Что такое трансгенный картофель
Когда мы говорим об «обычном» картофеле, то, как правило, подразумеваем существующие сорта. Однако не будем забывать, что все они выведены человеком и в природе не встречаются.
Предки культурного картофеля произрастают в Южной Америке и мало похожи на то, что мы привыкли видеть на наших полях и огородах. Клубни у «дикарей» значительно мельче, да к тому же они совсем невкусные. Зато они отличаются высокой устойчивостью к болезням и вредителям, к засухе и перепаду температур и т. д. Одним словом, дикий картофель — более живучий. Чтобы получить культурный картофель, человек на протяжении тысячелетий отбирал самые урожайные и вкусные формы, скрещивал их между собой, пока не добился желаемого результата.
и результат
После того как картофель приобрел нужные человеку свойства, возникли новые проблемы. Картофельные поля приманивают полчища вредителей и возбудителей болезней. Химические препараты, применяемые для защиты растений, — угроза экологии. И теперь ученые всего мира работают над выведением новых, устойчивых сортов, не нуждающихся в такой защите. Только ускорив процесс селекции, можно выиграть битву против «плохишей». Но как это сделать?
Головокружение от успехов
Давно известно, что посторонние гены могут попасть в растения не только при опылении. Например, довольно распространенная в природе агробактерия (Agrobacterium tumefaciens) способна внедрять в растительную клетку участки своих генов, что приводит к образованию опухолей на растениях. Это так называемый «природный генный инженер». Ученые решили использовать агробактерию для внедрения в растение полезных генов. Такой перенос генов из других растений, бактерий или дрожжей в культурные растения назвали трансформацией. По мнению многих ученых, данная технология не более опасна, чем широко проводимые в прошлом веке селекционные воздействия на растения изотопами или «химией». Какие же именно признаки решено было поменять? Устойчивость к колорадскому жуку. Полосатые жуки и их личинки снижают урожай нашего «второго хлеба» на 30–40%. Для борьбы с ними наряду с химическими инсектицидами уже полвека (с 1951 г.) используют биологический препарат Bacillus thuringiensis (Bt). Ученым удалось встроить в хромосомы картофеля ген бактерии Вt s. tenebrionis. Такой картофель сам борется с колорадским жуком, поскольку его листья вырабатывают особый белок, способный распадаться в желудке колорадского жука (или его личинок) на ядовитые составляющие, что приводит к гибели вредителя. Самое ценное состоит в том, что данный белок «не работает» в желудках других насекомых. Никакие мухи или бабочки не пострадают, если им вдруг захочется полакомиться картофельной ботвой. Не вреден этот белок и для человека (ведь мы не питаемся картофельными листьями, да и отряду жесткокрылых совсем не родственники).
Устойчивость к болезням. Во всех животных и растительных организмах, включая картофель, есть гены, отвечающие за «производство» специальных защитных белков, которые защищают растения от грибных болезней. При встраивании «защитного» гена в хромосомы картофеля можно повысить устойчивость уже существующих сортов к фитофторозу, ризокто-ниозу, макроспориозу, сохранив при этом их урожайность и вкус. Чтобы повысить устойчивость растения к вирусам, ему добавляют гены защитных оболочек вирусов — при проникновении в такой картофель вирусы «не работают».
Шесть ГМ-страшилок
Как у любого открытия, у трансгенных технологий есть и сторонники, и противники. Противники генной инженерии предъявляют трансгенным растениям следующие обвинения.
1. Трансгенные растения переопылятся с сорняками и возникнут суперсорняки, которые вытеснят всю остальную растительность.
Конечно, возможность переопыления абсолютно исключить нельзя. Однако многочисленные исследования показывают, что сельскохозяйственные растения почти никогда не дают жизнеспособного потомства от переопыления с дикими растениями. Для картофеля переопыление с близкородственными сорняками практически невозможно из-за несовпадения числа хромосом (у культурного картофеля хромосом в 2 раза больше, чем у диких форм). Вряд ли стоит опасаться, что, приобретя один-единственный новый ген, культурное растение вдруг переопылится с сорняками.
2. От трансгенного растения ген устойчивости к антибиотикам может перейти в бактерии кишечника человека. И тогда мы не сможем лечиться антибиотиками.
