о ГМО, а рассказывает в целом о популяризации науки и о культуре споров вокруг явлений, которые вызывают широкий общественный резонанс.

    12. Как оценивают (без)опасность ГМО? Какие исследования самые актуальные?

    Наверх

    Результаты самого масштабного на сегодняшний день исследования влияния ГМО были опубликованы в 2016 году в виде 420-страничного сборника «Генетически модифицированные зерновые культуры». Книгу можно приобрести, читать онлайн или скачать в формате PDF. Учёные анализировали воздействие трансгенов за период с 1980 года и не нашли доказательств того, что ГМ-культуры менее безопасны для употребления, чем обычные продукты. Дополнительную информацию можно найти на сайте проекта, а новости — в твиттере.

    Часто задаваемые вопросы по генетически модифицированным продуктам питания опубликованы на сайте Всемирной организации здравоохранения. Здесь можно посмотреть, какие опасения есть у государств-членов ВОЗ по поводу безопасности ГМО-продуктов, и как исследователи отвечают на вопросы о безопасности ГМО, их оценке, возможных рисках для человека и окружающей среды, о принципах торговли ГМО-продуктами на мировом рынке.

     

    Все новые генно-модифицированные организмы проходят тестирования и подвергаются тщательному освидетельствованию — выведение нового сорта требует создания для него полного молекулярного биологического описания. Испытаниям на биобезопасность и регистрации ГМО посвящена лекция биолога Дмитрия Дорохова. В дополнение к этому видео и другим материалам о ГМО «Постнаука» опубликовала FAQ по оценке безопасности ГМО, трансгенным растениям и восприятии биотехнологий обществом.

    13. И всё-таки, опасны ли продукты на основе ГМО?

    Наверх

    Однозначно ответить «нет» нельзя — это было бы нечестно. Среди продуктов с ГМО, как и среди любых других, есть и вредные, и полезные. В то же время, наклейка «без ГМО» не гарантирует, что продукт безопасен или полезен — это маркетинговый ход, эксплуатирующий любовь покупателей к «натуральному».

    По данным ВОЗ, ГМ-продукты, которые представлены на рынке сейчас, не вызывают аллергических эффектов. Напротив, контроль биотехнологов позволяет судить о возможных аллергенах в трансгенном продукте и даже предполагает создание гипоаллергенных сортов и пород, у которых подавлен конкретный белок-аллерген. Это даст возможность людям, которые не могут есть некий продукт или находиться рядом с каким-то животным, получить такой опыт без риска анафилактического шока.

    Нет каких-либо серьёзных исследований, которые бы подтвердили, что ГМО вызывают бесплодие или злокачественные опухоли. Опасения, связанные с раком, базируются на опытах биолога Жиля-Эрика Сералини, который уверял, что у крыс, которые питались ГМ-сортом кукурузы, чаще появлялись опухоли. Его исследования были раскритикованы за ошибки в статистическом анализе и методологии проведения — говорить о каких-либо закономерностях в генетике при таких математических огрехах было поспешно.

    Некоторые ГМ-растения через пару поколений действительно теряют способность размножаться. Этот репродуктивный ограничитель разработан, чтобы они не попали в дикую природу. Однако они не способны передать бесплодие человеку, который их съест. Если бы передача информации и правда работала так, люди и животные получали бы новые признаки каждый день, ведь мы постоянно едим чужую ДНК. Тем не менее, наука не знает случаев, когда кому-либо передавались свойства любимых продуктов.

    Полностью безопасных технологий не существует, и ГМО не исключение. Все такие организмы различаются между собой и имеют разные трансгены, перенесённые разными способами. Поэтому безопасность каждого организма — повод для самостоятельного исследования, и общего суждения тут быть не может. Перенос генов — сложный процесс, при котором нужно учитывать множество факторов как внутри организма, так и в среде вокруг. Однако, в отличие от природных мутаций, генетическое модифицирование можно продумывать.


    Теперь вы получили достаточно данных, чтобы принять информированное решение о том, как относиться к трансгенным продуктам и товарам с наклейками «без ГМО». Каким бы ни оказалось ваше мнение, гражданская позиция и покупательский импульс, мы надеемся, что вопрос о том, содержатся ли гены в овощах и туалетной бумаге, для всех нас прояснился.

    Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
    12 августа 2016, 20:00

    Оставайтесь в курсе


    У вас есть интересная новость или материал из сферы образования или популярной науки?
    Расскажите нам!
    Присылайте материалы на hello@newtonew.com
    --