Удивительная генетика - Вадим Левитин

Людей на Земле становится все больше, а площади сельскохозяйственных угодий не увеличиваются, а даже несколько сокращаются. По оценкам демографов, к концу XXI века население планеты удвоится и достигнет 12 миллиардов человек. Совершенно очевидно, что прокормить такое количество едоков, не прибегая к принципиально новым технологиям, вряд ли получится, так что у человечества, похоже, просто нет выбора.

Землян в обозримом будущем подстерегает не только голод, но и жесточайший энергетический кризис вкупе с экологическими проблемами. И хотя точную цифру нетронутых запасов углеводородного сырья не может назвать никто, не подлежит сомнению, что получение очередного барреля нефти год от года будет только дорожать. Легкодоступные месторождения опустеют сравнительно быстро. Биотехнологии, и в том числе генная инженерия, могли бы стать если не панацеей от всех бед, то по крайней мере безболезненно разрешить ряд насущных проблем. Например, генетически модифицированный рапс – возобновляемое и дешевое сырье, которое можно использовать не только в качестве топлива, но и горюче-смазочных материалов.

Мало кому известно, что двигатели, работающие на спирте или подсолнечном масле вместо бензина, придуманы давным-давно. Просто в эпоху дешевой нефти они оказались не у дел. Недаром говорят, что все новое – это хорошо забытое старое. Еще в середине XIX века было доказано, что растительное масло можно запросто использовать в качестве горючего для паровых машин, а первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания (его различными модификациями мы пользуемся до сих пор) работал на этиловом спирте. А вот Рудольф Дизель, например, заправил вторую экспериментальную модель своего движка арахисовым маслом. И хотя автомобили Даймлера и Бенца с самого начала бегали на бензине, отец американского автомобилестроения Генри Форд сделал, тем не менее, ставку на этанол. Первый по-настоящему массовый автомобиль Форда «Модель Т», сошедший с конвейера в 1908 году, одинаково хорошо работал и на этиловом спирте, и на бензине, и на их смеси.

1908 год. Генри Форд за рулем трактора. Ранние модели двигателей Форда работали на этаноле

Компания Scania (Швеция) внедряет грузовики на биотопливе

Надо сказать, что автоэтанол был весьма популярен вплоть до 1940-х годов (его производство не смог подкосить даже знаменитый «сухой закон»), и только дружное наступление нефтяных компаний, богатеющих не по дням, а по часам, поставило на биотопливе жирный крест: бензин стал стоить дешевле спирта.

Что же касается растительных масел, современные дизельные двигатели работают на них ничуть не хуже, чем на солярке. Более того, биотопливо сгорает в двигателе куда полнее, а выхлоп становится вчетверо чище. Приведем небольшую цитату из посвященной биотопливу статьи, опубликованной в мартовском номере журнала «Вокруг света» за 2007 год:

Но лучшим сырьем для биодизеля пока считается не подсолнечник и даже не кукуруза, а рапс. Эта техническая культура почти не требует ухода, растет, где посадишь, дает высокие урожаи. Из тонны рапса можно выжать до 500 литров масла. Утечка рапсового масла, в отличие от солярки, не наносит экологического ущерба, так как в почве и воде оно полностью разлагается за 2–3 недели. Наконец, рапс – прекрасная промежуточная культура. Если поля, отдыхающие после урожая пшеницы и просто пустующие, засеять рапсом, то потом та же пшеница будет расти на них значительно лучше. Сейчас только в России пустует более 13 миллионов гектаров плодородных пахотных земель. При средней урожайности рапса 13,7 центнера с гектара с них можно получить почти 18 миллионов тонн семян, из которых производится более 8 миллиардов литров топлива (примерно на 5 миллионов автомобилей).

И если даже обыкновенный рапс столь неприхотлив и полезен, то что уж говорить о трансгенном… Между прочим, сегодня ГМ-растениями засеяно около 60 миллионов гектаров посевных площадей в США и 7 миллионов гектаров в Канаде, причем немалую часть этих посадок составляет генетически модифицированный рапс. И кто знает, может быть, пройдет совсем немного времени, и мировая энергетика перейдет на биотопливо.

Лучшим сырьем для биодизеля пока считается рапс

По данным ООН, трансгенными растениями в 2003 году было засеяно во всем мире примерно 70 миллионов гектаров, в 2007 году – уже свыше 114 миллионов. В нашей же стране они по-прежнему запрещены. Между тем российские посевы буквально задыхаются от сорняков, насекомых и вредной микрофлоры.

