Thread by @OlgaVPettersson

Рабоче-крестьянский привет этим летним субботним утром, милые твиттеряне!

Соскучились по граниту науки? Сегодня будем догрызать ГМО.

Налейте себе по времени суток кофе/пиво/виски, и приступим, помолясь.

1/х

2. В сегодняшней программе показательных выступлений:
- как происходит модификация;
- из-за чего разгорелся сыр-бор и так ли все ужасно;
- примеры и иллюстрации.

3. Итак, в прошлый раз мы галопом по Eвропам пробежались по принципу, т.е. ДНК несущую желаемый ген вводят в клетку, и она потом встраивается в геном. Т.к. мы, человеки, обычно боимся того чего не знаем, мы сейчас все это на пальцах, но подробно, объясним.

4. Номер раз почти даже натуральный. Живет себе в природе такая бактерия, Агробактериум тумефациенс называется. Бактерия она хитрая, вызывает болезни растений, а именно разрастание тканей.

5. Есть у нее маленькая циркулярная молекула ДНК, такие именуются плазмидами.

Присасывается Агробактерия к корешку в почве, ее белки делают проплешину в клеточной стенке растюши, и наружу из бактерии в клетку хозяина выплывает расписная плазмида, зовут ее Ти (Ti).

6. На себе она несет несколько генов.
Как обычно, у каждого своя задача. Один помогает встроиться в ДНК клетки хозяина. Другой запускает производство гормонов растением, чтоб клетки у них делились много. Третий заставляет эти клетки производить любимое бактерией питание.

7. Очень нравится ученым эта Ти-плазмида, да и сам механизм тоже, т.к. природный и существующий миллионы лет, а значит хорошо изученный и стабильный. В эту Ти можно вставить и другие гены, и вежливо попросить ее перенести их в растение.

8. Однако, Ти подходит не всем растениям, например злаковые вроде пшеницы, риса и кукурузы она не уважает и сотрудничает с ними плохо. А вот помидоры всякие, и деревья плодовые она очень даже любит.
Это был способ первый.

9. Способ второй - варварский, он же бомбардировка.
Берем чистую ДНК нужного нам генетического состава, покрываем ей микрочастицы драг. металлов, и бомбардируем ими клеточные культуры (см. предыдущий тред) при помощи хитрой пневматики.

10. Фишка такая. Частички золота настолько малы, что они пробивают клеточную оболочку не особо нанося им вреда. Доставленная микрочастичкой чужая ДНК часто используется клеткой как заплатка к своим хромосомам.

11. Этот метод очень эффективен для злаковых, и много использовался в ГМО первого поколения, уже в конце 80х. Сейчас в отношении к ГМО его практически положили на полку, т.к. он малоспецифичен. Но тот же принцип с золотыми наночастичками сейчас применяют в медицине...

12... для доставки молекул лекарств прямо в клетки, да и сам генетический пистолет за 20 лет серьезно усовершенствовали.

13. Способ третий - электрошок.
Берем голую растительную клетку, кладем в раствор с нужной ДНК и шарахаем все это дело электричеством. Клетка офигевает, ее оболочка расслабляется и позволяет чужеродной ДНК в клетку заползти. Получается это, однако, не со всеми растениями.

14. Способ 4й - CRISPR. Он заслуживает отдельного треда, т.к. доставляет нужные гены на нужное место с минимальными последствиями. На данный момент это самый точный метод в генетической инженерии. На вооружении с 2012 года.

15. Есть и другие виды, типа инъекции микроскопической иглой (геморройно), использование транспозонов (в разработке), вирусов, итд.

Кроме растений, модифицировать можно и животных, и бактерии, и грибки. Последнее сплошь и рядом используется в лаб. исследованиях и индустрии.

16. Для бактерий и грибков используют плазмиды-переносчики, но уже не Ти, а чуток попроще, и тот же электрошок. С животными процессы чуть другие, и тут уже все этически сложно. ГМО-мыши используются как модели для исследований генетических заболеваний у людей, втч онкологии.

