Александр Панчин «Сумма биотехнологии»
Укорот в изложении Анастасии Кожары
Александр Панчин — биолог и научный журналист, один из самых известных сегодня популяризаторов науки. Книга «Сумма биотехнологии» удостоена премии «Просветитель» за 2016 год.
Эта книга посвящена генной инженерии. Говоря на такую горячую тему, автор неизбежно сталкивается с множеством мифов и предрассудков. Подзаголовок книги «Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей» — как раз об этом.
Генетическая модификация — это пресловутая ГМО. Почему же люди так боятся ГМО? Может быть, потому, что они просто не знают, что это такое, а неизвестное всегда пугает? Может быть, если людям объяснить, как работает генная инженерия, то пусть и не все, но хотя бы некоторые немного успокоятся.
Панчин рассказывает, как работают механизмы наследования и что происходит с организмом при генной модификации. И делает это ярко и иронично.
Название книги отсылает к вышедшей 60 лет назад книге Станислава Лема «Сумма технологий». Панчин приводит слова великого мыслителя, имеющие прямое отношение к генной инженерии: «Из двадцати аминокислотных букв Природа построила язык “в чистом виде”, на котором выражаются — при ничтожной перестановке нуклеотидных слогов — фаги, вирусы, бактерии, а также тираннозавры, термиты, колибри, леса и народы… Стоит научиться такому языку — языку, который создает философов, в то время как наш язык — только философию».
Панчин пишет: «В своих произведениях Лем предвосхитил зарождение генной инженерии за многие десятки лет до появления этого метода искусственного редактирования жизни. Сегодня мы многое знаем про этот язык природы, и я думаю, что было бы хорошо, если бы все мы научились говорить на нем или хотя бы его понимать».
В своей книге Панчин делает попытку научить нас понимать этот язык Природы.
Всюду ГМО
Обычно, когда говорят о ГМО, имеют в виду «генно-модифированные продукты». Это такие продукты питания, которые получены из генно-модифицированных растений, например сои или кукурузы. Но на самом деле ГМО окружает нас со всех сторон.
Генетически модифицированные микроорганизмы производят инсулин, без которого не могут жить люди, страдающие диабетом. Канадская фирма Nexia вывела коз, в геном которых был встроен ген белка паутины, и показала, что молоко этих коз можно использовать для получения материала под названием биосталь, которая прочнее металла. В Японии изменили геном шелкопряда, и его шелк с примесью белков паутины оказался прочнее и эластичнее обычного: он отлично подходит для хирургических нитей. Генно-модифицированные козы дают молоко, богатое антибактериальным белком лицозимом. Такое молоко может защитить детей от инфекций желудочно-кишечного тракта.
В основе всех генно-инженерных технологий лежит генетический материал, созданный природой за миллиарды лет эволюции. Мы берем ДНК и делаем попытку ее изменить, чтобы приспособить микроорганизм, растение или животное для наших целей.
Мы создаем продукты питания, которые снижают риск заболеваний. Создаем полезные бактерии, которые защищают нас от опасных инфекций. Создаем гипоаллергенные продукты. Мы изменяем животных, чтобы улучшить экологическую обстановку и спасти людей от голода. ГМО-растения позволяют увеличить урожайность и сократить площади, отданные под сельскохозяйственные культуры. Мы создаем и такие культуры, которые могут сами бороться с вредителями и сорняками, и нам уже не нужны инсектициды и пестициды.
Другое направление генной инженерии — это генная терапия. Она возможна благодаря горизонтальному переносу нужных копий гена в клетки человека, например при помощи видоизмененных вирусов. Благодаря генной терапии мы уже умеем лечить некоторые формы слепоты, иммунодефицита и рака. А в будущем, если ученым позволят продолжать исследования, можно добиться радикального увеличения продолжительности жизни.
Продукт генной инженерии по сути не отличается от продукта селекции. Но генная модификация работает и быстрее, и безопаснее. В процессе селекции гены изменяются непредсказуемо и могут дать опасный побочный эффект. Раньше о таких побочных эффектах всегда узнавали неожиданно, часто уже после того, как кто-то пострадал. Сегодня мы можем прочесть геном и узнать о вредной мутации заранее. При селекции поиск идет вслепую. Мы снова и снова скрещиваем уже известные виды организмов и пытаемся предсказать, что получится. При редактировании генома человек контролирует и положительные, и отрицательные эффекты каждого изменения.
Но мы все равно боимся генной инженерии. Возражений против нее очень много — от совершенно безумных до относительно обоснованных. И Александр Панчин последовательно разбирает все аргументы оппонентов.
«Натуральные продукты не содержат генов!»
Война с ГМО сегодня выходит далеко за рамки разумного. В 2000 году ученые пытались создать генно-модифицированный рис, богатый бета-каротином. Он очень нужен организму человека, чтобы производить витамин А. Во многих странах дети страдают от недостатка витамина А. Без него человек может ослепнуть.
В 2005 году ученые получили модифицированный рис с увеличенным в 23 раза содержанием бета-каротина. А в 2013 году поля этого риса уничтожила на Филиппинах группа борцов с ГМО. Посевы были предназначены для исследований, а не для продажи. Противники ГМО не позволили даже изучить новый продукт, об опасности или безопасности которого еще ничего не было известно. А ведь именно на Филиппинах люди страдают от нехватки витамина А. Генно-модифицированный рис предназначался для мелких фермеров в бедных странах. При этом поля уничтожили не фермеры, а городские жители.
