Природа рисков для здоровья человека и окружающей среды, связанных с генетически модифицированными организмами

Для лучшего понимания природы рисков, связанных с ГМО, уместно вкратце напомнить, что из себя представляют генетически модифицированные организмы и чем они отличаются от обычных, «немодифицированных». В Картахенском протоколе по биобезопасности содержится следующее их определение: «живой измененный организм» означает любой живой организм, обладающий новой комбинацией генетического материала, полученной благодаря использованию современной биотехнологии (Картахенский протокол по биобезопасности, статья 3). Типичная «новая комбинация генетического материала, полученная с помощью современной биотехнологии», показана на рисунке 3.1.

Таким образом, какой-либо трансгенный сорт растения отличается от исходного только тем, что в его генетическом материале к 25— 30 тысячам существующих генов добавлен относительно небольшой фрагмент ДНК, в котором записана информация об одном-двух новых генах и их регуляторных элементах. Активность этих добавленных генов в организме выражается в биосинтезе одного-двух новых для организма протеинов (ферментов или структурных белков). Поскольку генетическая инженерия может оперировать любыми генами, существующими в природе, а не только генами от организмов, состоящих в эволюционном родстве с отдельными видами культурных растений, как это делается в традиционной селекции, то продукты привнесенных генов (ферменты, протеины) могут выглядеть в генетически модифицированном организме как необычные, несвойственные, чужеродные для данного вида, которые в природе у него не встречаются. Соответственно именно продукты трансгенов являются наиболее существенными, осязаемыми факторами рисков, связанных с ГМО.

С уверенностью можно утверждать, что это не относится к добавленному фрагменту ДНК, так как строение наследственного материала у всех организмов на нашей планете универсально. И у человека, и у животных, растений, грибов, бактерий и вирусов он устроен одинаково: речь идет о полимере, состоящем из двух связанных цепочек чередующихся в различном сочетании четырех нуклеотидов. Сама по себе ДНК в чистом виде является абсолютно безопасным для человека продуктом. На протяжении всей жизни человек ежедневно потребляет его без какого-либо ущерба для своего здоровья.

Что касается рекомбинантных протеинов, то не во всех ГМО они являются абсолютно чужеродными, несвойственными для определенного вида соединениями. Во-первых, существует достаточно большая группа трансгенных сортов растений, которые получены благодаря генетическим манипуляциям с их собственными генами (томаты с удлиненным периодом хранения, соя, рапс с улучшенным составом масла, картофель с улучшенным качеством крахмала, кофе без кофеина, табак без никотина и другие, см. табл. 2.1).

Во-вторых, многие весьма отдаленные в эволюционном плане организмы имеют большое количество идентичных путей метаболизма, и соответственно состав и строение ферментов, которые обеспечивают их реализацию, также идентичны. В качестве примера можно привести упомянутый выше фермент EPSPS, который является ключевым в биосинтезе ароматических аминокислот у всех растений, грибов, бактерий. Бактериальный EPSPS, образующийся у трансгенной сои, толерантной к гербициду глифосату (Раундап), вполне успешно выполняет соответствующие функции в растительном организме после обработки растений гербицидом, когда свой, растительный EPSPS сои дезактивирован. Однако при оценке безопасности таких близких по функциональной активности генов следует обращать внимание не столько на сам белок—продукт трансгена, сколько на возможное изменение отдельных путей метаболизма трансгенного растения из-за повышения концентрации одного из их компонентов. В случае с тем же EPSPS при оценке безопасности генетически модифицированной сои принималось во внимание, что этот фермент катализирует реакцию, не лимитирующую конечную скорость синтеза ароматических аминокислот, поэтому, как и ожидалось, показатели их синтеза у ГМО не отличались от таковых у исходных растений.

В-третьих, последние научные данные, полученные в результате изучения строения генетического материала человека, некоторых животных и растений, существенно расширили наши представления о сходстве и отличиях генов разных систематических групп и вероятности их переноса от одной отдаленной систематической группы к другой (горизонтальный перенос генов). Оказалось, что в геноме уже знакомого читателям растения арабидопсис присутствует около сотни генов человека, в том числе таких, как ген рака молочной железы! Почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens регулярно переносит часть своих генов в растения, вызывая у них образование опухоли — корончатый галл. Это абсолютно естественный, Богом данный процесс, который с успехом используют и генные инженеры. Подобных примеров можно привести очень много.

