Генетически отредактированные культуры: что полевые испытания могут означать для будущего продовольствия
Анатолий Шуклецов - 01.10.21 (обновлено 01.10.21) За пределами ЕС правила генетического редактирования культур рассматриваются более жестко. Но планы европейских правительств по генному редактированию в сельском хозяйстве позволяют проводить полевые испытания культур, которые имели ДНК сращивания, чтобы подчеркнуть особые свойства, такие как устойчивость к болезням и засухе. За этим последует более широкий обзор правил в отношении генетически модифицированных организмов.
Европейская общественность традиционно скептически относилась к генетическим манипуляциям с едой, но должно ли быть так? Что новые технологии могут предложить сельскому хозяйству? И какие риски? Мы спросили у профессора экологии Саутгемптонского университета Гая Поппи.
Фото: https://cchia.ru/
Что на самом деле представляет собой редактирование генов? Чем он отличается от генетической модификации?
Люди генетически модифицируют растения и животных с тех пор, как мы перестали быть охотниками-собирателями. Это просто способ, которым мы модифицируем гены изменившегося организма.
Случайные мутации происходят в ДНК организмов постоянно. Когда в прошлом появлялась разновидность, которая нравилась фермеру, например, растение томата, которое давало более сочные плоды, они, вероятно, разводили это растение, чтобы гарантировать, что признак передается. Повторяя этот процесс на протяжении поколений, были созданы организмы с большим количеством характеристик, которые нравятся людям. Человеческие руки управляли эволюцией через этот процесс селекции с самого начала земледелия.
Генетическая модификация (ГМ) обычно включает в себя вставку генов в геном растения или животного. Результат может быть аналогичен селекционному разведению, но результаты более быстрые и точные. Генетическая модификация также может создавать характеристики, которые были бы маловероятны при любой форме селекции. Возьмите трансгенные организмы. Это продукты переноса гена из генома одного организма в другой, как ГМ-культура, смешанная с инсектицидными белками, обнаруженными в почвенных бактериях.
Редактирование генов (GE) является результатом более современной технологии, такой как CRISPR-Cas9, которая может быстро, точно и (относительно) дешево редактировать части генома путем удаления, изменения или добавления участков ДНК. Редактирование генов обычно не включает в себя введение генов других видов, но эти методы позволяют довольно сложно контролировать геном организма.
Редактирование генов может направлять эволюцию растений и животных для получения разновидностей, на создание которых при традиционной селекции потребовалось бы много поколений. В результате многие страны пересматривают свои правила в отношении генетически модифицированных организмов (ГМО), чтобы отразить возможности этой новой технологии, используя для выращивания сельскохозяйственных культур, которые нельзя было бы получить с помощью обычного разведения.
Фото: https://east-fruit.com/
Могут ли эти полевые испытания привести к широкому использованию генетически отредактированных культур?
Нет. Текущие предложения позволяют исследователям или пищевым фирмам проводить полевые испытания генно-отредактированных культур с одобрения Министерства окружающей среды, продовольствия и сельских районов (Defra). Стоимость и некоторые препятствия для начала исследований были сняты, но мы все еще ждем нового закона, который будет регулировать более широкое использование редактирования генов. Только тогда мы сможем увидеть продажу генетически отредактированных культур, которые будут рассмотрены агентством Food Standard.
Некоторые могут рассматривать решение Дефры разрешить исследования как одобрение генетически отредактированных культур с черного хода. Другие могут опасаться, что это приведет к более широкому рассмотрению всех генетических технологий, доступных для редактирования растений, животных и даже людей. Более простой процесс утверждения, вероятно, побудит большее количество ученых провести полевые испытания.
Каковы потенциальные преимущества редактирования генов пищевых культур?
Редактирование генов может, например, сделать растения и животных более питательными или устойчивыми к изменению климата. Многие растения содержат антипитательные вещества – вещества, которые ограничивают доступность питательных веществ для человеческого организма во время пищеварения. Редактирование генов может нацеливать и удалять их, делая растение более питательным.
Редактирование генов также может изменить потребности растений в воде, создавая культуры, которым для роста требуется меньше воды. В 2018 году ученые обнаружили, что, изменив экспрессию гена, присутствующего во всех растениях, они могут сделать растения табака на 25% более водосберегающими. Сейчас они тестируют эту технику на пищевых культурах, например, на салате. Идея состоит в том, чтобы сделать посевы более устойчивыми к засухам, которые, вероятно, станут более частыми и суровыми во многих регионах выращивания по мере потепления мира.