На сайте Аналитического центра Юрия Левады был задан вопрос: «Верно ли, что обычные растения не содержат генов, а генетически модифицированные — содержат?» Правильный ответ — «Нет, неверно» — дали только 29% опрошенных.
Похожие результаты в 2015 году опубликовал факультет сельскохозяйственной экономики Университета штата Оклахома. В этом опросе 80% американцев выступили за обязательную маркировку продуктов, содержащих ДНК.
Страх тесно связан с невежеством. При этом маркировка снижает продажи и практически не помогает потребителю разобраться в составе продукта. Сама надпись «ГМ-модификация» вообще-то ни о чем не говорит. Генная модификация может быть какой угодно.
В основе страха перед ГМО лежит натуралистическое представление, что продукты «естественного» происхождения лучше «искусственных». Пользуясь этим, производители «органических продуктов» спокойно повышают цены, не опасаясь снижения продаж.
«Натуральные органические продукты» часто становятся причиной пищевых отравлений. В естественной среде прекрасно себя чувствуют кишечная палочка, листерия, шигелла, стафилококк, норовирусы, энтеровирусы, ротавирусы, патогенная амеба, аскарида и множество других не слишком полезных микроорганизмов.
В 1996 году натуральными соками компании «Одвалла» (Odwalla) отравились 67 человек, один из которых умер. Причина — патогенный штамм кишечной палочки. Сок производили без пастеризации (нагревания жидкости) и рекламировали как «натуральный продукт».
В 2011 году в Германии из-за кишечной палочки почти четыре тысячи человек получили пищевое отравление. Пятьдесят три — умерли. Источником инфекции была органическая ферма.
К счастью, ученые могут проверить наличие вредоносных микроорганизмов и опасных мутаций в любых продуктах — и в органических, и в генно-модифицированных. И дать свое заключение. Но при этом они будут использовать методы генной инженерии. Других инструментов у них нет.
Режем по геному
Особенно важны методы генной терапии для лечения человека. Есть такие заболевания, которые никакими другими методами или лекарственными препаратами излечить нельзя. Это, например, ВИЧ-инфекция. Сегодня ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) научились сдерживать, но не излечивать. Антиретровирусная терапия подавляет вирионы ВИЧ в крови человека. Но если прекратить принимать лекарства, болезнь возвращается.
ВИЧ встраивается прямо в геном клетки и размножается при ее делении. Но существует метод, который в принципе позволяет излечить ВИЧ. Это CRISPR/Cas технология. Когда писалась книга Панчина, этот метод еще не был настолько знаменит, как сегодня. Но чуткий исследователь сумел высоко оценить важность CRISPR/Cas.
ДНК содержит ген, кодирующий белок CCR5. Белок синтезируется, в частности, Т-лимфоцитами, которые играют важную роль в иммунной системе человека. При нормальной работе белка именно он позволяет ВИЧ зацепиться за мембрану и проникнуть в клетку. С помощью CRISPR/Cas мы можем так отредактировать ген CCR5, что белок сломается. Но как раз в этом случае мы и хотим, чтобы он сломался. Тогда ВИЧ не сможет проникать в клетку, размножаться и погибнет. Проблема всего лишь в том, что надо отредактировать ДНК у всех Т-лимфоцитов, коих миллионы.
Но в единичных случаях удается доставить мутацию во все нужные клетки. Например, при пересадке красного костного мозга могут полностью измениться все клетки крови человека. Больной, которого называют «берлинский пациент», страдал СПИДом и лейкозом. Ему выполнили трансплантацию костного мозга, а в качестве донора подобрали носителя мутации белка CCR5. В результате берлинского пациента вылечили сразу и от лейкоза, и от ВИЧ. Это почти чудо. Но ученые считают, что это только начало.
Бессмертие
Больше всего генная инженерия вдохновляет потенциальной возможностью достичь бессмертия. Сейчас это невозможно. Но чем быстрее пойдет развитие технологий, тем больше у нас шансов радикально продлить жизнь человека.
Человек берет биотехнологии из природы. Многие методы генной инженерии были «подсмотрены» у живых организмов и вирусов. Поэтому ученые постоянно исследуют геномы живых организмов с аномально большой продолжительностью жизни и способностью к регенерации.
Успешные эксперименты по продлению жизни уже проводились на грызунах и круглых червях. Регенерация нередко встречается в природе. Фрагменты тела плоского червя планарии превращаются в целый организм. Кольчатые черви могут отрастить половину тела. Морские звезды отращивают потерянные лучи, а некоторые рыбы восстанавливают поврежденную сердечную мышцу.
Подходя к концу своего рассказа, Панчин снова цитирует Станислава Лема. Великий фантаст писал: «Дальнейшие шаги ведут к появлению существа, устроенного, может быть, куда гармоничнее, гораздо лучше переносящего удары и беды, чем человек… Гораздо более всестороннего, разумного, ловкого, долговечного, а в пределе — даже бессмертного благодаря периодической замене сработавшихся органов».
Панчин считает, что это не только фантастика. Хотя наука сегодня еще далека от создания такого удивительного существа.
Заинтересовались книгой и хотите прочесть целиком? Скачайте бесплатно на Всенауке.