Витамания. История нашей одержимости витаминами
Шрифт:
Но хотя эта технология весьма мощная и практически незаменимая, ей тоже приходится отвечать на вызовы нового времени. Во-первых, это медленный процесс, требующий смены нескольких поколений для получения необходимого профиля по микронутриентам (или другим характеристикам). Во-вторых, поскольку вы оперируете сразу цельным геномом опытного растения (а не его отдельными качествами), у вас нет гарантии, что в новом сорте наряду с ожидаемыми свойствами проявятся и совершенно нежелательные. Например, вы можете получить сорт зерна с отличным содержанием нужного вам микронутриента, но в то же время неустойчивого к болезням. В этом случае вам придется возвращаться к исходным сортам растений, и на избавление от ненужного качества могут уйти многие годы.
Пожалуй, важнее всего то обстоятельство, что в некоторых случаях методы традиционной селекции оказываются просто неприменимыми. Например, бананы практически ей не поддаются, так как в тех сортах, которые мы так любим, не образуется жизнеспособных семян. (Те мелкие черные точки, которые мы замечаем в банановой мякоти, являются
264
Полностью развитые семена банана своим размером не уступают семенам дыни. Понятно, что с такими крупными семенами есть банан будет уже не так приятно, поэтому современные сорта представляют собой искусственно выведенные человеком клоны, размноженные методом отростков. В результате практически все сорта бананов генетически идентичны — то есть теоретически какая-то болезнь способна уничтожить плантации бананов по всему миру. Собственно говоря, так уже произошло с популярными в свое время сортами Gros Michel, Fat Michael и Big Mike. В 1960-е годы их буквально смела так называемая панамская болезнь. Те бананы, которые мы едим сейчас, являются аналогом Gros Michel — это сорт под названием «кавендиш».
Federoff, Nina. Mendel in the Kitchen: A Scientist’s View of Genetically Modified Foods. Washington, DC: Joseph Henry Press, 2007, p. 17.
В иных случаях необходимые свойства иногда вовсе не встречаются у этих растений в природе, и селекционерам попросту не с чем работать. Это одна из проблем в селекции риса — зерна, составляющего основу рациона едва ли не половины населения планеты [265] . Именно рис обеспечивает основное количество калорий для жителей таких стран, как Китай, Индия, Камбоджа, Бангладеш, Лаос, Мьянма, Таиланд, Вьетнам и Индонезия, — здесь практически все дети, отнятые от груди, не едят ничего другого [266] . Но к несчастью, как мы уже убедились, белый рис (то есть по-научному внутренняя часть зародыша, эндосперм) заведомо лишен большинства своих микронутриентов, в том числе и бета-каротина.
265
Список из письма Инго Потрикуса, электронная переписка, 7 мая 2013 года.
266
Federoff, Mendel in the Kitchen, p. 2.
Подобно другим витаминам, бета-каротин способствует адсорбции солнечного света и защищает растения от последствий окислительных реакций, происходящих при фотосинтезе. Другие части растения, участвующие в фотосинтезе или выработке энергии, например листья и стебли, производят бета-каротин для своей защиты. Однако эндосперм надежно упрятан в рисовых зернах, ведь это своеобразный топливный бак, единственное назначение которого — обеспечить запас энергии (в форме крахмала) для семени, которому предстоит прорасти. И с точки зрения риса эндосперму вовсе ни к чему запасать бета-каротин. Понятно, что это вполне устраивает растение, но не устраивает человека и даже создает ему проблемы. Те, чей рацион в основном состоит из белого риса, подвергаются риску разнообразных алиментарных нарушений из-за недостатка микронутриентов. В их число входит не только бери-бери, но и угрожающий зрению и жизни авитаминоз А. Хуже того, поскольку нет таких сортов риса, где эндосперм от природы был бы способен вырабатывать бета-каротин, обычные методы селекции не помогут нам вывести зерно, богатое бета-каротином.
А что если найти способ заставить рис синтезировать бета-каротин в эндосперме так же легко, как в листьях? На поиски решения этой необычной задачи отважились Инго Потрикус, профессор из Швейцарского федерального технологического института, и Питер Бейер, профессор Центра прикладной биологии при Университете Фрейбурга в Германии. Потрикус еще в 1980-е годы заинтересовался проблемой обогащенного бета-каротином риса, отчасти во многом из-за своего нелегкого детства в послевоенной Германии, когда ему с братьями приходилось питаться подножным кормом, чтобы не умереть от голода [267] . В 1991 году он начал свою докторскую программу в этой области и вскоре познакомился с Бейером, экспертом по синтезу бета-каротина в нарциссах (именно бета-каротин придает этим весенним цветам такой чудесный солнечный оттенок).
267
Nash, J. Madeleine. Grains of Hope. Time, February 12, 2001; e-mail, Ingo Potrykus, May 7, 2013.
