Ни одна клетка никогда не сможет использовать всю информацию, содержащуюся в ДНК. Клетки разделяют работу между собой - они специализируются. Клетки мозга не станут вырабатывать инсулин, клетки печени не будут производить слюну, так же как и кожные клетки не станут строить костную ткань.
То же происходит и с растениями: корневые клетки не вырабатывают зеленый хлорофилл, так же как и листья не производят пыльцу или нектар. Более того, процесс проявления генов (реализации заложенной в них информации, выражающейся в синтезе соответствующих белков) зависит от возраста: в молодых побегах не проявляются гены, связанные с созреванием плодов, и у взрослых людей обычно не вырастают новые зубы (хотя известны и исключения из этого правила).
В целом, регуляция генов во многом зависит от среды, в которой находится клетка, а также связана со стадиями развития организма. Так что, если бы мы захотели, чтобы листья мака выработали красный цвет лепестков, нам бы не удалось достичь этого традиционными методами селекции, несмотря, на то, что у листьев есть вся необходимая “генная” информация. Существует барьер, предотвращающий покраснение листьев. Этот барьер может быть обусловлен двумя причинами:
- “Красный” ген во всех клетках листьев недоступен для сигнальных активирующих молекул.
- Клеткам листьев не требуется красный цвет, и они не посылают сигнал РНК копировать информацию. Поэтому сигнальная молекула с запросом не причаливает к “красной” сторожевой башне, чтобы активировать ген.
Нетрудно догадаться, что существует способ обманывать растение и заставлять его краснеть, даже против собственной воли. Мы можем активировать красный ген, как Троянского коня, спрятанного за сторожевой башней другого гена. Но для того, чтобы достичь этого, нам придется разрезать гены и склеивать их по-иному. Вот здесь и прекращается селекция – и начинается генная инженерия.
Генная инженерия
Генная инженерия (ГИ) занимается тем, что берет гены и части ДНК одного вида, например, рыбы, и пересаживает их в клетки другого, например, помидора. Для этого ГИ располагает набором различных технологий для того, чтобы разрезать ДНК произвольно или в определенных участках гена. Выделив сегмент ДНК, можно его изучать, размножать или склеивать с ДНК иных клеток и организмов. ГИ позволяет преодолеть межвидовые барьеры и перемешивать информацию между абсолютно не связанными между собой видами: например, можно переселить в клетки помидоров ген, кодирующий белок, препятствующий замерзанию тканей рыбы, или в клетки клубники - ген бактерий, кодирующий смертельный для насекомых токсин, можно гены человека пересадить свинье, чтобы она лучше росла.
Однако тут генетики сталкиваются с проблемой: ген рыбы не будет работать в помидоре до тех пор, пока он не будет снабжен промотором с сигнальным флажком, который бы узнали сигнальные молекулы и ферменты клеток помидора. И эта контрольная последовательность генов должна быть либо цепочкой помидора, либо - очень схожа с ней. Многие ученые и компании не уделяют этому большого внимания и даже не задумываются о необходимости найти нужный томату промотор, так как потребовались бы годы, чтобы понять внутренние связи в клетке и процесс внутриклеточной регуляции. Чтобы избежать многих экспериментов и корректировки, большая часть ГИ-растений производится с помощью вирусных промоторов. Как известно, вирусы – очень активные элементы. Ничего, или почти ничего, не может остановить их, стоит им найти новую жертву, вернее, хозяина. Они тут же встраивают свою генетическую информацию в ДНК клетки хозяина (например, человека), размножаются, заражают соседнюю клетку и множатся снова. Это возможно, поскольку вирусы выработали очень сильные промоторы, которые заставляют клетку-хозяйку постоянно “читать” эти промоторы и производить белки вируса. Если просто взять сигнальный элемент (промотор) вируса растения и поместить его в начало информационного блока гена рыбы, то получится комбинированный ген рыбы и вируса (генно-инженерная конструкция), который можно заставить работать в растении, когда (и если) будет нужно.
Быть может, все это звучит просто великолепно, да вот только остановить это процесс абсолютно невозможно – его не выключить.
Само растение больше не имеет права голоса в процессе работы нового гена, даже когда это постоянное принудительное производство “нового” продукта и ослабляет растение и ухудшает его рост и развитие.
К тому же теория расходится с реальностью. Довольно часто, без видимых причин, новый ген активно действует только какое-то время, а потом вдруг “замолкает”. Но предугадать это совершенно невозможно.
Хотя последняя стадия пересадки нового гена в высший организм часто и провозглашается очень точной и тонкой, она довольно плохо разработана, и ей явно недостает точности и предсказуемости. “Новый” ген может оказаться где угодно, рядом с любым геном или даже внутри него, мешая его функционированию и регуляции. Если же “новичок” попадает в несчитываемые участки ДНК, он может помешать регуляции работы целого блока генов.