17. Вот такочки, теперь вы знаете как идет сам процесс.
А теперь перейдем к тому, почему на ГМО мир ополчился.

18. Мир считает ГМО неестественным, но продолжает есть хлеб из пшеницы которую получили в 30х при пересыпании тонн зерна килограммами радия (спасибо за напоминание коллеге Enchancer666).

19. Ученых обвиняют в “игру в Бога” и встраиванию неестественных генов в растения. Кроме того, велико опасение что гены резистенции к пестицидам и гербицидам сбегут в природные популяции растений.

Разбираемся. Игра в Бога, или неестественные гены.

20. Случай первый, Bt-кукуруза, она же Старлинк.
Это один из первых коммерческих ГМО. В геном кукурузы встроили ген бактерии Bacillus thuringensis. Этот ген помогает растению вырабатывать токсин против насекомых-вредителей, но для человека он безвреден.

21. Идеей с Bt-кукурузой было уменьшение использования пестицидов на полях, а значит и защита полезных и охраняемых насекомых которые бы иначе попали под раздачу от пестицидов.

22. Проблема началась в 1999 году, когда провели эксперимент где кормили бабочку-монарха пыльцой Bt-кукурузы. Бабочки евшие пыльцу Bt дохли быстрее, чем если бы их кормили пыльцой ваточника, которым они предпочитают питаться в природе (фото монарха на его любимым ваточнике).

23. Общество заволновалось о судьбе монархов. Шесть независимых от индустрии лабораторий повторили эксперимент и изучили вопрос как следует. Оказалось, в то время когда кукуруза цветет, монархов с ней и поблизости не бывает, т.к. эти ребята в то время мигрируют.

24. Т.е. сценарий описанный в статье 1999 года в принципе в природе не встречается. Поэтому, Американское общество защиты природы продлила разрешение на использование Старлинк для фуража на еще 9 лет.

25. 56 человек заявили о развитии аллергии на Старлинк (в течение почти 10 лет использования ее в культуре). В 28 случаях была отмечена возможная зависимость. Однако, после множественных медицинских тестов, достоверного подтверждения этому так и не нашли.

26. В любом случае, в 2000 году продукты со Старлинк были от греха подальше отозваны изo всех супермаркетов, этот сорт запретили использовать для производства продуктов питания.

27. Получилось то же, что и в истории с вакцинами и аутизмом: факт вроде и опровергнут, но осадочек остался.

Продолжение истории с аллергией.

28. В конце 90х, при создании другой ГМО линии кукурузы, был использован ген бразильского ореха. Мысль была повысить питательную ценность и содержание белка в зернах кукурузы. Эксперимент удался, и культура стала очень популярна, в основном как фураж...

29. ... т.к. коровки на ней откармливались как на дрожжах.

Но поначалу, эту же кукурузу стали использовать и для продукции соевого молока для людей с аллергиями на молочные продукты.

30. Однако, у нескольких человек на это молоко появилась аллергия. Как оказалось, у этих людей также была аллергия и к бразильскому ореху. Буквально за пару месяцев эту кукурузу запретили для использования в продуктах питания, и оставили только для фуража.

31. А теперь честно: какой процент людей в мире с аллергией на бразильский орех? Кукуруза, кстати, и сама по себе, без всяких модификаций, весьма аллергенный продукт.
А сколько людей в развивающихся странах которые умирают от недостатка протеина?

32. Одна хорошая вещь из этого вышла: была разработана процедура выдачи разрешения на выращивание и регистрации новых ГМО. Теперь их нужно, кроме всего прочего, доскональнее проверять на аллергены.

33. 2013 год. Журнал красоты Elle с более миллиона подписчиков, выпустил статью (журналистки собственно журнала красоты) под названием “Семя зла, или риск ГМО-кукурузы для здоровья” (elle.com/beauty/health-…). Дама описывала эпопею со своими аллергиями и походу к 100500 врачам.