Таким образом, то, что делают генетики, ни в коей мере не противоречит законам природы. Обмен генетической информацией между отдаленными видами в ней происходит постоянно. В отдельных случаях для этого требуются миллионы лет, а в некоторых (агробактериальная трансформация) это может происходить ежедневно и ежечасно. Тем не менее, любой ученый, планируя добавить растению, микробу или животному какой-либо новый ген, должен тщательно изучить сам этот ген, а также продукт его активности и убедиться в их безопасности.

Вторая основная группа рисков связана с самим фактом вставки трансгенов в генетический материал организма. Есть основания полагать, что встраивание трансгенов происходит случайным образом, то есть они могут встроиться практически в любую область молекул ДНК, содержащихся в трансформируемой клетке: в любую хромосому, любую часть хромосомы, если речь идет о высших организмах. Чем это чревато? Прежде всего, тем, что привнесенный ген может затронуть область ДНК, которая кодирует структуру или регуляторные элементы какого-либо гена модифицируемого организма (рис. 3.2). Вероятность этого события в целом не так велика, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что генетический материал высших организмов устроен таким образом, что собственно генами и их регуляторными элементами занято менее 10% длины молекулы ДНК, что, как полагают, повышает стабильность, устойчивость молекулы ДНК к внешним воздействиям. Это означает, что гены на молекуле ДНК расположены не плотно один за другим, как кадры на кинопленке, а через большие промежутки, занятые некодирующими последовательностями нуклеотидов. Более того, даже в пределах кодирующих последовательностей генов (то есть той области молекулы ДНК, в которой записана информация о последовательности аминокислот в белке—продукте гена) имеются области, так называемые интроны, которые также не несут никакой генетической информации. Они вырезаются входе «созревания» молекулы информационной РНК, образовавшейся при транскрипции гена.

Тем не менее, вероятность того, что трансген может встроиться в область ДНК, уже занятую другим геном, все же существует. Если при этом будет затронута область, кодирующая структуру поврежденного гена (стрелка 1 на рис. 3.2), то в результате продукт данного гена образовываться не будет. Этот ген как бы распадается на две неполноценные части: одна, передняя, имеет элементы, необходимые для начала транскрипции (образования информационной РНК), но не имеет терминальной последовательности, другая, задняя, имеет только терминальные элементы. К тому же обе части кодирующей области являются неполными. Очевидно, что аналогичный результат будет иметь место и в случае повреждения промотора или терминальных последовательностей. Если затронутый ген выполняет какую-то важную функцию в организме, то отсутствие его продукта может иметь весьма печальные для него последствия, вплоть до потери жизнеспособности. Понятно, что до уровня коммерческого сорта генотипы с поврежденными генами дойти не могут.

Если в процессе встраивания будут затронуты другие регуляторные элементы — энхансеры («усилители» активности генов) или сайлэнсеры («замедлители»), то это может привести к изменению активности затронутых вставкой генов. Сорта растений, образующие какие-либо токсичные соединения (например, соланины картофеля) в концентрациях, безвредных для здоровья человека, в результате генетической модификации способны усилить их синтез до уровня, превышающего предельно допустимые значения. Такие генотипы уже становятся опасными для здоровья.

Наконец, третья основная группа рисков, связанных с ГМО, основана на неблагоприятных эффектах, вызванных переносом трансгенов другим организмам: вертикальным переносом генов от ГМО диким сородичам культурного вида или горизонтальным переносом генов, например селективных генов устойчивости к антибиотикам от генетически модифицированного растения микроорганизмам пищеварительного тракта. Здесь все понятно: гены и их продукты, безобидные у ГМО, могут оказаться весьма опасными в другой генетической и экологической среде. Так, приобретение болезнетворными бактериями пищеварительного тракта устойчивости к антибиотикам может существенно затруднить лечение болезней, которые они способны вызывать.