Он также может заставить активно работать несчитываемые участки ДНК.
Часто ГИ не только использует информацию одного гена и помещает ее за промотором другого гена, но также берет кусочки других генов и других видов. Хотя весь процесс нацелен на улучшение воспроизводства и функционирования “нового” гена, он является вмешательством в ход нормальной жизнедеятельности клеток, последствия которого трудно предсказать.
В чем проблема генной инженерии?
ГИ – это наука из пробирки и в основном применяется для производства продуктов питания. Ген, исследуемый в пробирке, может показать лишь, за что он отвечает и как ведет себя именно в этой пробирке. Он не расскажет нам о своей роли и поведении в организме, из которого мы его извлекли, или о том, как он поведет себя там, куда мы намереваемся его пересадить. Гены красного цвета, переселенные в цветки петунии, не просто вызвали изменение цвета лепестков, но вызвали снижение плодородности и изменили рост корней и листьев растения. Лосось, в которого поместили ген гормона роста, не только вырос слишком большого размера и слишком быстро, но и стал зеленым, а также имел проблемы со здоровьем. Это непредсказуемые побочные эффекты, называемые в научной терминологии плейотропными (то есть эффекты действия одного и того же гена на разные признаки).
Мы также очень мало знаем о том, что ген (или в данном случае любая из его цепочек ДНК) может вызвать или чему помешать, в зависимости от места проникновения в нового хозяина (растение или животное). Это открытые вопросы, касающиеся эффектов положения. Так же нет ответа и на вопросы о замолкании и неустойчивости гена.
Как мы можем быть уверены в том, что генетически модифицированное растение, употребляемое нами в пищу, не станет вдруг производить новые токсины и аллергены или не повысит уровень скрытых токсинов? А что же с пищевой ценностью? И каково будет воздействие на окружающую среду и дикую природу? Все эти вопросы крайне важны, но ответа на них до сих пор нет.
Каким образом ген можно переселить в другую клетку
Существует несколько способов переместить ген из А в Б или изменить растение с помощью “нового” гена. ВЕКТОР – это транспорт, который может переместить ген в нового хозяина, или скорее в ядро клетки-хозяйки. В роли векторов обычно выступают плазмиды бактерий или вирусы. Другой способ – это так называемая технология стрельбы, или “био-баллистика”, когда группу растительных клеток слепо бомбят большим количеством крошечных частиц в генной оболочке в надежде, что удар попадет в цель где-то в районе ДНК клетки.
Консолидация индустрии “наук о жизни”
В девяностые годы нашего века фармакологические и сельскохозяйственные компании слились и объединились в так называемую промышленную консолидацию. В результате появилась “Индустрия жизни”, в которой эти огромные транснациональные компании имеют самые большие объемы продаж пестицидов, медицинских препаратов, семян, продуктов питания.
Капитал, образовавшийся в результате слияний и приобретений этой индустрии, в 1998 году составил два триллиона долларов, на 50% больше, чем в 1997 году. Сейчас транснациональные компании владеют, по крайней мере, двумя третями мирового рынка.
По данным на 1995 год, из ста наиболее мощных мировых экономических систем 48 являются транснациональными корпорациями, 52 - национальными экономиками.
Химическая история
Многие корпорации, занимающиеся сейчас биотехнологиями, изначально были крупными химическими компаниями. Например, Monsanto была четвертой крупной химической компанией в США. Hoechst (Германия) открыла свой химический филиал Celanese в 1998 году, объявив в конце того же года об объединении с Rhone Poulenc. В результате появилась компания Aventis, самая крупная компания, занимающаяся “наукой о жизни”. DuPont (США), до последнего времени самый крупный производитель химии, объединился в 1998 году с Pioneer Hi-Breed (США), самой крупной в мире компанией по производству семян.
Выбор не в пользу химии – это стратегический шаг, сделанный для того, чтобы избежать нестабильности. Транснациональные компании представляют этот свой шаг как действия во спасение окружающей среды, говорят о решении проблемы голода в странах третьего мира и увеличивающейся заболеваемости людей, используя красивый термин “наука о жизни”. Однако, по сути, эти компании продолжают производить различную “химию”, включая растения, которые вырабатывают пестициды внутри собственных клеток. Видимо, слово “биотехнология”, более точно характеризующее род занятий этих компаний, звучало отпугивающе.
Корпорации, переориентировавшись в 1990 году на работу в сфере “наук о жизни”, не изменили схемы, по которой они привыкли работать, сохранив прежнюю технологическую базу, продолжая работать в том же производственном секторе: с сельскохозяйственными и фармацевтическими предприятиями.