Трансгенам пришили ахиллесову пяту

Китайцы встроили защиту от трансгенов в сами трансгены

Учёные нашли способ, как победить самое страшное свойство трансгенных продуктов – их невероятную живучесть. Они изобрели «ахиллесову пяту» трансгенов: небольшое изменение генетического кода риса привело к его восприимчевости к определенному гербициду и гибели растения. Оригинальные сорта риса от воздействия использованного гербицида не пострадали.

Особенность трансгенных и генетически модифицированных растений – подаренная учёными врожденная «сила», дающая большую урожайность, скороспелость, плодовитость и устойчивость к факторам окружающей среды. Всё это даёт им радикальные преимущества перед своими «исходниками», относящимися к тому же виду. В конце концов, именно ради этих преимуществ трансгены и созданы.

Экологическая ниша и принцип вытеснения

Экологическая ниша – место, занимаемое видом (точнее, его популяцией) в сообществе (биоценозе), комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды. Термин введен в 1927 году Чарльзом Элтоном.

Экологическая ниша представляет собой сумму факторов существования данного вида, основным из которых является его место в пищевой цепочке.

Суть принципа вытеснения, также известного как принцип Гаузе, состоит в том, что каждый вид имеет свою собственную экологическую нишу. Никакие два разных вида не могут занять одну и ту же экологическую нишу. Сформулированный таким образом принцип Гаузе подвергался критике. Например, одним из известных противоречий этому принципу является парадокс планктона. Все виды живых организмов, относящихся к планктону, живут на очень ограниченном пространстве и потребляют ресурсы одного рода (главным образом солнечную энергию и морские минеральные соединения). Современный подход к проблеме разделения экологической ниши несколькими видами указывает, что в некоторых случаях два вида могут разделять одну экологическую нишу, а в некоторых такое совмещение приводит один из видов к вымиранию.

Экологическая ниша не может быть пустой. Если ниша пустеет в результате вымирания какого-то вида, то она тут же заполняется другим видом.

В связи с хозяйственной деятельностью человека принцип вытеснения работает не только для отдельных видов, но и отдельных сортов одного и того же вида.

Тот факт, что сильный и слабый занимают одну и ту же экологическую нишу, неизбежно ведёт к вытеснению старого сорта новым. Это уже произошло в результате развития селекции, когда дикие формы даже в природе были вытеснены выведенными человеком сортами и теперь встречаются только в укромных уголках планеты.

Китайские генетики предложили простое и одновременно гениальное решение проблемы:

дополнительно модифицировать и без того генетически измененные растения, сделав их хорошо восприимчивыми к гербицидам.

Для демонстрации своего метода китайцы взяли рис. Его геном – один из двух полностью расшифрованных у растений – состоит из 430 миллионов пар азотистых оснований, что в 5 раз меньше, чем у генома кукурузы.

До сегодняшнего дня выявить модифицированный продукт среди обычного, но тоже культурного риса можно было только молекулярным методом – для этого нужно было взять образцы, отвезти их в лабораторию и только после этого узнать результат. И если поле обычного риса оказывалось «зараженным», то необходимо было полностью его уничтожать – ведь нельзя с уверенностью судить, о том, какому сорту принадлежит отдельное зерно.

Смешивание очень опасно, ведь пострадать могут не только вкусовые качества.

Рис (Oryza)

род однолетних и многолетних травянистых растений семейства мятликовых; крупяная культура.

Рис посевной – влаголюбивое и теплолюбивое яровое растение, выращиваемое при орошении или в районах со значительным (не менее 1800 мм в год) количеством осадков. Является самоопылителем. Длительность вегетационного периода – 90–170 суток.
Лучше всего произрастает на чернозмах, каштановых и пойменных почвах. Возделывается в рисовых севооборотах, где его предшественниками являются многолетние травы и занятой пар, после которых он выращивается 2–3 года подряд.

Слово «рис» появилось в России только в конце XIX века, являясь производным от англ. riсe, до этого же рис называли сарацинским зерном или сарацинской пшеницей, затем название преобразовалось в сорочинское пшено.

