Питание и долголетие - Жорес Медведев

В соответствии с принятым законом семена трансгенных растений с новыми свойствами можно покупать только у тех компаний, которые являются их легальными собственниками. Фермер может, например, покупать семена трансгенной кукурузы, устойчивой к паразитам или к гербицидам, для текущего посева, но не имеет права оставлять часть своего урожая на семена для следующего сезона. В новом году он должен опять закупать семенной материал у компаний, нередко находящихся в сотнях километров от его полей. Такая практика противоречит тысячелетним традициям земледелия. Нарушения были нередкими и рассматривались в сотнях судебных исков. Практика обязательной покупки семян для новых посевов ограничила возможности использования трансгенных культур, особенно в тех странах, где преобладают мелкие семейные фермы, а это характерно не только для Азии и Африки, но и для многих стран Европы. Крупные фермы в США и весь комплекс агробизнеса в Америке получили безусловное преимущество в использовании трансгенных культур. К 2000 г. Патентное бюро США выдало сотни патентов на трансгенные растения и животных. Срок исключительного права был определен в 17 лет. Этими законодательными ограничениями и объясняется то, что к 2007 г. больее 90% всех сельскохозяйственных площадей, занятых трансгенными культурами, находились на американском континенте: в США, Аргентине, Бразилии и в Канаде [3].

Трансгенные культуры и проблема голода

УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕЛКОВ КУКУРУЗЫ

Кукуруза является основным продуктом питания для 1,5 млрд человек – жителей Южной и Центральной Америки, Мексики, Африки, засушливых районов Азии и горных районов Закавказья. В США кукуруза выращивается в основном как кормовая и техническая культура и на экспорт как продовольственная и кормовая. Из всех зерновых культур кукуруза наиболее урожайная. Однако белки кукурузы, основным из которых является зеин, бедны по двум незаменимым аминокислотам – триптофану и лизину. Содержание триптофана в белках кукурузы составляет лишь 0,7%, что почти в два раза меньше, чем в белках пшеницы, риса или сои. Содержание лизина в белках кукурузы (2,7%) ниже, чем в белках ржи (4,1%), и значительно ниже, чем в белках сои (6,9%). Поэтому белок кукурузы считается неполноценным. Преобладание кукурузы в питании населения приводило в прошлом к широкому распространению белковой недостаточности и тяжелой болезни пеллагры, связанной с дефицитом витамина ниацина (или никотиновой кислоты), который является производным обмена триптофана. Пеллагру, которая и в настоящее время диагностируется у миллионов людей, можно успешно лечить не только ниацином, но и полноценной белковой диетой. Эта болезнь была распространена в некоторых провинциях Испании, Италии и Франции, где в начале прошлого века население предпочитало кукурузу менее урожайной пшенице.

Одним из первых проектов по улучшению качества питания в бедных странах и искоренению пеллагры стал проект создания трансгенной кукурузы с повышенным содержанием триптофана. Уже в 1985 г. в США был выдан патент на кукурузу, зерна которой были богаты триптофаном. Детали методик создания этой кукурузы не публиковались. Было, однако, очевидно, что дополнительный триптофан не входил в состав белков кукурузы, а продуцировался бактериальными ферментами как свободная аминокислота. В геном кукурузы были введены бактериальные гены. Дополнительный триптофан, присутствовавший в зернах кукурузы не в составе белков, оказался токсичным, так как его концентрация в крови не была сбалансирована другими аминокислотами. Потребление такой триптофан-богатой кукурузы вызывало боль в мышцах, слабость, увеличение лимфоцитов и другие симптомы, которые первоначально классифицировали как новую болезнь [4]. Триптофан-обогащенная кукуруза, просуществовав пять лет, была запрещена для культивации.

Таким же образом в течение многих лет пытались получить трансгенную кукурузу, зерна которой были бы обогащены лизином. При этом были учтены ошибки предыдущих опытов, и ученые пытались не просто добавить лизин в зерна кукурузы, а уменьшить содержание в зернах зеина, бедного триптофаном и лизином, и увеличить содержание других белков путем амплификации их генов. Первые успехи в этом проекте были достигнуты в 2006 г. [5]. Однако запатентованные трансгенные сорта кукурузы с увеличенным содержанием более полноценных белков пока используются в небольших объемах лишь для кормления скота.

