Человечество испытывает недостаток основных продуктов. Ресурсы на Земле ограничены, а численность населения неуклонно растет. Есть два выхода: либо регулировать рост численности населения (звучит как сюжет антиутопии), либо искать новые источники пищи. В связи с этим все больше внимания привлекает тема редактирования геномов растений, которая может помочь решить проблему нехватки продуктов на планете. Чтобы разобраться, как работает геномное редактирование, в чем его отличия от ГМО (спойлер: они, действительно, есть), а также в чем заключаются перспективы этой отрасли и какие риски она скрывает, корр. ИА PrimaMedia встретилась и поговорила с директором ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН Андреем Гончаровым. Ответы — в нашем материале.
— Андрей Анатольевич, насколько я знаю, вы являетесь специалистом в области генетики растений, систематики и филогении стрептофитных зеленых водорослей. Звучит это очень сложно. Расскажите о том, почему выбрали именно такой путь, эту область? И вообще, быть ученым — это мечта детства?
— Для меня это очень сложный вопрос. Наверное, дело в том, что с детства меня привлекал микромир, а водоросли, как правило, являются микроскопическими объектами. Я окончил школу в 1984 году и поступил на биолого-почвенный факультет ДВГУ. В то время студенты сразу после окончания первого курса должны были идти в научно-исследовательское учреждение, чтобы практиковаться. Преподаватель порекомендовала мне лабораторию низших растений. А учитывая, что меня всегда интересовали микроводоросли, я пошел именно туда и быстро увлекся этим делом. В этой области тружусь уже почти 35 лет.
— А что насчет генетики растений?
— В лаборатории, где я работал, про генетику знали чуть больше, чем ничего. В 1996-м у меня появилась возможность поехать на стажировку в Японию. Там я впервые увидел, как люди занимаются генетическими исследованиями. Потом эта стажировка переросла в еще одну, во время которой я точно понял, что для того, чтобы дальше развиваться как специалисту в этом направлении, мне необходимо осваивать новые методики — ими, как раз, и оказались молекулярно-генетические методы (прим. ред. Молекулярно-генетические методы направлены на изучение молекулы ДНК как в норме, так и при ее повреждении).
Потом я пошел дальше — завершив вторую двухгодичную стажировку в Японии, подал документы в Фонд Александра фон Гумбольдта в Германии — мы заявили проект на изучение филогении — родственных отношений в группе стрептофитных зеленых водорослей. Наша заявка победила. Я отработал в Германии в общей сложности пять лет, после чего, в 2008-м, вернулся во Владивосток. К тому времени я оказался самым продвинутым специалистом в этом вопросе.
"Будет только хуже" — ученый об опасности "красных приливов" для приморцев Директор ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН — о том, чем вызвано "цветение" воды в Амурском заливе, и почему усугубления ситуации никак не избежать
— Сейчас все более популярной становится тема разработки методов редактирования геномов растений. Зачем это нужно? Какие опасности и перспективы открывает эта отрасль? Уточню, что сейчас я говорю непосредственно о ГМО.
— Да. Это, наверное, сейчас острие практической направленности науки, потому что ни для кого не секрет, что человечество испытывает недостаток основных продуктов питания. Белки, жиры, углеводы — этого уже мало. На Земле ресурс ограничен. Население растет и, соответственно, мы должны искать какие-то пути решения проблемы: либо регулировать численность населения, что никому не понравится, либо искать новые источники питания.
Я думаю, что общество пойдет по второму пути. Методы генетики сейчас позволяют быстро получать новые сорта растений и породы животных, которые будут более высокопроизводительными — а содержание белка на единицу массы у них будет больше, чему у предшественников.
И если раньше на выведение таких сортов требовались десятилетия, то сейчас это можно сделать за два-три года. Думаю, что за этим будущее сельскохозяйственной науки и биологии, связанной с сельским хозяйством.
Допустим, у нас есть пшеница, которая обладает не слишком большим количеством белка, а мы берем бобовое, в котором этих белков предостаточно. Далее берем один ген у бобового. Это, конечно, условно говоря — там нужен далеко не один ген. И вставляем его в пшеницу. У нас получается пшеница, которая одновременно содержит и белок, и углеводы, да еще и в том соотношении, в котором это будет полезно для организма. Конечно, это очень упрощенная схема, но примерно так оно и работает.
