В XX веке у селекции появилась научная основа — генетика. Выяснилось, что любое свойство организма определяется кусочком длинной наследственной молекулы ДНК. Этот участок, называющийся геном, определяет всхожесть семян, жирность коровьего молока и во многом даже несносный характер поэта Лермонтова. Естественным образом возникла идея, что если гены одного существа как-то вставить в ДНК другого, то можно быстро «привить» ему нужные свойства, как Мичурин прививал китайку к антоновке.
К концу XX века это научились делать почти в автоматическом режиме. Так возникли трансгенные (то есть с перенесенными генами), или генно-модифицированные, растения и животные. И если раньше для выведения нового сорта, скажем, урожайного крыжовника селекционеру требовалось отобрать растения с самыми крупными плодами, высадить их, через год снова отобрать самые урожайные, потом сделать то же самое еще через год и еще через год — и только лет через 20 получить киви (а это и есть селекционно улучшенный азиатский крыжовник), то теперь специалист вставляет в ДНК крыжовника ген плодовитости из какого-нибудь другого растения и через год получает искомый сорт.
Поэтому генная инженерия, или генная модификация, — это всего лишь ускоренная селекция. Современному сельскому хозяйству требуются сорта растений и животных далеко не только с высокой урожайностью или плодовитостью, но и с массой других свойств. Например, какой бы урожайной исходно ни была картошка, что толку, если ее все равно сожрет колорадский жук? Поэтому успешное генно-инженерное выведение картошки, несъедобной для жука, — огромное достижение: в России чуть ли не треть урожая картофеля съедает не россиянин, а вредное насекомое.
На самом деле мы используем результаты генной инженерии уже довольно давно. Еще сорок лет назад появился искусственный генно-инженерный инсулин, к сегодняшнему дню спасший много сотен тысяч жизней больных диабетом. Столько же лет биотехнологи производят новые антибиотики, гормональные средства и другие лекарства, а также прочие необходимые нам вещества. Так что современная генная инженерия просто расширила область этого производства от веществ до существ.
Более того, все читающие эти строки в известном смысле представляют собой генно-модифицированные организмы, потому что получили половину своих генов от папы, а половину — от мамы. В результате иногда получаются неудачные и даже опасные особи — например, Гитлер или Чикатило. Но не перестанет же человечество из-за этого заниматься — как правило, по ночам, — «генной модификацией»?
«Зеленые» критики генной инженерии уверяют, что чужие гены могут вызвать в человеческом организме страшные последствия. Пресса шумно разрекламировала опыты английского ученого венгерского происхождения Арпада Пуштаи и российской исследовательницы Ирины Ермаковой, в которых (в опытах, а не в указанных персонах) было якобы показано, что кормление крыс картошкой или кукурузой, полученными методами генной инженерии, приводит к заболеваниям животных и высокой смертности их потомства.
Однако вскоре оказалось, что эти опыты методологически крайне небрежны и их результаты совершенно недостоверны. После опровержения опытов Пуштаи этот бедолага здорово сник и от стыда покинул научное пространство, а вот случай госпожи Ермаковой интереснее. Дама накормила генно-модифицированной соей штук девять беременных крыс, а потом пристально рассматривала шкурку и хвостики новорожденных. Мало того что многие крысята просто померли, так у выживших внешний вид был какой-то неважнецкий. Доктор биологических наук Ирина Ермакова сделала отсюда вывод о вреде генно-модифицированной сои, завезенной к нам с мерзкого богопротивного Запада.
Однако по единичным результатам делать далеко идущие выводы категорически нельзя. Вот и госпожа Ермакова провела свои опыты на ничтожном количестве экспериментальных животных. Надо-то было не девять, а хотя бы 90. Или еще лучше — 900 крыс. И вот что интересно — с момента получения своих сенсационных, но методологически неверных опытов прошло уже немало времени, однако повторить их доктор наук не решилась, ссылаясь на отсутствие средств и противодействие врагов — чуть ли не жидо-масонов.
Отметим, что генно-модифицированными пищепродуктами питаются сотни миллионов китайцев, индийцев и бразильцев. У них вся кукуруза и вся соя такие. При этом жители Бразилии, а особенно жители Индии и Китая отлично размножаются и дают вполне способное к размножению многочисленное потомство.
