В интернете кто-то неправ! Научные исследования спорных вопросов - Ася Казанцева

Мы все знаем со школьной скамьи, что приобретенные признаки не наследуются. Это, в общем, правильный принцип. Он остается верным и в том случае, если обретение нового признака привело к изменению генов – но не во всем организме, а в каких-то отдельных его клетках, не участвующих в размножении. Если вы переболели краснухой и у вас сформировался к ней иммунитет, то геном тех B-лимфоцитов, которые с ней боролись, изменился, пока они подстраивались под выработку оптимальных антител против данного вируса. Но у вашего ребенка все равно не будет иммунитета к краснухе, если только не пытаться клонировать его из соответствующей клетки иммунной памяти (честное слово, это плохая идея). Если почвенная агробактерия изменила клетки корня растения, чтобы они бурно размножались и вырабатывали опсины, потомки этого растения, выращенные из семян, все равно не будут этого делать: где корень, а где семена?

Но вот если генетически изменилась та самая клетка, из которой получится потомство, – это совсем другое дело. Приобретенные признаки наследуются, когда генные инженеры используют способность растений к вегетативному размножению и выращивают целый организм из модифицированной ими клетки корня. А в природе приобретенные признаки сплошь и рядом наследуются у одноклеточных существ. Все, что повлияло на геном бактерии, передается ее потомкам. Благодаря этому она может позволить себе завести самый настоящий приобретенный иммунитет, что едва ли имело бы смысл без его передачи по наследству (много ли вирусов успеет встретить бактерия за 20 минут своей жизни от деления до деления?).

Когда бактерия все-таки встречается с атакующим ее вирусом, она берет из его ДНК кусочек и встраивает в свой собственный геном – на память. Не куда попало, а между определенными генетическими последовательностями, которые называются CRISPR.

Затем этот кусочек ДНК вируса используется как фоторобот. Бактерия строит по нему РНК-зонд, который плавает по ее клетке и ищет другие такие же фрагменты вирусной ДНК. Как только находит – в дело вступает белок-ножницы Cas9, разрезающий нежелательную ДНК и таким образом блокирующий дальнейшее размножение вирусов.

Что означало открытие этой системы для генных инженеров? Счастье, радость и торжество. У них появился комплекс из РНК-зонда и белка Cas9, способный узнавать конкретные нуклеотидные последовательности, и разрезать их в определенной точке, и делать это прямо в живой клетке. Что будет, если такую систему запустить в клетку высшего организма, настроив на распознавание его генов? Сам комплекс CRISPR/Cas9 просто разрежет обе цепи ДНК, и всё. Казалось бы, ничего хорошего.

Но дальше в игру вступают наши собственные механизмы починки генов. Чтобы правильно залатать разрез, они будут сравнивать испорченную ДНК с таким же участком на второй хромосоме (мы получаем хромосомы с одними и теми же генами от папы и от мамы). Если мы разрезали плохую, мутантную версию гена, а на второй хромосоме все в порядке – получается, что клетка сама починит ген, воспользовавшись образцом. Если нам нужно что-то новое – можно подсунуть клетке дополнительный фрагмент ДНК, который она сможет принять за вторую хромосому и использовать как образец.

Это еще не предел возможного. Систему можно настроить таким образом, чтобы клетка не просто починила себе одну хромосому, но и потом использовала ее как образец для починки второй. Исследователи, описавшие этот феномен, назвали его “мутагенная цепная реакция” [18]. Правда, они скорее ломали гены, чем чинили, – в экспериментальных целях, для наглядности.

У дрозофил есть ген yellow. Он так называется потому, что при его мутациях мушка перестает вырабатывать пигмент меланин и становится желтой. Он находится на X-хромосоме, а определение пола у мух такое же, как у нас. То есть классические законы наследования предполагают, что если скрестить желтых мух с обычными, коричнево-полосатыми, то все дочери в первом поколении будут коричнево-полосатыми, потому что по крайней мере от одного из родителей они получат нормальную Х-хромосому.

Обычно так и есть. Но весной 2015 года биологи Валентино Ганц и Итан Бьер добились того, чтобы измененная хромосома (“желтая”) передавала свою мутацию другой хромосоме в той же клетке (“коричневой”). В результате при скрещивании желтых мух с коричневыми среди родившихся девочек 243 были полностью желтыми (еще 11 обладали мозаичной окраской, и 6 все-таки были коричневыми, потому что система не сработала).