Александр Кирпий приводит на этот счет весьма любопытные цифры:

Только от сорняков потери сахарной свеклы составили 25 %, а при потерях в 20 % ее уже стали закупать за границей. И это несмотря на то, что под сахарной свеклой в России занят 1 миллион гектаров, а на производстве сахара задействованы сотни тысяч человек. Решение проблемы – использование ГМ-сорта сахарной свеклы, устойчивого к гербицидам. Да что там говорить, по мнению директора центра «Биоинженерия» РАН академика РАСХН К. Г. Скрябина, ущерб, причиненный колорадским жуком за последние 10 лет, превысил сумму кредита, полученного Россией от МВФ. А этого могло бы не произойти, если бы использовался устойчивый к жуку картофель.

А вот в Китае и США картина прямо противоположная. Американцы вывели сорта хлопка и кукурузы, которые умеют самостоятельно защищаться от вредителей. Они вырабатывают специфический токсин*,

* Строго говоря, растение продуцирует не сам токсин, а его предшественник (протоксин), который приобретает токсические свойства только в пищеварительном тракте насекомых определенного вида. Соединившись с рецепторами кишечной стенки, он начинает ее разрушать, и насекомое погибает от голода. Для человека и других позвоночных этот протоксин совершенно безопасен, так как полностью разрушается их пищеварительными ферментами.

полученный на основе почвенной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), смертельно опасный для паразитов, но абсолютно безвредный как для человека, так и для других позвоночных животных. По данным 2008 года, 65 % всего хлопчатника, выращиваемого в Китае (в США – 57 %, а в Индии – 42 %), способно продуцировать этот токсин благодаря невинной генноинженерной манипуляции – внедрению генов бактерии Bt в ДНК растения.

Успехи биотехнологии на сегодняшний день бесспорны – это одно из самых перспективных научных направлений, а ГМО находят все более широкое применение отнюдь не только в сельском хозяйстве. Генетически модифицированные бактерии исправно служат медикам, позволяя получать лекарственные средства с большим выходом и заранее заданными свойствами, в том числе гормоны, витамины и биологически активные добавки. Трансгенные животные не только опережают своих собратьев по таким параметрам, как рост, вес, мышечная сила, выносливость и быстрота реакции, но и выступают в роли своеобразных живых биореакторов. Чуть больше десяти лет назад в Голландии с помощью методов генной инженерии вывели породу коров, способных выделять в молоко гамма-интерферон – естественный низкомолекулярный белок, подавляющий репродукцию вирусов и некоторых других внутриклеточных паразитов. Мало того что такое молоко уже само по себе целебно и обладает лекарственными свойствами, оно вдобавок служит ценным сырьем для производства широкого спектра противовирусных препаратов.

А так называемые растительные вакцины, эффективность которых трудно переоценить? В съедобное растение внедряют ген, кодирующий белки вирусной оболочки. Как известно, вирусы устроены очень просто – они состоят из белковой оболочки и заключенной внутри нее молекулы РНК или ДНК. Вирус – строго внутриклеточный паразит: чтобы произвести на свет себе подобных, ему необходимо проникнуть в клетку-мишень и встроить свою нуклеиновую кислоту в ее геном. Иными словами, он перехватывает управление, берет все процессы биосинтеза под свой строгий контроль, в результате чего все внутриклеточные ресурсы направляются на сборку сотен и тысяч новых вирусных частиц, а клетка превращается в фабрику по производству своих убийц.

Опытные трансгенные и контрольные растения сахарной свеклы после обработки гербицидом

Так вот, белки вирусной оболочки являются, по сути дела, антигенами – своего рода метками, опознавательными знаками, по которым иммунная система идентифицирует вирус (подробнее это описано в главе «Гены, бактерии, вирусы»). Съев такое трансгенное растение, мы в готовом виде получаем набор антигенов соответствующего вируса, и наша иммунная система немедленно начинает вырабатывать против них специфические антитела. Когда впоследствии наш организм столкнется с реальным вирусом данного типа, антитела уже будут готовы уничтожить непрошеного гостя.

Триумфальное шествие генетической революции уже не остановить. Трансгенные культуры распространяются все шире, они постепенно становятся основой сельхозпроизводства (на сегодняшний день подобными культурами засеяно 134 миллиона гектаров, что составляет более 9 % всех пахотных земель на планете). Несмотря на столь впечатляющий размах, не отмечено ни единого случая, чтобы здоровью человека был причинен вред из-за употребления в пищу генетически модифицированных продуктов. И если мы не хотим в самом ближайшем будущем оказаться у разбитого корыта, нам следует меньше доверять глупым слухам и внимательнее следить за чужими успехами.