Не так давно, когда ученые начали пересаживать в ДНК растений гены животных, появился еще один аргумент антиглобалистов. Например, в какое-то бобовое пересадили ген, ответственный за выработку паутины амазонского паука. Теперь эта фасолька вырабатывает паутинный белок, из которого делают прочнейшие канаты и изоляцию для сверхтонких проводов. Антиглобалисты начали вопить, что человек посягнул на Божьи функции и создает чудовищную помесь растения и животного. Следующий шаг — ходячие елки и колосящиеся коровы. Не будем тратить время на разоблачение этой ерунды, наша книжка все-таки про другое, но поверьте — все это действительно полная чушь.
Прозрачная кваква
Сегодня, вооруженные знаниями об устройстве ДНК и методами изменения этого устройства, генные инженеры начали вносить свои поправки в наследственные механизмы. Однако не забыта и старая добрая селекция — отбор существ с нужными свойствами и получение потомства только от них в надежде получить у внуков это свойство уже в чистом виде. Например, японцы из Института биологии земноводных Хиросимского университета селекционным путем вывели лягушку с прозрачной кожей, через которую видны ее внутренние органы. Прозрачные водные организмы известны — например, это некоторые виды рыб, — но земноводное с такой кожей появилось впервые.
Прозрачная («транспарентная») лягушка была выведена не для забавы ученых и не для доказательства огромных возможностей современной селекции, а для служения благородному делу изучения, предотвращения и лечения различных болезней человека. Лягушки — классический, наряду с крысами и мышами, объект лабораторных исследований. Несчастных земноводных заражают вирусами и бактериями, потом накачивают новоизобретенными лекарствами, режут и смотрят, что получилось и насколько лекарство готово к испытанию на человеке. А защитники животных активно борются против вивисекции и фактического убийства — пусть не человека, но все равно живого одушевленного существа.
И вот, чтобы уменьшить мучения и количество лабораторных вскрытий, группа профессора Масаюки Сумиды из Хиросимского университета вывела лягушку с прозрачной кожей, через которую можно непосредственно наблюдать «путешествие» лекарства по кровеносным сосудам, накопление его в определенных органах и результат воздействия препарата, например, на раковую опухоль, причем лягушку для этого не нужно отправлять в мир иной. А в каком другом городе, как не в Хиросиме, ученые «меминерунт мори» — помнят о смерти?
Исследователи использовали для своих опытов несколько японских бурых лягушек (Rana japonica), испытавших мутационные изменения в сторону обесцвечивания поверхностных тканей. Скрещиванием и отбором среди потомков этих лягушек были получены животные, практически полностью лишенные окраски, с прозрачной кожей.
И это еще не все. Ученые собираются снабдить определенные гены нового прозрачного существа флуоресцентными (светящимися) метками, что позволит наблюдать «работу» этих генов в «режиме реального времени». Это также обещает невиданные перспективы генетических исследований, причем при соблюдении гуманного подхода к лабораторным животным. Будем надеяться, что ученые ограничатся лягушками и бунинские девушки с прозрачной кожей останутся только в литературе.
Гипоаллергенная Мурка
Другой пример селекционного выведения новых животных с полезными свойствами. По оценкам фелинологов (специалистов по кошачьим), в настоящее время в домашних условиях и рядом с человеческим жильем проживает приблизительно 1,5 миллиарда недиких кошек. Кошки — любимые животные человека, в некоторых странах они живут в четырех из пяти семей. Множество их хозяев или гостей испытывают аллергию на шерсть и слюну этих царственных, как считали древние египтяне, животных. У людей краснеют глаза, появляются слезы и кашель, затрудняется дыхание. Описаны случаи смерти больных астмой после общения с кошками.