Получив помощь в виде гранта от фонда Рокфеллера, двое ученых вместе взялись за создание технологии использования рекомбинантной ДНК, впоследствии ставшей известной всему миру под названием генной инженерии. Их целью было создать сорт риса, способный синтезировать бета-каротин в эндосперме. В 1999 году после восьми лет напряженного труда и формальной отставки самого Потрикуса (в Швейцарии в шестьдесят пять лет человек по закону обязан уйти на пенсию), ученые публично объявили о том, что их работа увенчалась успехом. Включив в цепь ДНК четыре гена: один — от почвенных бактерий, два — от нарциссов и один — ген-маркер (этот ген используется как универсальный индикатор того, что включение генов прошло успешно), — они вывели сорт риса, эндосперм которого содержал бета-каротин. Он получил свое название благодаря характерному оттенку зерен, окрашенных бета-каротином, — золотой рис.
По признанию ученых, самым удивительным — на грани чуда — обстоятельством оказалось то, что им не пришлось выстраивать полностью измененный путь метаболизма. Растения риса изначально были способны выполнять ряд реакций для синтеза бета-каротина в эндосперме, то есть большинство необходимых для этого генов в рисе уже присутствовали. И задача ученых сводилась лишь к тому, чтобы довести до конца данную цепочку превращений. То есть ученые напоминали строителей, только что приступивших к возведению новой линии железной дороги и обнаруживших, что конечная станция уже стоит на месте и им необходимо лишь восполнить нехватку нескольких участков. И как только эти важные участки оказались на месте (в случае с нарциссами их представлял ген почвенных бактерий), рис начал синтезировать бета-каротин в эндосперме так же успешно, как делал это в листьях.
В 2000 году результаты работы над золотым рисом были опубликованы в Science с комментариями, в которых труд ученых оценивался как «лучшее, что может предложить биохимия сельскому хозяйству» [268] . А журнал Time отозвался статьей под названием «Зерно надежды», в которой создание золотого риса объявлялось «первым убедительным примером зерна, полученного путем генной инженерии не только в интересах фермеров, которые его выращивают, но и в интересах потребителей, которые его едят» [269] . Это случилось вскоре после того, как исследования Альфреда Соммера доказали всему миру, что авитаминоз А может привести не только к потере зрения, но и к смертельному исходу. Следовательно, предотвращение авитаминоза А с помощью биологически обогащенного зерна можно было приравнять к спасению жизни миллионов людей в развивающихся странах. Но, как указывалось в той же статье, золотой рис, едва успев появиться на публике, получил еще одно сомнительное прозвище, — «золото дураков» [270] .
268
Federoff, Mendel in the Kitchen, p. 7.
269
Nash, Grains of Hope.
270
Federoff, Mendel in the Kitchen, p. 7.
Одной из проблем стало относительно низкое содержание бета-каротина в оригинальной версии золотого риса: нужно было съесть очень много такой крупы, чтобы получить достаточное количество для синтеза витамина А. Но еще большей проблемой стало то, что тогда все генетически модифицированные продукты (ГМО) уже получили репутацию франкенфуда {36} . Хуже того, чтобы получить свой золотой рис, Потрикус и Бейер заключили партнерское соглашение с биотехнологической компанией, в современном мире известной под названием Syngenta. Это было вынужденное партнерство, но только благодаря ему ученые получили легальный доступ к десяткам новейших разработок, совершенно необходимых для их исследований, но надежно охраняемых авторскими патентами. Однако даже такого сотрудничества с биотехнологической компанией было достаточно, чтобы поднять волну протеста со стороны активистов — борцов с ГМО.
36
Франкенфуд — еда, приготовленная из генетически модифицированных продуктов. Новое слово, которое стремительно набирает популярность в молодежном сленге. Прим. перев.
Надо признаться, что сама идея создания генетически модифицированных зерновых остается сомнительной с разных точек зрения [271] . Если вы создаете растение, устойчивое к определенным вредителям, например хлопчатник Bt (хлопчатник, который, благодаря генной инженерии, не поддается разрушительному воздействию обычных почвенных бактерий Bacillus thuringiensis и из которого производят до 90 % всего хлопка в США), вы невольно можете дать толчок к появлению новых видов этих самых супервредителей, способных пробиться через защиту генетически модифицированных сортов и требующих новых суперпестицидов. Действительно, повсеместное распространение хлопчатника раундап реди с заложенной в нем устойчивостью к широко известному пестициду раундап (что позволяет вам обрабатывать посевы раундапом, не уничтожая при этом хлопчатник) уже спровоцировало появление новых потенциально опасных сорняков.
271
Из беседы с Маргарет Меллон, членом Союза неравнодушных ученых, в выездном лагере журналистов Knight Food Journalism Bootcamp at MIT в марте 2013 года.