Это вопиющее нарушение законов Менделя было достигнуто с помощью системы CRISPR/Cas9. Гены, которые кодируют саму эту систему, исследователи встроили прямо внутрь гена yellow. Получилось так: когда в одной клетке оказывается хромосома с измененным yellow и хромосома с обычным yellow, то первая синтезирует систему CRISPR/Cas9, чтобы перестроить вторую по своему образу и подобию. И если, скажем, скрестить обладателя таких измененных yellow с обладателем обычных, то детишки получатся с измененными yellow. Во всех хромосомах.

Этот метод – мутагенная цепная реакция – обладает огромным потенциалом. Он позволяет быстро и эффективно – несопоставимо эффективнее, чем при селекции, – избавляться от нежелательных генов. Например, от генов, вызывающих какие-нибудь тяжелые болезни. Например, у человека.

Но об экспериментах на человеческих клетках и эмбрионах я писать пока не буду, просто потому, что к моменту выхода книжки неизбежно все изменится. Причем все может измениться и в сторону абсолютного запрета, и в сторону первых впечатляющих успехов, а может произойти и то и другое одновременно. Пока что с эмбрионами (искусственно полученными триплоидными, заведомо неспособными вырасти в людей) успел поэкспериментировать один коллектив китайских ученых – их пробовали избавить от бета-талассемии, наследственного заболевания крови [19]. Получилось так себе: из 86 эмбрионов, которым была введена генетическая конструкция, только 71 продолжил развиваться, и только у 4 из них ген был отредактирован правильно. Так что ярые противники генетического улучшения человеческих эмбрионов пока что могут выдохнуть: до этого еще очень далеко.

Ловкость рук и немного мошенничества

Возвращаемся к более традиционным ГМО. Настало время разобраться, за что же их все-таки не любят. Критических текстов и передач довольно много, но аргументы в них удивительным образом повторяются из года в год одни и те же, причем явно рассчитанные на то, что человек поверит на слово и не полезет ничего перепроверять.

Пуштаи кормил крыс ГМ-картошкой и находил у них изменения в слизистой оболочке кишечника (исследователи, комментирующие его работу, отмечали, что едва ли крысам в принципе полезно питаться одной только картошкой [20]; впрочем, вызвавший сомнения сорт, естественно, не выпустили на рынок).

У немецкого фермера Глокнера умерли коровы, которых кормили ГМ-кукурузой (последующее расследование Института Роберта Коха показало, что они отравились грибковыми токсинами [21]).

Соя с геном бразильского ореха оказалась аллергенной (это выяснили на раннем этапе ее проверки, обнаружив, что экстракт таких растений может взаимодействовать в пробирке с антителами из сыворотки крови людей-аллергиков [22]; разработка нового сорта сразу была прекращена).

То, что в скобках, – это как было на самом деле. То, что вне скобок, – это та версия мифа, которая используется для пропаганды. В общей сложности страшилок такого рода насчитывается штук десять, их довольно подробно разбирает в своей книжке Александр Панчин, а я остановлюсь только на двух самых популярных – про умирающих крысят Ирины Ермаковой и больных раком пожилых крыс Жиля-Эрика Сералини.

Ирина Ермакова – доктор биологических наук. В соответствии с информацией с ее официального сайта [23], ее кандидатская диссертация была посвящена произвольной и непроизвольной памяти человека при воздействии световых стимулов, а докторская – трансплантации нервной ткани. В 2005 году Ермакова решила заняться исследованиями ГМО и их воздействия на здоровье крыс. В 2010 году Ермакова покинула (формально – по собственному желанию) Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН и с тех пор, судя по доступной информации, не работает в каких-либо научных структурах. Вскоре после ее увольнения директор института Павел Балабан дал мне (для украинской передачи “Скептик”) следующий комментарий по этому поводу:

С И.В. Ермаковой дело обстоит очень просто. Она грамотный специалист в области поведения животных. В какой-то момент она решила посмотреть, как ГМ-продукты влияют на поведение. Поэтому она решила самостоятельно разводить крыс, да еще и в нескольких поколениях, абсолютно не будучи специалистом в разведении линейных животных. Питание и разведение животных не является тематикой нашего института и не могло войти в планы (и никогда не входило). Ее опыты поставлены с таким количеством нарушений и неточностей, протоколы отсутствуют, количество и качество съеденного не учитывалось, и т. д., и т. п., что специалисты Института питания РАМН просто не могли обсуждать их всерьез. Проверка ее данных профессионалами (на сегодняшний день) показала отсутствие смертельного влияния ГМО, однако эксперименты, проведенные непрофессионалами и в том же стиле (недавние опыты на хомячках), показывают что-то сходное.