Я уже писал об удалении пищевых аллергенов с помощью редактирования генов, эффективно подавляя гены, связанные с аллергенами. IngateyGen, биотехнологическая компания из США, запатентовала процесс производства гипоаллергенных растений арахиса. Компания надеется производить другие растения в рамках партнерства с близлежащим Государственным университетом Фейетвилля. Ясно, что будущее редактирования генов может включать в себя гораздо больше, чем просто повышение урожайности или сокращение использования пестицидов, но его нужно развивать вдумчиво.
Фото: https://genetics-info.ru/
Что вас беспокоит?
Безопасность и воздействие ГМ-продуктов на окружающую среду очень важны, и существуют хорошо разработанные научные процессы для оценки и управления этими рисками. Я действительно опасаюсь, что правительства избегают некоторых реальных проблем, возникающих при редактировании генов, но имеющих отношение к тому, как мы выращиваем продукты питания в будущем, таких как бизнес-модели текущих производителей продуктов питания и насколько доступными будут продукты, подвергнутые генетическому редактированию, особенно для всего мира.
Меня также беспокоят проблемы, которые сложно предсказать. Цивилизация уже полагается на получение большей части калорий из нескольких основных сельскохозяйственных культур, которые составляют долю 1% от общего существующего биоразнообразия. Одно из критических замечаний по поводу ГМ-технологии заключается в том, что она способствует распространению нескольких разновидностей основных сельскохозяйственных культур, также известных как культурные сорта. Это еще больше сужает генетические различия между культурными растениями. Разнообразный геном более устойчив к вредителям, болезням и изменению климата. Неоднократное выращивание лишь нескольких сортов может привести к широкомасштабному неурожаю, как это произошло с сахарным тростником в 1970-х годах.
Редактирование генов могло бы сделать виды сельскохозяйственных культур более разнообразными, если бы оно могло привести к тому, что фермеры использовали бы больше видов и сортов, поскольку редактирование генов становится более доступным и приемлемым. Поскольку CRISPR удешевил эту технологию, редактирование генов можно было бы использовать для улучшения геномов разных сортов и многих различных видов сельскохозяйственных культур, внося некоторое разнообразие в сельскохозяйственные поля.
Но регулирование ГМ-растений и животных сложно, дорого и все чаще рассматривается как препятствие для инноваций как учеными, так и промышленностью. Если упростить регулирование генетически отредактированных культур, это может означать редактирование большего количества видов сельскохозяйственных культур и сортов. Это также позволит диверсифицировать доступ к генно-отредактированным продуктам и количество организаций, предлагающих продукты, не позволяя нескольким крупным корпорациям монополизировать процесс.
Как вы думаете, каким может быть будущее этой технологии?
В прошлом слишком часто люди слышали о научных революциях, которые не принесли результатов. Для того, чтобы все это стало популярным, требуется нечто большее, чем просто умная технология. Вот почему я считаю, что некоторые из более серьезных проблем, связанных с продуктами питания и сельским хозяйством, нуждаются в решении.
Фото: https://glavagronom.ru/
Предложения Defra – это соразмерный способ выйти за рамки существующей системы правил, признавая при этом, что редактирование генов отличается от технологии ГМ, с помощью которой развивались трансгенные организмы. Было бы большим позором упустить эту возможность из-за неправильного ведения дебатов.
Ученые пользуются еще большим уровнем уважения и доверия среди общественности в результате пандемии и успеха нескольких вакцин, некоторые из которых являются продуктами генетической модификации. В вакцине Oxford / AstraZeneca, например, используется аденовирус, тип патогена, вызывающего простуду, который служит средством передачи генетической последовательности в ваши клетки. По сути, этот аденовирус – это ГМО. Важно, чтобы мы поддерживали это доверие, рассказывая общественности о том, чего наука пытается достичь и что мы можем и что не можем сказать, без чрезмерных обещаний или выверенных доказательств.
Накормить мир при одновременном улучшении здоровья людей и планеты непросто и потребует чего-то большего, чем просто странный инструмент из набора сельскохозяйственных инструментов. Необходимы дебаты о еде и сельском хозяйстве, которые могут решить множество проблем, включая редактирование генов. Я согласен с тем, что важно рассматривать редактирование генов само по себе, но это также часть сложной пищевой системы. Редактирование генов может помочь накормить мир в меняющемся климате, но это реально только при обсуждении и рассмотрении этих более широких вопросов. В противном случае мы будем просеивать претензии и встречные претензии, как во время дебатов о GM в 1990-х и начале 2000-х годов, когда две секты спорили и спорили, а не исследовали, что людям нужно от продовольственной и сельскохозяйственной системы.
Комментарии