Генно-модифицированные растения способны спасти планету от голода и от уничтожения видового разнообразия. Процесс внесения изменения в гены растений становится быстрее и точнее, чем во время многовековой обычной селекции, и поэтому эту технологию можно считать настоящим прорывом. Но общество сопротивляется этому как может: люди боятся загадочных научных технологий.
При этом крупные корпорации активно подбирают под себя патентное право и лицензии на ГМ-семена, не давая технологиям распространяться свободно. Никола Патрон, молекулярный биолог из Института Эрлхэма (США), и Кэтрин Прайс, социолог из Редингского университета (Великобритания), рассуждают в колонке для The Conversation, за что общество так не любит генно-модифицированные продукты и как сделать их ближе.
Чем отличается генная модификация от редактирования генома?
Никола Патрон: Масло из соевых бобов, генетически измененных для производства «высокоолеинового» масла без трансжиров и с меньшим содержанием насыщенных жиров, уже продается в Соединенных Штатах. Ожидается, что в ближайшем будущем появятся и другие продукты, в том числе картофель с низким содержанием акриламида и не темнеющие грибы.
Работа, которую я выполняю, может привести к созданию аналогичных продуктов. В нашей лаборатории мы пытаемся понять, как растения контролируют изменение генов (как и почему это происходит) и как они производят определенные химические вещества. Мы стремимся определять варианты генов, которые помогают культурам быстрее расти. Или те гены, которые кодируют выработку натуральных соединений, полезных для сельского хозяйства (например, естественные инсектициды — прим. ред.). Или те, благодаря которым растения продуцируют противораковые соединения, используемые в химиотерапии. Мы также работаем над улучшением биотехнологии растений: например, помогаем подтверждать то, что редактирование генома можно использовать для развития полезных свойств ячменя, капусты и картофеля, удалив всего несколько «букв» ДНК.
Кэтрин Прайс: Приятно иметь возможность поговорить с ученым, работающим в этой области, потому что ГМ-культуры долгое время были очень спорным вопросом, и не зря. Моя работа сосредоточена на социальных аспектах дискуссии о ГМ. Я социолог из исследовательской группы Университета Рединга, изучающей будущее сельского хозяйства. Я изучала, как ГМО-пища обсуждается в СМИ, поэтому имею хорошее представление о том, как государство, НПК (научно-промышленный комплекс — прим. ред.), фермеры и граждане относятся к науке о генно-модифицированных продуктах — и данные эти довольно сильно варьируются.
Так в чем же разница между генной модификацией и редактированием генов? За время работы над этой темой я встречала множество определений.
Никола Патрон: Нет общепринятого определения того, что такое генетическая модификация, и это вызывает проблемы. Можно утверждать, что генетика всего, чем манипулировали люди, каким-то образом изменилась. Мы меняли геномы растений на протяжении тысячелетий. Процесс одомашнивания и селекции сельскохозяйственных культур внес существенные изменения в последовательность и структуру их геномов.
С 1980-х годов у нас появилась возможность использовать технологии рекомбинантной ДНК для вставки последовательностей ДНК в геномы растений, чтобы придать им полезные свойства: например, устойчивость к насекомым-вредителям. Это может быть последовательность ДНК от другой особи того же вида, от близкородственного вида или от более отдаленного родственного вида. Такие культуры стали называть генетически модифицированными организмами (ГМО). Впервые они появились в 1990-х годах, и сейчас их выращивают примерно на 10% сельскохозяйственных земель во всем мире в 29 странах.
Результаты редактирования генов сильно отличаются от результатов генной модификации. Технологии редактирования генома позволяют вам вносить точечные изменения в ДНК, которая уже есть в организме. Вы можете удалить что-то, изменить или удалить только одну конкретную «букву» кода ДНК, или перекодировать более длинный фрагмент последовательности нуклеотидов. Можно вставлять в имеющуюся последовательность фрагменты ДНК, но не случайным образом, как это происходит в случае старых технологий генной модификации, а в определенное место генома.
В широком смысле генетическая модификация стала означать, что в геном организма вставлены один или несколько генов, тогда как редактирование генома стало означать небольшие и специфические изменения в существующей ДНК.
Еда-Франкенштейн или еда-спаситель?
Кэтрин Прайс: Вы только что очень понятно объяснили научный процесс. И я думаю, что это, может быть, то, чего нам не хватает в публичных дебатах, на которых зачастую громче всего звучит мнение о том, что эти технологии противоестественны или опасны.
В предыдущей работе я проанализировала, как журналисты создают новости о генетике. Журналисты часто сравнивают перестройку и изменения генов с созданием Франкенштейна и идеей безудержного занятия наукой. Это в свою очередь может вызвать мысль о том, что научный прогресс вмешивается в природу, приводя к непредсказуемым и этически неправильным результатам.