ПОПЫТКА ОБОГАТИТЬ БЕЛКИ СОИ МЕТИОНИНОМ

Соя является важным источником растительного масла и пищевого и кормового белка. В балансе питания людей соя находится на четвертом месте после риса, пшеницы и кукурузы. Первое место в мире по производству сои занимают США, на втором месте – Бразилия, на третьем – Аргентина. Китай, где соя была введена в культуру около 5 тыс. лет назад, в настоящее время ее импортирует. Соя является главным белковым продуктом для миллионов вегетарианцев. Однако соевые белки дефицитны по метионину, незаменимой аминокислоте, необходимой не только для синтеза белков, но и биологически активных пептидов, например глютатиона. Содержание метионина в белках сои (1,5%) в два раза ниже, чем в животных белках. Это, безусловно, снижает пищевые и кормовые достоинства сои. Поэтому возник проект увеличения содержания метионина в белках сои путем генетической инженерии с использованием генов белков бразильских орехов, которые особенно богаты именно метионином (до 10%). Проект был запущен в 1987 г., и после семи лет совместной работы нескольких биотехнологических компаний появились трансгенные формы сои, которые помимо собственных белков образовывали один из альбуминов бразильского ореха [6]. Полученный результат был воспринят как крупный успех биотехнологии в создании культурных растений с улучшенными питательными свойствами. Использование трансгенной сои на корм скоту не создавало никаких проблем. Однако наличие сои с альбумином бразильского ореха в пищевых продуктах приводило к сильным аллергическим реакциям у 2% взрослых и 8% детей. Аллергеном оказался именно альбумин [7]. Белки многих орехов являются аллергенами. Это происходит потому, что из-за малых размеров молекул альбумина орехов небольшое количество такого белка может проникать через стенку кишечника в кровь без расщепления в пищеварительной системе. Это вызывает сильную иммунную реакцию, аналогичную реакции на любой чужеродный белок, или патоген. Сильная аллергия может привести к астме, экземе, дерматитам, расстройству пищеварения и, в редких случаях, к летальному исходу. Поскольку компании, создавшие трансгенную метионин-богатую сою, не могли контролировать распределение соевых бобов между производством кормов и пищевой промышленностью, то эту сою убрали из торговли. Однако идею обогащения белков сои метионином не оставили. С этой целью начались исследования по использованию генов белков семян подсолнечника, которые не являются аллергенами.

ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ПОМИДОР

Помидоры, в прошлом сезонные овощи, приобрели столь широкую популярность, что потребителю хотелось видеть их на полках магазинов круглый год. В богатые страны помидоры теперь везут отовсюду, и по морю, и по суше, и по воздуху. Именно поэтому традиционная селекция создавала новые сорта томатов с расчетом на их транспортабельность и длительные сроки хранения. Такие возможности давали толстая кожура и сбор незрелых плодов, которые нередко доводили до кондиции под действием газовых стимуляторов. В результате поставляемые в торговлю в массовом количестве помидоры утратили свой специфический «томатный» вкус и аромат, характерные для плодов, дозревающих на грядках.

В 1989 г. небольшая калифорнийская биотехнологическая компания «Калген» (Calgene) сумела в результате пятилетних исследований восстановить у коммерческих помидоров вкус и аромат их исторических предшественников. Это было сделано не добавлением новых генов, а, наоборот, удалением гена, который контролировал образование фермента, вызывавшего размягчение плода при созревании и покраснении [8]. Помидоры могли дозревать на кустах, не размягчаясь, что позволяло их машинную уборку и транспортировку, а также обеспечивало длительную «лежкость». Однако новый сорт помидора, знаменитый «Flavr Savr Tomato» (первый трансгенный овощ), долго не поступал в продажу из-за сопротивления конкурентов, которые были монополистами в производстве и продаже томатов и томатного сока.

«Флавр Савр» смог попасть на полки американских супермаркетов лишь в 1994 г., после того как американские сенаторы, убедившись в его преимуществах в ресторане здания Конгресса, вынесли специальное решение Сената. Но на эти помидоры были установлены более высокие цены, и к 2000 г. они практически исчезли из продажи, что в обзорах по биотехнологии объясняли как «коммерческую неудачу». В действительности же главный конкурент «Калгена», мировой биотехнологический монополист «Монсанто» (Monsanto Company), просто купил соперника. «Флавр Савр» остался историей, описанной не только в десятках статей, но даже в книгах.