Да, это очень перспективно, но в то же время это не так просто, как ученым хотелось бы, и как они это преподносят. Открытия случаются практически каждый день, а дальше из этого ничего не получается, понимаете? То есть ученые громко заявляют: "Мы решили проблему борьбы с раком" или, к примеру, получения картошки круглый год на северном полюсе. Но почему-то дальше этих заявлений продвигаются только единицы.
— И все-таки есть ли какие-то опасности у этой отрасли?
— Это очень дискуссионный вопрос. Потому что несмотря на то, что я ученый и даже член-корреспондент РАН по специальности генетика растений, я бы не хотел есть генетически модифицированные растения (смеется).
Можно сказать, что это выбор индивидуума, но, с другой стороны, когда позади тебя стоят сто человек из стран, в которых недоедают, наверное, они не будут задаваться такими вопросами. Они не будут так смотреть на ситуацию — им лишь бы поесть.
Маловероятно, но я думаю, что существует возможность латерального переноса генов. То есть когда ген переносится от неродственного организма, например, от пшеницы к человеку. Да, это утопический сценарий, но он не исключен.
И тут есть проблема. Она активно обсуждается ученым сообществом. Предположим, человек ест генетически модифицированную пшеницу. Можно допустить, что этот самый модифицированный ген встроится в геном человека и пошло-поехало. Может, это звучит глупо, но на самом деле вопрос достаточно серьезный. Именно поэтому многие страны, в том числе и Россия, запрещают создание и использование генетически модифицированных растений.
Но если мы говорим о редактирования генома растения, то это уже совсем другая история. Да, этот подход наиболее перспективный, потому что мы можем не переносить ген от одного организма к другому. В существующий геном той же самой пшеницы мы можем внести модификации, которые будут полезны для человека — например, она будет быстрее и продуктивнее расти или будет более устойчива к различным вредителям или болезням. То есть геномное редактирование — это другой уровень.
Трансплантация как спасение: Приморская краевая больница открывает новые горизонты Главный трансплантолог региона Михаил Антонов рассказал, когда пациентам требуется пересадка и как находят доноров
— Получается, что это и есть главное отличие ГМО от геномного редактирования?
— Да, все верно. Получается, что геномное редактирование — это, когда изменения происходят не путем переноса гена от другого организма. Считается, что сейчас именно эти технологии наиболее перспективны и менее опасны для человека. Но загвоздка в том, что они сложны, потому что просто перенести ген от одного организма к другому — намного проще, чем изменить геном существующего организма — грубо говоря, поменять настройки и заставить его жить по-другому.
— Многие до сих пор относятся с опаской к ГМО. Есть мифы о том, что у человека, употреблявшего ГМО, может родиться ребенок с какими-либо отклонениями. Можно ли сейчас как-то это подтвердить или опровергнуть?
— Я не настолько глубоко погружен в эту тему. Во-первых, это очень сложно проконтролировать. Например, если, не дай Бог, родился ребенок с отклонениями, мы не можем назвать точную причину этого — то ли его мама кушала генетически модифицированную сою в составе майонеза, то ли она жила в неблагоприятных экологических условиях.
Отрицать здесь ничего нельзя.
Чтобы найти ответ на этот вопрос, нужно провести глобальное исследование в области, в которую я бы не стал лезть. Может быть, я не прав, но возьмем в пример рост числа онкологических заболеваний — а давайте посмотрим, что мы едим. Там без ГМО столько вредного.
Нужно понимать, что мы представляем собой сложную симбиотическую систему — например, во взрослом человеке 2-3 килограмма бактерий. Доказано, что эти бактерии очень сильно влияют на состояние нашего организма. Более того, они вырабатывают химические сигналы, которые воздействуют на мозг человека. Точно так же доказано, что микробиомы (прим. ред. микробиомы — сообщество микроорганизмов, населяющих конкретную среду обитания) кишечника современного человека и, например, человека XIV века, крайне отличаются. И эти изменения происходят в первую очередь из-за того, что мы едим. У нас совсем другое питание, мы употребляем совершенно другие продукты, в нас поступает совершенно другая химия.