34. Один из них упомянул историю с бразильским орехом. Ну и сами понимаете что тут началось и какой был посыл у статьи.

Все запомнили ту статью, но не ответ на нее 100500 экспертов генетиков и медиков. Почему? Журналистки модных журналов, увы, пишут на доступном людям языке.

35. А вот 99% ученых этого делать не умеют.

(Вот поэтому я и пишу научпоп, чтобы отдуваться за моих косноязычных коллег).

36. А то получится как с одним статистическим опросом в Англии, где 15% респондентов были уверены в том что не-ГМО помидоры не содержат в себе генов. Кстати, у помидора генов на треть больше, чем у человека, но это так, к слову.

37. Случай третий - побег генов в природу.
Я писала о горизонтальном переносе генов в треде о траспозонах. Помните, хитрое рукопожатие с соседом?

https://twitter.com/OlgaVPettersson/status/1258995105714900992

От растения растению гены могут передаться через вирус и сосущих насекомых. Или при перекрестном опылении.

38. Чтоб первый сценарий осуществился, то должно совпасть очень большое количество обстоятельств, и он маловероятен. Но он теоретически возможен. За ним следят. Пока, за более 20 лет выращивание ГМО, серьезных доказательств этому не найдено.

39. Второй сценарий очень возможен. Но ученые не идиоты, поэтому инженерия идет так, чтобы потомки ГМО полученные таким образом оказались стерильными. Типичный пример это норвежская семга.

40. 99 % всей семги на европейском рынке выращена в Норвегии. Чтоб ее вырастить, в Северном море есть лососевые фермы, это сетевые загоны для рыбы, которая там водится в немыслимом количестве.

41. Что бывает при тесном контакте? Болезни, в основном бактериальные. Как их лечат? Антибиотиками. Поэтому норвежская семга имеет ген резистенции к антибиотикам, чтобы бактерии гибли, а рыба от этого в здоровье не теряла.

42. И вот прикиньте, что будет если эта семга сбежит и пойдет направо и налево скрещиваться с семгой природной. Помните тред об антибиотиках?

Поэтому, Норвежская ГМО-семга это только самки, и они абсолютно стерильны, т.е. потомства дать не могут.

43. Ну и еще один аспект - недоверие к корпорациям, наживающимся на семенах. В первых рядах сам Монсанто, основной производитель семян ГМО-кукурузы. Корпорация тоже с подмоченной репутацией, любящая делать деньги, поэтому к ней весьма негативное отношение.

44. Например, одной рукой они продают гербициды, а другой ГМО которые к ним невосприимчивы.

Какое бы ни было отношение к Монсанто, этот концерн лишь один из ряда производителей ГМО семян.

45. Важно также понять, куда идет выручка, и выгоден ли бизнес только для самих корпораций.

Тут за проверку фактов взялись независимые экономисты. Они подсчитали, что 2/3 прибыли от выращивания ГМО идет фермерам, и не более 1/3 идет производителю семян.

46. Т.е. фермеры получают больший урожай, тратят меньше денег на удобрения, и сельхоз. химию. Значит, цена ГМО продукции становится дешевле. А это прямой профит для бедных стран. К тому же, грубо говоря, 1 поле с ГМО дает такой же (или больший) урожай как 2 поля без.

47. А это значит лучше используется природный ресурс.

Как бы то ни было, репутация ГМО подпорчена, поэтому существует огромное количество правил и законов, которым должны следовать и ученые, и компании.
Точная вставка гена должна быть подтверждена расшифровкой генома...

48. ... или его части, растения должны быть проверены на токсичность и аллергены, итд.

Это в Европе и Америке. Есть бессознательные компании в странах Азии, которые на посевные культуры не замахиваются, но колобродят в основном с цветочной рассадой.

49. Вот если вы видели оранжевые петунии, то это типичный пример такого ГМО. У петуний нет гена для синтеза оранжевого пигмента, им его пересаживают в лаборатории от других растений.
Вроде бы безвредно, но поскольку народ к ГМО настроен скептически, то такого важно не допускать.

