Метод 1:
Существует бактерия Agrobacteriumtumefaciens (Лат.— полевая бактерия, вызывающая опухоли), которая обладает способностью встраивать участки своей ДНК в растения, после чего пораженные клетки растения начинают очень быстро делиться и образуется опухоль. Сначала ученые получили штамм этой бактерии, не вызывающий опухолей, но не лишенный возможности вносить свою ДНК в клетку. В дальнейшем нужный ген сначала клонировали в Agrobacteriumtumefaciens и затем заражали уже этой бактерией растение. После чего инфицированые клетки растения приобретали нужные свойства, а вырастить целое растение из одной его клетки сейчас не проблема.
Метод 2:
Клетки, предварительно обработанные специальными реагентами, разрушающими толстую клеточную оболочку, помещают в раствор, содержащий: ДНК и вещества, способствующие ее проникновению в клетку. После чего как и в первом случае выращивали из одной клетки целое растение.
Метод 3:
Существует метод бомбардировки растительных клеток специальными, очень маленькими вольфрамовыми пулями, содержащими ДНК. С некоторой вероятностью такая пуля может правильно передать генетический материал клетке и так растение получает новые свойства. А сама пуля ввиду ее микроскопических размеров не мешает нормальному развитию клетки.
Итак, задача, которую надо решить при создании трансгенного растения — организма с такими генами, которые ему от природы «не положены», — это выделить нужный ген из чужой ДНК и встроить его в молекулу ДНК данного растения. Процесс этот весьма сложен.
Операция по пересадке гена
Более четверти века назад были открыты ферменты рестриктазы, разделяющие длинную молекулу ДНК на отдельные участки — гены, причем эти кусочки приобретают «липкие» концы, позволяющие им встраиваться в разрезанную такими же рестриктазами чужую ДНК.
Самый распространенный способ внедрения чужих генов в наследственный аппарат растений — с помощью болезнетворной для растений бактерии Agrobacteriumtumefaciens (в буквальном переводе с латыни — полевая бактерия, вызывающая опухоли). Эта бактерия умеет встраивать в хромосомы заражаемого растения часть своей ДНК, которая заставляет растение усилить производство гормонов, и в результате некоторые клетки бурно делятся, возникает опухоль. В опухоли бактерия находит для себя отличную питательную среду и размножается. Для генной инженерии специально выведен штамм агробактерии, лишенный способности вызывать опухоли, но сохранивший возможность вносить свою ДНК в растительную клетку.
Нужный ген «вклеивают» с помощью рестриктаз в кольцевую молекулу ДНК бактерии, так называемую плазмиду. Эта же плазмида несет ген устойчивости к антибиотику. Лишь очень небольшая доля таких операций оказывается успешной. Те бактериальные клетки, которые примут в свой генетический аппарат «прооперированные» плазмиды, получат кроме нового полезного гена устойчивость к антибиотику. Их легко будет выявить, полив культуру бактерий антибиотиком, — все прочие клетки погибнут, а удачно получившие нужную плазмиду размножатся. Теперь этими бактериями заражают клетки, взятые, например, из листа растения. Опять приходится провести отбор на устойчивость к антибиотику: выживут лишь те клетки, которые приобрели эту устойчивость от плазмид агробактерии, а значит, получили и нужный нам ген. Дальнейшее — дело техники. Ботаники уже давно умеют вырастить целое растение из практически любой его клетки (см. «Наука и жизнь» № 3, 1986 г.).
Однако этот метод «работает» не на всех растениях: агробактерия, например, не заражает такие важные пищевые растения, как рис, пшеница, кукуруза. Поэтому разработаны и другие способы. Например, можно ферментами растворить толстую клеточную оболочку растительной клетки, мешающую прямому проникновению чужой ДНК, и поместить такие очищенные клетки в раствор, содержащий ДНК и какое-либо химическое вещество, способствующее ее проникновению в клетку (чаще всего применяется полиэтиленгликоль). Иногда в мембране клеток проделывают микроотверстия короткими импульсами высокого напряжения, а через отверстия в клетку могут пройти отрезки ДНК. Иногда применяют даже впрыскивание ДНК в клетку микрошприцем под контролем микроскопа.
Генномодифицированные продукты — полезны или вредны?
Пищу, выведенную с помощью современных технологий, обвиняют в ухудшении здоровья жителей нашей планеты. А вот как сообщают другие источники, генномодифицированные продукты, могут быть весьма полезны для здоровья. Некоторые ученые считают — именно с трансгенами связан рост числа аллергических и даже онкологических заболеваний, и людей, страдающих ожирением. Это не учитывая мелких неприятностей — таких как несварение желудка и снижение иммунитета.
На самом деле, ни одного подтвержденного научного исследования, указывающего на риск применения разрешенных генетически модифицированных продуктов сегодня нет. У генетически модифицированных растений есть плюсы. К примеру, химикатов в них накапливается меньше, чем в их природных аналогах. Некоторые сами разрушают гербициды — за счет содержания особого фермента. И все растения, полученные путем генной модификации, в обязательном порядке проходят испытания на биологическую и пищевую безопасность. Медики считают, что влияние генномодифицированных продуктов на человека станет явным лет через 50 — когда сменится как минимум одно поколение людей, вскормленное трансгенной едой.
Продукты, содержащие трансгены: в основном это соя, картофель и кукуруза. Есть генномодифицированные овощи и фрукты, полуфабрикаты, мясо и рыба, чипсы. По вкусу ГМ-продукты не отличаются от природных аналогов. Но они всегда дешевле. Так что можно ориентироваться по цене. Большая часть таких продуктов попадает в СНГ из США и Аргентины. В России выращивание генномодифицированных растений запрещено. А продукты, содержащие трансгены, по требованиям ГОСТа, должны быть промаркированы. Но не всегда производители это делают. Чаще всего неучтенным ингредиентом оказывается соя, которой немало в различных мясных продуктах — например, в колбасе.