Поэтому неудивительно, что американская компания «Аллерка» решила избавить человечество от этой напасти. Аллергию вызывает специфический белок Fel d1, содержащийся в шерсти, слюне и коже кошек, поэтому компания решила, в духе модной генной инженерии, генетическими методами вывести породу кошек, не содержащих этот белок. Для этого в ДНК животного следовало бы выделить ген, ответственный за синтез белка Fel d1, удалить этот ген и таким образом получить гипоаллергенную кошку. Гипоаллергенную, то есть с резко пониженной, но не нулевой аллергической способностью, поскольку природа не так проста и минимальная способность вызывать аллергию все-таки остается.
Но природа сделала и подарок человечеству — специалисты компании обнаружили, что у одной из 50 тысяч кошек «ген аллергии» отсутствует изначально. И тогда они, отставив генную инженерию, методами обычного скрещивания вывели гипоаллергенных котят. Этой породе котят присвоено видовое название Allerca GD (genetic divergences), то есть «генетически отклоненные котята компании „Аллерка“». Таким названием компания хочет подчеркнуть, что котята совершенно «естественные», а не выведенные биохимическими методами в пробирке. И действительно, «Аллерка» лишь скрещивала отобранных котов и кошек, в геноме которых было найдено требуемое отклонение. Получившиеся котята выросли немножко и уже продаются — почти по четыре тысячи долларов за симпатичное чудо.
Рыбье сало
А вот пример выведения нового вида уже чисто генетическими методами. Китайские генетики озаботились мучениями детей, вынужденных пить омерзительный, но очень полезный рыбий жир. Они вывели породу свиней, жир которых содержит кислоты типа омега-3, способствующие предотвращению сердечно-сосудистых заболеваний. Как известно, в рыбьем жире нет веществ, из которых в организме человека образуется холестерин — причина атеросклероза, инфаркта и инсульта. Более того, рыбий жир содержит так называемые полиненасыщенные жирные кислоты, в том числе кислоты типа омега-3 (первая двойная связь находится у третьего атома углерода), которые противодействуют таким заболеваниям. Сейчас считается, что мы должны ежедневно получать некоторое количество омега-3-кислот из пищи, поскольку организм человека их не вырабатывает, как и обычные витамины. Поэтому полиненасыщенные кислоты даже стали называть «витамином F» (от английского fat — жир).
И вот, пока «зеленые» зачем-то борются с генно-модифицированными продуктами (ГМП), китайские ученые заставили хрюшек производить жир с этими самыми «рыбными» омега-3-кислотами. Для этого они встроили в ДНК свиньи ген рыб, ответственный за выработку омега-3, и родившийся у свинки поросенок приобрел замечательное качество — его жир и сало стали так же полезны, как рыбий жир. При этом исследователи уверены, что шашлык из такого поросенка не будет иметь рыбного привкуса, — впрочем, доказать это можно будет только после… скажем так, застольного завершения эксперимента.
Сейчас в мире используют уже с десяток ГМП, в основном растительной природы — сою, кукурузу, картофель, горох. И китайский ГМ-поросенок далеко не первое ГМ-животное — уже выведены лабораторные ГМ-мыши, ГМ-коровы с повышенными надоями молока, быстрорастущие ГМ-куры. Успех китайских генетиков позволяет сделать некоторые предсказания по поводу «изготовления» новых видов животных. Например, рыбий жир содержит не только полезные омега-3-кислоты, он еще богат витаминами А и D. Напрашивается введение в ДНК свинки гена, вызывающего выработку этих витаминов.
Другое направление исследований — выведение генетическим методом свиней, которые «жуют жвачку» и, таким образом, могли бы употребляться в пищу иудеями и мусульманами. Разведение «чистых» свиней в мусульманских странах с общим населением более миллиарда человек спасло бы всех нас от грядущего продовольственного кризиса.
Молоко без масла
Существует и другой способ борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями — надо просто поменьше есть животных жиров, содержащих холестерин. Но заставить себя есть меньше очень трудно — оказалось проще заставить коров давать молоко с пониженным содержанием жира (сливочного масла). Это сделали новозеландские генетики. Конечно, можно сказать, что они просто с жиру бесятся — вот в СССР старались выводить породы скота со все большей жирностью молока, а на Западе население просто помешалось на здоровом образе жизни, вместо масла ест маргарин, пьет газировку без сахара и обезжиренное молоко.