Чуть больше ста лет назад сахар был лакомством — люди видели его раз в неделю. Сейчас мы едим его ложками каждый день. За сто лет произошло существенное изменение рациона, а наш организм должен быть адаптирован к подобному. Но я не думаю, что за сто лет мы так эволюционировали, что готовы потреблять глюкозу в таких количествах. У нас есть определенная буферная емкость. Условно, грамм в день — нормально, полтора грамма — нормально, а пять — уже ненормально. Понимаете, я думаю, что мы уже перешли эту грань.
И заметьте, я сказал только про сахар, а таких веществ сотни, если не тысячи. Например, пальмовое масло — мне кажется, оно не укрепляет наше здоровье. Воздух, которым мы дышим — все говорят про микропластик в воде, а про пыль, в значительной мере антропогенного характера, которая витает в воздухе, почему-то никто не говорит.
— А что касается внедрения редактирования геномов непосредственно на Дальнем Востоке — оно, примерно, на таком же уровне, как и во всей России?
— В нашем институте сотрудники года три назад заявили о том, что впервые отредактировали геном растения на Дальнем Востоке. Но, скажем так, впервые это сделать и поставить на поток — это совершенно разные вещи. К сожалению, у современной науки есть проблема с тем, что как представители власти, так и бизнеса задаются вопросом: "А кому это надо?". Редактировать геномы попросту невостребовано. Это касается не только геномов, но и многих других научных исследований. К сожалению, здесь у нас есть проблемы — в области регулирования взаимоотношений между наукой, государством и обществом. Это сложно — ну научимся мы редактировать геном, но ученые в нашем институте далеки от тех, кто на полях сеет рис.
А свести научный подход с подходом практиков — это непростая задача.
— А что поможет урегулировать отношения с государством?
— Это хороший вопрос. Я затрудняюсь на него ответить. Президент говорит: "Работать! Работать! Работать!", все сразу: "да, да, да". А потом ничего не происходит. Мне довелось работать в других странах, и я могу сказать, что там взаимоотношения между государством и наукой как будто лучше.
У нас наука предоставлена сама себе — точно так же, как и производство. И свести эти две непересекающиеся прямые в одну точку очень сложно.
— Я читала о том, что генетики сегодня напрямую конкурируют с эволюций. У природы на то, чтобы изменить свойства растений уходят тысячелетия, в то время как ученые справляются с этим за несколько лет. Что думаете об этом?
— Так и есть. У природы на какие-то изменения уходят если не миллионы лет, то, наверное, не меньше, чем сотни тысяч. Есть вещи, которые с помощью науки можно решить за два-три года. Например, вывести новый сорт — это, конечно, не равно тому, что с его помощью можно засеять поля, но в лаборатории он уже будет существовать, где его можно будет успешно размножать.
Хорошо это или плохо — вопрос тоже непростой, потому что когда-то природа делала это сотни, а скорее тысячи лет. Когда ученые меняют что-то одно в этой системе, то и вся система должна адаптироваться к этим изменениям. Поскольку раньше они проходили более медленно, система успевала адаптироваться. Сейчас, например, засеяли мы сельскохозяйственными культурами значимый процент площади земли, нельзя отрицать, что это плохо влияет на экологию или климат.
Но мы вернемся к изначальному вопросу. Нам нужно либо регулировать численность населения, либо искать способы обеспечивать существующее население продуктами питания. Общество всегда будет стоять перед таким выбором.
— То есть сейчас уже можно сказать, что ученые выигрывают у эволюции?
— Я бы побоялся таких оценок. В этом смысле природа мстит — ее законы таковы, что если где-то убыло, значит — где-то прибыло. А если это прибудет, то разумный вопрос — хорошо ли нам от этого станет?
Можно выиграть битву, но проиграть войну.
Напомним, что ранее ИА PrimaMedia уже публиковало интервью с директором ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН. В честной и обстоятельной беседе ученый рассказал, почему большая часть бытовых стоков не очищается и преимущественно попадает в Амурский залив, как климат усугубляет ситуацию, а также как люди могут получить ожоги, купаясь во время "красных приливов", и отравления в результате употребления морепродуктов.
