Питание и долголетие - Медведев Жорес Александрович

Возможности генетики и реальности экономики

Нередко суть аргументов в пользу генетических модификаций состоит в том, что, создавая такие модификации, ученые делают ту же самую работу, которой в течение тысячелетий занимались селекционеры, скрещивая разные сорта растений и объединяя таким образом их генетические системы. В действительности между гибридизацией и генетическими модификациями существует принципиальное различие. При традиционной гибридизации скрещивания проводятся внутри видов, пшеницу скрещивают с пшеницей, рожь с рожью. Иногда удается скрещивать и разные, но близкородственные виды. Таким образом, например, удалось получить пшенично-пырейные гибриды. Всем известны мулы – гибриды лошади и осла. Но между представителями более отдаленных видов половая гибридизация уже невозможна. При трансгенной гибридизации нет природных ограничений. В геном пшеницы можно ввести генные комплексы или отдельные гены воробья, трески или холерного вибриона. Это осуществляется не путем полового скрещивания, а путем впрыскивания с помощью ультрамикропипеток в ядро яйцеклетки ДНК, выделенной из других растений, бактерий или животных. Новая ДНК встраивается в геном яйцеклетки, приводя к образованию трансгенного растения или животного. Внедрение новых генов в нужный участок хромосом не всегда происходит удачно, и из полученных трансгенных растений проводится отбор. Аналогичные процессы происходят и в природе при вирусных инфекциях. Вирус, например, гепатита B или иммунодефицита, попадая в кровь, внедряется в первом случае в ДНК хромосом клеток печени, а во втором – в ДНК хромосом лимфоцитов крови. Эти вирусы размножаются вместе с размножением клеток. В эволюции животных и растений вирусная ДНК может переходить из поколения в поколение, модифицируясь иногда в полезный ген. Геномы человека, животных и растений содержат много участков ДНК, которые попали в хромосомы в результате вирусных инфекций миллионы лет назад и были постепенно инактивированы. Это один из вариантов генетической изменчивости. Такой же способностью внед рять свою ДНК в геномы бактерий обладают бактериофаги. Исследователи освоили этот механизм для внедрения в хромосомы новых генов. Именно таким образом в геном бактерий был «вшит» ген гормона человеческого инсулина, необходимого больным диабетом. В прошлом инсулин для инъекций получали из поджелудочной железы свиней путем очень сложных процедур. Инсулин, получаемый из культур бактерий, намного дешевле, и в настоящее время около 80% больных диабетом получают инъекции трансгенного инсулина.

В 1974 – 1975 гг., когда трансгенная технология была открыта в США, многие ученые предлагали ввести мораторий на исследования в этой области. Но джинна уже выпустили из бутылки. К этому времени наука разработала способ изоляции отдельных генов и групп генов из разных клеток и активно занялась расшифровкой полных геномов различных бактерий, растений, животных, а вскоре и человека. В генетике возникло новое направление «геномика».

Подробности многих интересных трансгенных рекомбинаций невозможно описать по той простой причине, что они засекречены. Дело в том, что генетическая инженерия может работать не только на пользу человеку, но и во вред, создавая суперлетальные формы биологического оружия. Если, например, кишечной палочке добавить не ген инсулина, а ген ботулина, сильнейшего биотоксина, то эта кишечная палочка станет биологическим оружием массового уничтожения. Такое оружие страшнее атомного, так как его легче создать, но практически невозможно уничтожить. Кукуруза, получившая гены устойчивости к гербицидам, доминирует в настоящее время в агробизнесе США. Но если те же гены сверхустойчивости к гербицидам будут внедрены в злостные сорняки, например в пырей, то это может стать катастрофой для сельского хозяйства. Именно поэтому существует система засекречивания биотехнологических методов. В связи с этим понятен протест многочисленных групп и организаций против распространения трансгенных технологий.

Монопольные тенденции в США

В 1970-х годах трансгенная технология позволяла ученым осуществлять многочисленные манипуляции с отдельными генами или группами генов. Геном растений и животных состоит из двойных спиралей ДНК, локализованных в хромосомах. При нагревании в растворах двойные спирали раскручиваются на однонитчатые ДНК, из которых можно «вырезать» отдельные фрагменты – гены. Эти гены можно копировать с помощью ДНК-полимераз. Такой процесс размножения генов, называемый амплификацией, осуществляется в настоящее время особыми приборами. Именно благодаря возможности амплификации ДНК ученым (а при расследовании преступлений – полиции) достаточно иметь ничтожное количество материала, иногда небольшое пятно крови или один волосок, чтобы установить генетический профиль человека. Вирусы имеют особые ферментативные системы, позволяющие им проникать внутрь клеток, внутрь хромосом, а затем встраиваться в ДНК клетки хозяина. Вирус, таким образом, становится частью генома. Он может долго не проявляться. Скрытые, латентные формы вирусных инфекций (герпеса, гепатитов, иммунодефицита и др.) могут длиться месяцы или даже годы, а иногда и всю жизнь. Однако вирусную частицу, размножаемую в культурах клеток, можно инактивировать и присоединить к ней полезный ген, например инсулина, гормона роста, альбумина молока и т. д. После этого такой ген можно внедрить в клетки, в которых этого гена не было. Таким образом получают трансгенный организм, обладающий новыми свойствами. Яйцеклетка коровы, в которую внедряется ген человеческого молочного альбумина, может привести к рождению теленка, который, став коровой, будет давать молоко не только с коровьим, но и человеческим альбумином.

В этот период в США были начаты работы по обширной программе «Геном человека», в которой участвовали сотни лабораторий. На ее финансирование правительство выделило несколько миллиардов долларов. Почти каждую неделю публиковались сообщения об открытии генов разных белков, иногда с аномалиями, объяснявшими природу некоторых генетических болезней и синдромов. Делались многочисленные попытки открытия гена или генов, определяющих продолжительность жизни у разных видов животных.

В условиях фактически монополии США на открытия, изоляцию и амплификацию генов возникла проблема собственности на гены. Имеет ли ученый, открывший и размноживший ген для синтеза гормона X, авторское право (copyright) на этот ген? Может ли он получить патент и собирать гонорары с тех лабораторий, институтов или клиник, которые используют его методику? В прошлом патенты на открываемые природные вещества не выдавались. На пенициллин и другие антибиотики нет патентов, хотя новые оригинальные технологии по их выделению из грибков можно запатентовать. В 1980 г. Верховный суд США, рассматривавший аргументы за и против, разрешил патентовать гены. Конгресс США принял новый «Акт о патентах», позволив ученым, лабораториям и биотехнологическим компаниям получать патенты на генетические компоненты, гены и трансгенные организмы. Эта «продукция» переходила в категорию «интеллектуальной собственности».

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].