Конечно, сначала биотехнологи из Новой Зеландии нашли не ген, а корову Мардж, дающую нежирное молоко. Точнее, в молоке Мардж очень мало так называемых насыщенных жиров, зато много очень полезных моно- и полиненасыщенных — такие жиры не участвуют в процессе образования холестерина. Капсулы с такими жирами даже служат профилактическим средством от ишемии и инсульта.
Как только были обнаружены удивительные свойства молока Мардж, группа ученых под руководством Рассела Снелла выделила ген, ответственный за синтез ненасыщенных жиров. Затем они изучили двух телочек, которых Мардж не столь давно родила. Оказалось, что такой ген есть и у них, то есть он уверенно передается по наследству. Следующий шаг — создание племенного стада с этим геном.
Широко растиражированная и даже поднадоевшая цитата из академика Павлова, что молоко — «это бесценная пища, данная нам самой природой», на самом деле ничуть не потеряла свое значение. Однако и успехов биотехнологии никто не отменял, и обезжиренное молоко действительно полезнее обычного. В пищевой промышленности для получения такого молока проводится сатурирование, отделение сливок. Прямое получение обезжиренного молока сразу после доения коровы значительно проще и дешевле.
Россия импортирует из Новой Зеландии много высококачественного сливочного масла, а сердечно-сосудистые заболевания и у нас стали одной из главных причин смертности. Если у читателя есть знакомые бизнесмены, хорошо бы посоветовать им уже сейчас задуматься об импорте маложирного полезного масла, сделанного из молока будущих потомков рекордистки Мардж.
Сибирская буренка
Наши селекционеры тоже не лыком шиты, но заняты выведением коров не для борьбы с заболеваниями от хорошей жизни, а для преодоления чисто российских проблем. Например, в лаборатории мясного скотоводства одного из НИИ Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) получили новую породу коровы, способную переносить лютые сибирские морозы и нашу традиционную бескормицу. Внешне она почти ничем не отличается от своих сородичей из средней полосы. Разве что немного мохната и толстокожа. Если помните, в рязановском фильме «Гараж» герой актера Невинного отдал полжизни выведению морозоустойчивых обезьян, собирающих в Сибири кедровые шишки для нужд народного хозяйства.
Конечно, обезьяна годится только для кинокомедии, но реальные морозоустойчивые виды животных действительно представляют большую ценность для населения наших «северов». В основном эти животные представлены млекопитающими — северными оленями и овцебыками, дающим не только ценный мех, но и изрядное количество мяса. Другие морозоустойчивые виды живых существ питательной ценностью не обладают, а, наоборот, рассматривают млекопитающих, включая и хомо сапиенс, как пищевой ресурс. Речь идет о комарах и мошке, не вымерзающих даже на Крайнем Севере.
Поэтому хорошо бы вывести полезных домашних животных, устойчивых к сибирским морозам и мошке. Это важная селекционная задача — надеяться на теплые фермы с хорошей антикомариной защитой на Севере не приходится. В то же время такие животные, например коровы, явились бы прекрасным источником свежего молока и мяса на далеких нефтепромыслах, метеостанциях и небольших поселениях мужественных северян. Первые шаги в этом направлении уже сделаны.
У новой коровы, выведенной путем скрещивания герефордов, дающих потрясающее «мраморное» мясо для стейков, и мясо-молочных симменталей, толще кожа и мощнее шерстяной покров. Сейчас получено только первое поколение коровы-северянки. Чтобы закрепить признаки, нужны дальнейшие скрещивания, а это работа не на один год. Автор проекта, заведующий лабораторией мясного скотоводства СО РАСХН профессор Базарбай Инербаев, предупреждает, что буренка не будет похожа на гориллу или мамонта. «Мы хотим добиться того, чтобы она хорошо переносила морозы, — пояснил Инербаев. — Сейчас из-за оттока населения в Сибири освободились огромные площади сельскохозяйственных угодий в отдаленных местах, стало нерентабельно выращивать молочное стадо… Вот и возникла мысль предложить для таежных уголков неприхотливую породу коров». Первые представительницы новой породы уже паслись на лугу летом 2008 года. По словам ученых, эксперимент оправдал их надежды.