— Известно, что генетические вставки, об опасности которых давно говорят противники ГМО, есть и в натуральных продуктах. Когда ученые обнаружили это впервые?
— Первая статья ученых из Вашингтонского университета, посвященная этому вопросу, была опубликована в 1983 году. Они обнаружили, что табак Nicotiana glauca содержит последовательности, очень похожие на таковые из агробактерий. Ее сейчас активно используют как инструмент получения трансгенных растений.
Долгое время было непонятно, насколько это явление распространено. А в 2012 году вышла наша статья. Мы провели поиск агробактериальных последовательностей в геноме у более сотни двудольных. В результате мы нашли такие последовательности у представителей рода Linaria (Льнянка — род травянистых однолетних и многолетних растений семейства Подорожниковые). Позже в 2015 году ученые обнаружили, что батат — природный ГМО.
Что табак, что льнянка, что батат активно использовались людьми. Поэтому наши исследования привлекли внимание. И это был мощный аргумент в споре с противниками ГМО о том, что генные инженеры вторгаются в природу, а потом мы едим непонятно каким образом полученные растения.
— Что представляют собой эти агробактерии, геном которых находят у растений?
— Это почвенная бактерия, близкий родственник микроорганизмов, образующих азотфиксирующие корневые клубеньки на бобовых растениях. Но в отличие от них, агробактерия, заражая растения, будет вызывать такие заболевания, как корончатые галлы и косматые корни. Эти бактерии приносят довольно большие неприятности сельскому хозяйству, потому что из-за них падает урожайность. Именно поэтому люди и стали их изучать. Выяснилось, что когда бактерия заражает растение, она умудряется вставить туда кусочек своей ДНК. В результате эта ДНК начинает работать в растениях, как будто родной растительный ген.
Сейчас уже понятно, что природных ГМО на самом деле очень много. И следы агробактериальных инфекций в геномах содержат около 7% двудольных растений. А к двудольным относятся овощи и фрукты. Кроме того, природный ГМО содержится в таких продуктах, как чай, арахис, васаби, клюква, голубика, черника, родственники грецкого ореха, хурма и т.д.
— То есть получается, если мы пьем чай каждый день, значит мы каждый день употребляем ГМО?
— Да. Более того, в будущем, после изучения большего числа геномов растений, это число может увеличиться. Мы с вами говорим о 7% растений, которые у себя в геномах содержат гены агробактерии. Но есть, например, вирусы, которые тоже могут заражать растения, и оставлять следы в геноме, а потом передаваться из поколения в поколение. Это еще малоисследованная область, и тут тоже в ближайшее время можно ждать интересных открытий.
— Встроенные бактерией гены не просто «молчат», они работают в растениях?
— Да, и этому посвящена наша последняя статья про ночной табак. Мы даже описали продукт одного из этих генов. Это агроцинопин-синтаза, он синтезирует небольшие молекулы — опины. Считается, что эти молекулы привлекают определенные микроорганизмы, то есть, благодаря этому гену, растение получает возможность самостоятельно формировать свое микробное сообщество.
Зачем оно это делает, пока сложно сказать, — это следующий шаг наших исследований. Но есть две версии. Согласно первой, это может быть нужно для того, чтобы получать от них какие-то полезные вещества, например, если эти микробы могут фиксировать атмосферный азот. Тогда почва будет богата азотом, а растению это и нужно. Вторая версия заключается в том, что растение может привлекать одни бактерии, чтобы те отпугивали какие-то другие, патогенные.
— Как можно описать процесс встраивания генома агробактерии в растение?
— Это сложный механизм. У бактерии есть плазмида (кольцевая молекула ДНК), в состав которой входит Т-ДНК, от английского слова transferred — переносимая. Одна цепочка этой ДНК вырезается, а по другой достраивается оставшаяся последовательность, чтобы плазмида не потеряла свою исходную форму. Эта однонитевая цепочка защищается белками, которые являются продуктами генов той же плазмиды, но за рамками Т-ДНК. Они помогают вырезаться этой одной цепочке и облепляют ее со всех сторон, направляя из клетки бактерии в клетку растения.
