§ 42. Трансгенные организмы — будущее современной биотехнологии. Трансгенные бактерии и грибы. Трансгенные растения

*Как вы уже знаете из предыдущего параграфа, генетическая инженерия дает возможность комбинировать в лабораторных условиях фрагменты ДНК различного происхождения. Это привело к переходу селекционной работы на принципиально новый уровень. До возникновения технологии создания рекомбинантных ДНК селекционеры могли использовать для получения новых пород, сортов и штаммов гены только тех видов организмов, с которыми осуществляется селекция. Теперь же, благодаря достижениям генетической инженерии, селекционерам предоставляется возможность создавать организмы с признаками, которые изначально отсутствуют у представителей данного вида.*

Организмы, генóм которых был изменен с помощью методов генетической инженерии и содержит хотя бы один активно функционирующий ген другого организма, называют трансгенными (генетически модифицированными, или ГМО).

Применение трансгенных бактерий и грибов. С развитием генетической инженерии именно бактерии стали первыми объектами для внедрения в их клетки не свойственной им изначально генетической информации.

С использованием такого метода получают бактерии, синтезирующие белки человека (рис. 42.1).

Одним из первых успешно реализованных проектов, доказавших полезность такого биотехнологического направления, было получение бактерий, продуцирующих инсулин человека.

*В настоящее время в мире осуществляется производство более сотни белковых препаратов медицинского и ветеринарного назначения с использованием трансгенных бактерий и дрожжей.*

Трансгенные растения как основа сельского хозяйства XXI в. В последней четверти ХХ в. селекционная работа в области растениеводства также вышла на принципиально новый уровень. Этому способствовало открытие особого способа паразитирования, который используют бактерии из рода Агробактериум. *Эти бактерии паразитируют на растениях класса Двудольные, но могут обитать и в почве на мертвых растительных остатках. При наличии на растениях свежих повреждений покровов агробактерии проникают в растение. Здесь они прикрепляются к поверхности живых клеток и особым образом вводят в их цитоплазму небольшие молекулы ДНК. Эта бактериальная ДНК проникает в ядро растительной клетки и встраивается в хромосомную ДНК растения. В результате этого растительные клетки начинают дополнительно вырабатывать фитогормоны и особые видоизмененные аминокислоты. Из главы 5 вы уже знаете, что под влиянием определенных фитогормонов растительные клетки делятся. Поэтому на растении в месте проникновения агробактерий развивается утолщение (опухоль). Между клетками этой опухоли и живут агробактерии. При этом они питаются видоизмененными аминокислотами, которые выделяют опухолевые клетки.*

Такой способ паразитирования существенно отличается от обычных. Обычные паразиты, поселяясь в хозяине, просто используют то, что имеется у хозяина изначально. Агробактерии же генетически изменяют своего хозяина, передавая ему собственные гены. *Поэтому такая форма паразитирования получила название генетической колонизации хозяина.*

После открытия *явления генетической колонизации агробактериями растений* были разработаны принципиально новые методы получения сортов. С помощью генно-инженерных методов в ДНК, которую агробактерии передают в растение, заменяют нужные агробактериям гены на гены, нужные селекционерам. Затем эту ДНК возвращают в клетки агробактерий. При обработке растительных клеток такими агробактериями они переносят в нее созданную человеком ДНК как свою собственную.

Это позволяет создавать трансгенные сорта, получение которых методами традиционной селекции невозможно. Например, для придания устойчивости к насекомым-вредителям растениям передают определенные гены бактерий, вызывающих болезни насекомых. В клетках таких растений синтезируется белок, токсичный для насекомых. Съедая лишь небольшое количество тканей растений этого сорта, насекомые-вредители погибают. Поэтому для борьбы с ними нет необходимости применять дорогостоящие и вредные для человека и окружающей среды химические средства защиты растений (рис. 42.2).

Используя различные гены, современные селекционеры методами генетической инженерии получают сорта растений, устойчивые к засухе, заморозкам и другим неблагоприятным условиям. Это позволяет расширять зоны успешного земледелия и разворачивать продуктивное сельское хозяйство в тех регионах мира, где оно до сих пор отсутствовало.

Уделяется серьезное внимание и изменению питательных свойств сельскохозяйственных растений. Например, получены трансгенные сорта кукурузы, сои и других кормовых культур, в которых содержание белка и незаменимых аминокислот выше по сравнению со старыми сортами.

С помощью генетической инженерии растений решаются некоторые медицинские проблемы. Так, в Японии закончены испытания сортов риса, потребление которых позволит помочь людям, страдающим аллергией на пыльцу хвойных растений.

На основе трансгенных растений возможно также получение белков других организмов. Такие белки применяются, например, в ветеринарии и медицине. Условно эти растения называют растениями-биореакторами.

Проблема биобезопасности. Широкое внедрение в практику трансгенных растений вызвало определенные социальные изменения в обществе. Основной волнующей ученых проблемой стали опасения, что создаваемые человеком трансгенные растения могут выйти из-под контроля человека и внедриться в естественные экосистемы. Это, в свою очередь, может привести к исчезновению из биосферы некоторых видов растений, животных и микроорганизмов. Хотя вероятность этих событий очень мала, научная общественность не оставила эти теоретические опасения в стороне. Поэтому на специальных конференциях и симпозиумах были разработаны правила создания, испытания и использования трансгенных растений.

У части населения эти опасения ученых трансформировались в неприятие трансгенных растений и производимых из них продуктов. При этом природоохранный аспект для обычных людей отошел на второй план. Главное, чего боятся люди, не опасны ли трансгенные растения и другие генетически модифицированные организмы для здоровья человека. Учитывая это, все создаваемые методами генетической инженерии растения должны проходить обязательную проверку на безвредность для человека и сельскохозяйственных животных. В Республике Беларусь принят закон «О безопасности генно-инженерной деятельности», который является основной нормативно-правовой базой национальной системы биобезопасности. Для координации деятельности правовых структур и населения в Республике Беларусь создан и успешно работает Национальный координационный центр биобезопасности. *Таким образом, развитие биотехнологии находится под постоянным контролем и корректируется для предотвращения даже самых малых теоретически возможных нежелательных последствий.*

Первые десятилетия нынешнего века подтверждают правильность выбранного пути интенсивного развития биотехнологии. Можно с уверенностью утверждать, что дальнейшее развитие человечества будет определяться все более широким внедрением достижений биологии в практическую деятельность людей. Поэтому современный грамотный человек не должен бояться генетически модифицированных организмов. К их созданию и применению следует относиться как к одному из основных полезных результатов развития современной науки и технологии.