Действительно, нельзя исключить такой ситуации. Но даже если человек не сможет применять для своего лечения канамицин, в запасе останутся другие действенные антибиотики.
3. При трансформации используются участки вируса, а это может быть опасно для человека.
В самом деле, биологи используют кусочек «капустного» вируса. Однако что в этом страшного? Сейчас 50% всей выращиваемой человеком цветной и 10% кочанной капусты инфицировано вирусом мозаики. При этом всего в одной инфицированной капустной клетке содержится около 100 тысяч (!) копий вируса. И мы все это едим, причем довольно часто — в сыром виде. Однако науке неизвестны случаи, чтобы растительный вирус вызвал заболевания у человека.
4. Выращивание ГМ-сортов может уменьшить биологическое разнообразие культурных растений.
В качестве возражения можно привести тот факт, что трансгенные сорта создают из различных сортов картофеля, и они лишь увеличивают его разнообразие.
5. ГМ-растения нарушат естественный баланс в мире растений и животных.
На сегодняшний день получено очень много доказательств того, что ГМ-растения не ухудшают, а улучшают природные сообщества. На полях с трансгенными растениями уменьшается количество вредителей и питающихся ими хищных насекомых и пауков, в то время как все остальные бабочки и пчелы чувствуют себя прекрасно, а численность певчих птиц возрастает.
6. Трансгенные растения могут быть супераллергенными.
После введения в хромосому полезного гена ученые проверяют, что изменилось в растении, не появилось ли у него канцерогенных, мутагенных, аллергенных или токсических свойств. Если в растение привнесен ген устойчивости к насекомым — вредителям, исследуют безопасность данного растения для людей, насекомых и других организмов (птиц, рыб, млекопитающих). Таковы международные нормы, соблюдение которых контролируют соответствующие департаменты стран-производителей. За все время подобных исследований ни у одного из сотен разрешенных трансгенных растений не обнаружено никаких нежелательных свойств. Вместе с тем самые обычные (не трансгенные) культурные растения часто содержат ядовитые и аллергенные вещества. Например, обычную картошку тоже можно причислить к «ядовитым» растениям, так как в ней содержатся токсичные гликоалкалоиды — соланин и хаконин. Особенно много ядовитых веществ содержат поврежденные или позеленевшие клубни.
Как создают трансгенный картофель
- С помощью бактерий. Используют природную способность Agrobacterium tumefaciens встраивать свою ДНК в геном растения. В лаборатории этот механизм «подкручивают», чтобы бактерия перенесла нужный ген в клетки картофеля.
- Бомбардировка частицами. В этом случае в генетический материал «зашивают» в микроскопические вольфрамовые пули, которыми «стреляют» в клетки растения.
- Другие подходы. К ним относятся трансфекция протопластов полиэтиленгликолем и микроинъекции.
Какие свойства придают трансгенному картофелю
- Устойчивость к колорадскому жуку. Часто используют ген бактерии Bacillus thuringiensis (Bt-ген). Он кодирует белок, токсичный для насекомых, который разрушает их хитиновый покров.
- Устойчивость к гербицидам. Например, ген устойчивости к глифосату («Раундап») позволяет фермерам обрабатывать поля этим гербицидом, уничтожая сорняки, не повреждая саму культуру.
- Устойчивость к болезням. Вводят гены, которые повышают сопротивляемость картофеля фитофторозу, альтернариозу, ризоктониозу и другим патогенам.
- Устойчивость к стрессовым условиям. Например, к низким температурам или жаре.
- Защита от вирусов. Иногда вставляют ген белка оболочки вируса, чтобы растение само вырабатывало защиту.
- Производство ценных веществ. Есть разработки по созданию картофеля, который синтезирует белки, например, казеин (основной белок коровьего молока) для производства молочных продуктов.
Важные нюансы
- Вегетативное размножение. Картофель размножают клубнями, а не семенами. Это важно, потому что при обычном половом размножении трансгенные гены могли бы «размыться». При вегетативном размножении, если признак был успешно закреплён, он сохраняется у потомства.
- Безопасность. Перед тем как сорт разрешат выращивать и продавать, его тщательно тестируют на безопасность для человека и окружающей среды.
- Регулирование. В разных странах правила сильно отличаются. Например, в России одобрены к применению несколько линий трансгенного картофеля, устойчивых к колорадскому жуку.