Дальше, попадая в ядро, эта Т-ДНК должна встроиться в хозяйскую хромосому. И в этом процессе принимают участие как белки агробактериального происхождения, так и некоторые растительные белки.
— При создании искусственного ГМО генные инженеры повторяют этот процесс?
— Да. Они подглядели этот механизм у бактерий.
— Противники ГМО считают, что опасность таких растений заключается в возможности встраивания бактериального генома в ДНК человека. Это может произойти при употреблении в пищу батата, например?
— Если бы так было, мы бы давно были зелеными и фотосинтезировали. В батате действительно есть кусочек ДНК, который когда-то был бактериальным. Но это всего лишь маленькая толика ДНК, гораздо больше там родной.
Было проведено много исследований, где изучали возможность встраивания трансгенов в геном мышей, цыплят и других животных. Было показано, что трансгены никуда не встраиваются. Даже с коровами проводили такой опыт, и в молоке тоже ничего не обнаружили.
Если мы говорим о горизонтальном переносе генов — процессе передачи генетического материала не потомку, — то это широкое явление, которому подвержены все организмы. Для некоторых беспозвоночных показано, что порядка 5% их генов получено в результате горизонтального переноса.
— Кроме методик создания ГМО с помощью плазмид, существуют более новые технологии редактирования генома. Как работают эти редакторы?
— Для этого используют белки, которые умеют вносить разрезы в ДНК запрограммированным образом. После этого системы, которые восстанавливают целостность ДНК в клетке, эти разрезы ликвидируют, но делают это не точно. Таким образом можно создавать точечные мутации целенаправленно.
Вся эта конструкция, которая нарабатывает умеющий резать ДНК фермент, построена на тех же генно-инженерных принципах. Эту конструкцию можно доставить в растение при помощи агробактерии.
— Если в природе существует ГМО, с вашей точки зрения, должна ли на продуктах быть маркировка, сообщающая об искусственном внесении генов?
— На мой взгляд, маркировка искусственного ГМО должна быть. Если мы что-то пытаемся скрыть, пусть даже что-то безобидное, то у людей это будет вызывать опасения и страхи. Это обычная человеческая реакция — опасаться чего-то незнакомого.
Думаю, нужна маркировка и на отредактированный геном. Например, я, — ученый, который получил линию с отредактированным геномом, — должна иметь возможность ее представить людям, гордиться своей работой, а не скрывать это. Другое дело, если этого не сделать, то никто имеющимися методами обнаружить отредактированный геном не сможет.
— А если производить редактирование генома при помощи плазмиды агробактерии, то возможно обнаружить искусственный ГМО?
— Все зависит от того, остались ли в геноме следы от агробактерии или нет. Если мы получаем трансгенное растение при помощи агробактерии, то в нем мы находим фрагмент чужой ДНК. Откуда этот фрагмент взялся — следующий вопрос.
— Можем ли мы быть уверенными, что современными методами можно обнаружить любой трансген в растениях?
— Сейчас у нас есть общая база информации по всем известным трансгенным линиям, которые разрешены к выращиванию в мире. То есть, мы понимаем, какие трансгены имеет смысл искать в геноме.
Если представить, что какой-то злодей подсунул чужеродный ген в геном, например, томата, то это маловероятно. Это довольно трудоемкая и требующая высокой квалификации работа, которую дома кустарным образом или в какой-то подпольной лаборатории не сделать.
— В России существует закон, который запрещает выращивать ГМО, но не запрещает употреблять. С вашей точки зрения, хорош ли этот закон?
— Было бы лучше, чтобы наши производители имели возможность выращивать нормальные линии ГМО. По сути, сейчас этот закон работает на иностранных производителей. Трансгенные растения урожайнее, более устойчивы к неблагоприятным факторам среды, поэтому фермерам их возделывать выгоднее.
С моей точки зрения, нужно нормально регламентировать оборот ГМО в стране, чтобы мы могли внедрять и использовать собственные линии и разработки. Тем более, мы все равно каждый день едим ГМО, пусть и природные.