Как сельскохозяйственная культура в тропиках, субтропиках и тплых районах умеренного пояса возделывается однолетний рис посевной (Oryza sativa), являющийся одной из древнейших продовольственных сельскохозяйственных культур.

Как продовольственную культуру рис начали возделывать более 7 тыс. лет назад в Юго-Восточной Азии на территориях современных Индии и Китая. На территории Закавказья и в Центральной Азии рис начали выращивать во II–III веках до нашей эры, в Европе рис как сельскохозяйственная культура появился в VIII веке нашей эры, а в Америке – в XV–XVI веках.

В Россию культура проникла через Венгрию и Украину в XV веке.

В Африке также выращивают африканский, или голый рис (Oryza glaberrima). Местное население в Африке также использует в пищу зерно ряда дикорастущих видов риса, в первую очередь риса точечного (Oryza punctata) и риса короткоязычкового (Oryza barthii).

Рис настолько широко распространен в Азии, что его генетические модификации используют также для производства разнообразных белков и других веществ для фармацевтической и химической промышленности.

Единственный способ борьбы с этим – физические барьеры, ограничивающие плантации друг от друга. Вне зависимости от того, естественные они (леса и горы) или искусственные (ограды, деление на зоны, поля, засеянные другими культурами), остаются птицы, насекомые и звери, да и банальная невнимательность человека, не говоря уже о неконтролируемых климатических явлениях.

Если бы не Чжичан Шэн и его коллеги, то оставалось бы только сохранить генетическое разнообразие в «Хранилище судного дня», оставив посевы на «растерзание» самым живучим сортам.

Ученые предложили присоединить к «целевому гену», ради которого и происходит генетическая модификация, короткую последовательность, нарушающую природную невосприимчивость риса к гербициду бентазону.

Гербициды

химические вещества, применяемые для уничтожения растительности. По характеру действия на растения делятся на гербициды сплошного действия, убивающие все виды растений, и гербициды избирательного (селективного) действия, поражающие одни виды растений и не повреждающие другие.

Первые применяют для уничтожения растительности вокруг промышленных объектов, на лесных вырубках, аэродромах, железных и шоссейных дорогах, под линиями высоковольтных электропередач, в дренажных каналах, прудах и озрах; вторые – для защиты культурных растений от сорняков (химическая прополка).

Гербициды (например, паракват) использовались также для борьбы с плантациями конопли (культура, использующаяся для получения марихуаны) и коки. Такое деление условно, так как в большинстве случаев одно и то же вещество в зависимости от концентрации, норм расхода и условий применения может проявлять себя как гербицид сплошного или избирательного действия. Например, монурон и диурон в дозах 1,2–1,6 кг действующего вещества на 1 га уничтожают однолетние сорняки в посевах хлопчатника, в более высоких дозах – всю растительность. Некоторые Гербициды, например 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота, в малых дозах являются стимуляторами роста растений.

Природная толерантность риса к гербициду, используемому для уничтожения сорных растений, объясняется наличием фермента CYP81A6, способного разрушать бентазон. Но если добавить в геном участок ДНК, с которого будут считываться короткие цепочки РНК заданной последовательности, то проявится феномен РНК-интерференции и нарушится природный каскад реакций образования фермента. В итоге рис перестанет быть устойчивым к бентазону.

Работоспособность своей идеи ученые продемонстрировали, создав новый сорт генетически модифицированного риса с геном от бактерии Pesudomonas putida.

В его геноме, помимо гена устойчивости к глифозату, присутствует и описанная последовательность ДНК, обеспечившая восприимчивость к бентазону. Если смешать семена такого риса с обычным, то вырастут внешне одинаковые растения, из которых одно будет обладать особыми свойствами.

Во-первых, в нем есть ген, дающий требуемые «потребительские» свойства. Ну а во-вторых, такой рис всегда можно избирательно изничтожить, распылив над полем бентазон, не оказывающий губительного действия на обычную культуру.

Ученые подчеркивают, что этот метод практически не увеличивает стоимость обычной генетической модификации, а потому уже в скором времени у растениеводов появится «выключатель».