/nginx/o/2017/07/04/6855619t1h12a6.jpg)
Умная селекция посредством выборочного исправления генома растений – это уже не будущее сортоводства, а настоящее, пишет в Postimees Кристийна Лаанеметс, старший научный сотрудник и глава отдела биотехнологии растений Института растениеводства Эстонии.
8 июня Postimees опубликовал вызвавшую оживленные дискуссии статью о генетически модифицированных (ГМО) петуниях. Оснований тревожиться нет.
Раньше мы просто не могли столь точечно улучшать растения и, например, добавлять к хорошим сортам более оранжевый цвет цветка – или делать вкусные сорта более устойчивыми к болезням. Новейшие методы генетической модификации растений стали настолько точными, что ученые могут выборочно переписывать конкретные спаренные основания ДНК, выделенные из сотен миллионов. Когда сочинялись ограничивающие выращивание ГМО-растений законы, таких точных методов еще не было.
Сколько тысяч генов в овощном салате?
Первым попавшим на прилавки США пищевой ГМО-культурой стали помидоры сорта «Flavr Savr», в которых было меньше белка, отчего собранные томаты лучше вызревали и дольше сохраняли свой вкус. По всему миру стали спорить: могут ли ученые менять таким образом пищу? Возник страх: что будет, если кто-то добавит в геном помидора ген, вредящий здоровью человека? Потребители, не углубляясь в споры, научились бояться того, что кто-то может добавить в их пищу не те гены.
Здесь следует сказать, что мы все время окружены генами. У всех живых организмов почти во все живых клетках есть геном, содержащий десятки тысяч генов. Их много и у растений, скажем, у картофеля – 39 тысяч генов, у морковки – 26320, у капусты – 41174, у огурца – 26682 гена, часть из них растению просто жизненно необходимы, часть влияет на его свойства очень мало.
Так что в ложке с салатом, в котором есть картошка, капуста, огурцы и морковка, может содержаться более 133 тысяч генов, не говоря о различных аллелях и возможных случайных мутациях. Вдобавок в этой ложке есть миллионы бактерий со своим геномом и его всевозможными мутациями. Следует понимать, что гены – это часть жизни, и не только в том смысле, что наша жизнь напрямую зависит от всех генов, которые сохраняют наши клетки живыми, но и в том, что мы окружены живыми организмами, так что с каждым вдохом в наш организм попадает бессчетное число бактерий и грибных спор, которые также содержат гены, которые в общем случае не оказывают на нас никакого воздействия.
Для описания выборочного улучшения генов растений ученые стали использовать термин «умная селекция» (англ. precision breeding). Это наиболее точный метод выведения новых сортов: если точно известно. какой ген отвечает за желаемое изменение, можно добавить этот ген в другое растение (или в другой сорт того же растения), сделать его безобидным или изменить – в зависимости от того, что именно требуется.
Целевое изменение генов растений, например, переписывание аллелей, в последнее время делается всё более точным, простым и дешевым. Значительно более эффективное сортоводство ограничивает теперь не отсутствие методов, а другие обстоятельства: во-первых, конкретные гены, воздействующие на важные свойства растений, описаны сравнительно плохо, во-вторых, повсюду в Европе действуют устаревшие законы.
По историческим и малообъяснимым причинам ЕС регулирует умную селекцию и иное генетическое модицифирование растений столь основательно, что можно сказать, что по факту всё это запрещено.
Времена меняются, сегодня в ЕС активно обсуждают, не стоит ли разрешить некоторые новые методы биотехнологии растений, приравняв их к традиционным методам селекции. Это обсуждение очень важно, поскольку при помощи новых методик можно улучшить устойчивость растений к болезням и к стрессу, увеличить содержание полезных веществ. Выборочное добавление генов резистентности позволило бы сделать менее податливыми к болезням популярные сорта, которые вкусны, но требуют опрыскивания пестицидами. Более того, умная селекция могла бы улучшить устойчивость к болезням и стрессу у старых сортов, которые мы помним с детства – и которые больше не выращиваются, потому что у них нет отдельных важных свойств, которые ценятся в сортах, выращиваемых сегодня.
Против фитофторозы и мучнистой росы
Умная селекция улучшила и пищевую ценность растений, скажем, выведен золотой рис, обогащенный витамином А, или помидоры, в которых в 25 раз больше фолиевой кислоты. Созданы сорта яблок «Arctic», которые не коричневеют после разрезания, и картофель «Innate», который не темнеет после очистки. Изменение отдельных генов не заменило бы ни скрещивания, ни оценивания сортов, но дало бы возможность добавлять к хорошему сорту конкретное хорошо описанное свойство, например, высокую резистентность к болезни, не меняя остальные гены этого сорта.
При скрещивании это возможно далеко не всегда, потому что одно скрещивание заменяет половину генов в геноме, а восстановление оригинального сорта путем обратного скрещивания занимает десятки лет. Кроме того, в случае перекрестного опыления обратное скрещивание вообще невозможно.
Сегодня ситуация такова, что лаборатории генетики растений занимаются умной селекцией, однако до потребителя новые, улучшенные пищевые культуры не доходят. Выборочное дополнение генов улучшает существующие эффективные сорта, благодаря чему появляются устойчивый к фитофторозе картофель, устойчивый к мучнистой росе виноград, устойчивые к парше яблоки и многое другое.
Но у европейских производителей нет выбора: они вынуждены использовать защитные средства против фитофторозы, мучнистой росы и парши, потому что выводить на рынок сорта, улучшенные благодаря умной селекции, из-за регуляции ЕС слишком затратно. Регуляция равно сурова безотносительно происхождения гена. Мы с удовольствием едим сорта яблок «Имрус» и «Белый налив» и пьем сок из них, но если бы удалось ввести в геном сорта «Имрус» ген резистентности парше из генома «Белого налива», многие перестали бы это делать, хотя в действительности это был бы всего один ген из 57 тысяч.
Более того, законы ЕС в этой сфере настолько устарели, что по сути запрещают продажу сорта, если всего один ген перемещен внутри растения из одной хромосомы в другую, или удален, или если заменены единичные спаренные основания ДНК из сотен миллионов.
В Эстонии никто не тревожится по поводу неизвестных генов, которые могут обнаружиться в собранных в природе лекарственных растениях или даже в сирени с пятью лепестками, которую дети радостно суют в рот. Точно так же не нужно тревожиться и о том, что в культурных растениях единичные гены тщательно и продуманно заменены или изменены.
Генетическое модифицирование само по себе не делает растение ни ядовитым, ни вредным для среды. Речь идет о методе, другими словами, об инструменте, позволяющем достигать какие-то цели. Ведь не запретили мы спички или молотки, которые, если использовать их не по назначению, быть опасными. Равно нет причин запрещать и генетическое модифицирование растений, от которого общество может только выиграть.
Утверждение «мы не можем предсказать, на что может повлиять замена единичного гена в растении» – полуправда: мы знаем, что ничего страшного не происходит и в случае, когда в растении меняются разом десятки тысяч генов, как это происходит при обычном скрещивании, или когда бесчисленное количество неизвестных генов меняется при мутагенезе. То и другое – традиционные методы выведения новых сортов.
В заключение скажу, что ошибочно говорить об умной селекции как о будущем сортоводства, – в мировом масштабе это уже его настоящее. Умную селекцию используют в лабораториях генетики растений в Европе и за ее пределами, и мы можем всё чаще употреблять в пищу сорта с улучшенными свойствами, выведенные за пределами ЕС.
Перевод с эстонского.