В 2015 году, например, доминировали заголовки про ужасные ГМ-продукты. Были и люди, которые с энтузиазмом воспринимали это открытие, но в целом общество считало его применение рискованным. Часть проблемы, думаю, заключалась в том, что ученые недостаточно старались объяснить технические детали и риски и что к озабоченности общественности не прислушивались. Я думаю, что иногда мы относимся к людям как к глупцам. Но если наука не считает нужным объясняться и с общественностью не консультируется, что они должны думать?
Сейчас в Великобритании снова разгорелись дебаты о редактировании генов. Когда Борис Джонсон пришел к власти, он сказал, что хочет дать возможность выращивать генетически измененные и генетически модифицированные культуры. По этому вопросу идут правительственные консультации. Предлагаемые изменения, еще не объявленные официально, определяют генно-редактируемые организмы как «обладающие генетическими изменениями, которые могли быть внесены путем традиционного разведения».
Но изменилось ли общее мнение с 2015 года? Не факт. Есть и другие опасения: о том, что ослабление правил заставит Великобританию использовать промышленные методы ведения сельского хозяйства. И нет никакого реального представления о том, как культуры с отредактированным геном или ГМ-культуры впишутся в широкую продовольственную систему. Сельское хозяйство не работает изолированно, в этой системе все взаимосвязано.
Никола Патрон: Я полностью согласен с тем, что в прошлом общения было недостаточно. Людям важно понимать, что все методы селекции сельскохозяйственных культур включают перестройки и изменения генов. Риски использования новых селекционных технологий не выше, чем у старых, продукты которых, кстати, гораздо меньше проверяли. По большей части, одомашнивание и селекция растений позволили удалить из них токсины и сделать их более питательными и более урожайными (только продолжалась эта селекция столетиями — прим. ред.).
We already grow and eat #GM crops. Broccoli/Cabbage etc. engineered from wild mustard @MarkHDurkan #frankenfood pic.twitter.com/u1ydDHBnWz
Летом 2018 года Европейский суд постановил, что растения с измененным геномом тоже будут классифицироваться как генетически модифицированные. Но если растение мутировало с использованием радиации или мутагенных химикатов, даже если изменения были точно такими же (или даже были еще большими), оно уже не считается генно-модифицированным. Но мне трудно понять, как и почему растения, мутировавшие с помощью этих технологий, должны регулироваться по-другому. Так что европейское право в этой сфере вызывает споры.
Кэтрин Прайс: СМИ часто разделяют понятия перестройки и изменения генов. И именно здесь идея еды Франкенштейна становится предметом дебатов о ГМ-продуктах. Я думаю, это иллюстрирует, почему ученым нужно самим рассказывать об этом процессе, а не оставлять это журналистам. Тогда публика, вероятно, лучше поймет предмет.
Не только ради урожая
Никола Патрон: Генетические перестройки и изменения последовательностей генов происходят естественным образом постоянно. На них и основаны традиционные технологии разведения растений и животных. Но применение генетических технологий к селекции сельскохозяйственных культур упрощает процесс объединения комбинаций полезных генов и их последовательность. Ученые знают, какие изменения вносятся, последствия этих изменений внимательно наблюдаются и тщательно анализируются еще до того, как растения попадают в крупномасштабные программы селекции. Таким образом, результаты редактирования генов более предсказуемы, чем традиционная селекция.
Очень важно объяснить, чего мы пытаемся достичь и какие продукты можем производить — почему они будут полезны как для здоровья, так и для окружающей среды.
Мы используем невероятное количество земли и воды для сельского хозяйства. И это часто означает, что мы уничтожаем первозданную среду — тропические леса Амазонки, луга, водно-болотные угодья и болота. И все это, просто чтобы выращивать больше урожая. Поэтому повышение урожайности на продуктивных землях, а значит, и уменьшение площади земель, используемых для сельского хозяйства, возможно, станет самым крупным вкладом, который мы внесем в сохранение биоразнообразия. Улучшение генетики сельскохозяйственных культур поможет и уменьшить количество удобрений и пестицидов, а значит, мы сможем сделать урожай более здоровым и повысить его питательную ценность.
Изменение всего лишь одной «буквы» в последовательности ДНК может не только включить, но и выключить ген. Например, одна мутация, которая отключит два гена, участвующих в биосинтезе жирных кислот, может радикально изменить качество масла, получаемого из масличных культур, сделать его более здоровым для употребления. У растений есть и гены, которые делают их устойчивыми или восприимчивыми к определенным заболеваниям. И, изменив их, можно навсегда защитить культуру растений от этих болезней, а это значит, что на поля больше не нужно будет вносить фунгициды или инсектициды.