50. Поэтому, в большинстве развитых стран есть спец. службы для выявления таких ГМО. Они собирают образцы продуктов и растений, делают генетические тесты, и смотрят что там нахимичено. Если находят, то шерстят поставщиков и наказывают производителей.

51. Ну и напоследок, говоря о ложках дегтя - маркетинг старается изо-всех сил, хищничествуя на недоверии общества. Я видела наклейки “не содержит ГМО” на соли и минеральной воде, например. Зачем нужны наклейки? Люди хотят знать, что они едят, и это их право.

52. Но делать на этом прибыль и маркировать этим мыло для рук, это уже перебор.
Для меня это антиреклама, т.к. есть такое чувство, что людей они просто держат за идиотов.

Теперь, пара примеров позитивных.

53. В погоне за прибылью, урожаем и товарным видом, иногда компании пренебрегают вкусом продукта. Такая история случилась, например с помидорами и кукурузой. Часто подобная продукция выглядит красиво, но вкус у нее как у травы.

54. (С клубникой случай другой, там играют роль условия выращивания.)

При генетическом анализе оказалось, что в результате селекции, такие растения потеряли часть белков которые задействованы в синтезе вкусовых веществ.

55. Т.е. основным признаком их отбора был внешний вид, размер плодов и урожайность. Путем направленной CRISPR-технологии, у таких сортов удается восстановить вкус, и при этом сохранить и урожайность, и товарный вид.

56. Другой пример, это Золотой Рис. В его геном встроены гены производящие составляющие кирпичики витамина А. Сам чистый витамин А в большом количестве токсичен для печени. А вот в том виде что мы получаем с морковкой, он очень полезен; его практически невозможно передозировать.

57. Где в мире едят рис? Центральная и Юго-Воссточная Азия, где у некоторых семей это чуть ли не единственный источник питания. Рис богат минералами, но не особо насыщен витаминами, поэтому на такой бедной диете в Индии, Лаосе, и некоторых других странах среди бедняков...

58. ... так распространена куриная слепота, что вызывается именно недостатком витамина А. Поэтому Золотой рис на самом деле жизненно важный продукт.

Ну и последний пример на сегодня, это козы и пауки.

59. Пауки делают паутину, а паутинного шелка (естественно, в стерильном виде) огромное количество применения в медицине и инженерии. На основе паутинных белков учатся делать кожу для пересадки ожоговым больным, например. Паутинный шелк используется для замены связок...

60. ... как хирургическая нить при операциях на глазном яблоке, итд. Благодаря своим свойствам, он защищает от пуль в бронежилетах намного лучше кевлара, и весят такие бронежилеты намного меньше.

Теперь представьте, сколько надо пауков чтобы сделать даже грамм 50 паутины…

61. то сделали канадские ученые, они внесли ген паутинного протеина козам, и они стали конкретно доиться молоком с большим содержанием такого протеина. Козы те выглядели как козы, здоровье у них было такое же, и, само собой, такой же нормальный козлиный внешний вид.

62. Однако, идея хоть и была хорошей, но оказалась нерентабельной, т.к. высоким качеством козлиный шелк не отличался. Проект забросили на полку, но паутинный ген научили работать у бактерий, и учат его работать и у люцерны, но пока только в лаборатории.

63. Вот на этой козлиной ноте я и завершу историю с ГМО. Выводы делайте сами.

Читаем на английском
ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21577…
nature.com/scitable/topic…
sciencedirect.com/science/articl…

Ой длинный тред у нас сегодня получился! 😱

64. На подходе у нас CRISPR, наследование признаков (в.т.ч. цвета глаз), да и смежники подогнали несколько завораживающих историй из популяционной генетики (или почему не всегда выгодно быть альфа-самцом).

Не знаю что у вас, а по мне сад плачет. Я в поля, а вы не болейте!!