Научный анализ воздействия многих биотехнологических культур выявил множество преимуществ, включая сокращение использования пестицидов и улучшение благосостояния и здоровья фермеров, ведущих натуральное хозяйство.
Я думаю, очень важно понимать: даже если конечная цель — повышение урожая, все эти действия производятся не только ради прибыли. Но и ради сохранения здоровья, и для восстановления биоразнообразия на планете.
Как умерить аппетиты глобальных корпораций и поставить ГМ-технологии на службу всему миру?
Кэтрин Прайс: То, что вы говорите о прибыли, нельзя игнорировать. Доминирование крупных компаний — большая проблема. Думаю, именно это лежит в основе проблем. Люди спрашивают: кто контролирует нашу продовольственную систему? То, что было большой шестеркой, теперь стало большой четверкой после серии слияний (компании DowDuPont, Bayer-Monsanto, BASF и ChemChina-Syngenta): они контролируют около 60% поставок семян. Понимаете?
Да, эти компании вкладывают огромные средства и время в разработку инноваций, таких как генно-редактируемые культуры. Поэтому, конечно, они защищают эти инновации с помощью патентов и прав интеллектуальной собственности. Но для многих фермеров в развивающихся странах эти патенты лишают их права сохранять семена на следующий посевной сезон. Вместо этого им приходится покупать новые.
Никола Патрон: Я согласен с тем, что право собственности на технологии, лежащие в основе производства продуктов питания, следует подвергать сомнению и открыто обсуждать. Ранее я уже писал о негативных последствиях некоторых практик патентования и владения, используемых в биотехнологии растений. Однако, хотя несколько компаний могут продавать большую часть патентованных семян, их доминирование над глобальными цепочками поставок продуктов питания преувеличено. Мелкие фермеры обычно не выращивают патентованные семена, и на их долю приходится производство более половины мировых продуктов питания.
Несомненно, недобросовестное поведение и низкая корпоративная ответственность компаний должны быть выявлены, ограничены и при необходимости отрегулированы. Но попытки противостоять поведению нескольких компаний путем пресечения использования технологий с огромным потенциалом, которые используются в программах общественного развития для улучшения жизни, мне не кажутся разумными. Я утверждаю, что вместо этого мы должны решить вопросы собственности и облегчить глобальный доступ к технологиям, способствующим продвижению решений на местном уровне.
Кто узурпировал право на использование ГМ-культур?
Кэтрин Прайс: Пришло время обсудить это. Такое ощущение, что большей проблемой становится сама продовольственная система и деньги, которые вокруг нее крутятся, а не сам научный подход. Я согласна с тем, что ГМ-культуры важны для сохранения биоразнообразия и необходимости производить больше еды на меньшей площади с меньшим количеством воды. Но иногда возникает ощущение, что это навязывают людям.
Мексиканцы фактически отказались от генно-модифицированной кукурузы, потому что та культура имеет для них большое культурное значение. Потому что они ощутили нападение на их культуру. И в результате дебатов Мексика исключила ГМ-кукурузу, чтобы защитить свои программы ее селекции. А вот генно-модифицированный хлопок там продолжают выращивать.
Это показывает, что нужно больше работать с людьми. Объяснять научные факты и преимущества и спрашивать, что они думают, а не формулировать это как неизбежность. Да, возможные выгоды огромны, но кто решает, какие выгоды выбрать и как? Это чаще всего не фермеры и не местное население, а правительства и корпорации. Так что дело не всегда в науке. Как мы уже обсуждали, многие люди на самом деле вполне принимают научный подход: проблема в том, кто контролирует продовольственную систему.
Никола Патрон: Я разделяю обеспокоенность людей отсутствием разнообразия в компаниях, торгующих семенами. Возможно, агротехнических компаний так мало, потому что создано высокое регулятивное бремя вокруг ГМ. По оценкам, выведение ГМ-культуры на рынок обходится в сумму более ста миллионов долларов, при этом значительная часть затрат будет потрачена на процесс регулирования.
Ландшафт ИС [интеллектуальной собственности] в области биотехнологии растений весьма разнообразен, причем в значительной степени она принадлежит университетам. Но все это сдерживает инновации в небольших компаниях, оставляя только очень крупным корпорациям ресурсы, необходимые для вывода продуктов на рынок. В последние годы с появлением новых патентных и нормативных прав на редактирование генома мы видим, как начинают появляться новые компании, занимающиеся биотехнологиями растений.
Одна из вещей, которыми я занимался, — это внедрение биотехнологий растений с открытым исходным кодом и ускорение передачи технологий с целью развития предпринимательства и расширения возможностей ученых в регионах с ограниченными ресурсами. Долгосрочная цель — помочь ученым, которые обеспечивают потребности своих местных фермеров и населения, получить доступ к обучению и технологиям, необходимым для развития местных сортов сельскохозяйственных культур.