Вместо датчика – кустарник

Ученые из новосибирского Академгородка создали одно из первых растений-биосенсоров. Генномодифицированный табак реагирует на присутствие в почве солей тяжелых металлов - в частности очень токсичного и вредного для здоровья человека кадмия. Об "эвриках" и научных бюджетах - беседа корреспондента "Известий" с заведующим лабораторией генной инженерии растений Института цитологии и генетики СО РАН Алексеем Кочетовым.

ВОПРОС: Алексей Владимирович, как так, ученые-"фундаменталисты" стали заниматься разработкой и практически применимых к жизни проектов?

ОТВЕТ: Строго говоря, наша лаборатория занимается фундаментальной наукой: мы исследуем молекулярные механизмы, лежащие в основе устойчивости растений к вирусам, патогенным грибам, засухе, заморозкам и другим неблагоприятным факторам, а уже на основе фундаментальных результатов предлагаем способы для повышения стрессоустойчивости растений. То есть мы доводим некую идею до определенного уровня, а в практику ее обычно внедряют специализированные институты. Например, у нас есть договор о сотрудничестве с Институтом картофельного хозяйства РАСХН, Институтом картофельного хозяйства Белоруссии, исследователи этого корнеплода особенно активно интересуются способами повышения его урожайности.

В: То есть ваш табак - исключительный случай?

О: Табак - это тоже пока только модель. Дирекция нашего института следит за тем, как в Академии наук и в правительстве формируют списки так называемых "критических технологий" для развития науки и промышленности, биосенсорные технологии относятся к одному из таких направлений.

Вот мы и создали генетическую конструкцию, которую применили к пугающему публику табаку. Дело в том, что это растение обладает большим преимуще¬ством - оно очень легко трансформируется при внесении генов, поэтому с ним легко и удобно работать.

В: В чем особенность созданного растения?

О: Промотор - элемент, управляющий работой гена - активирует экспрессию генетической конструкции, когда в среду попадают соли тяжелых металлов. Как только конструкция начинает работать, он выключает синтез хлорофилла - пигмента, обеспечивающего зеленый цвет растения, и на его листьях появляются белые пятна. Мы протестировали наш генетически модифицированный табак на реакцию с очень вредным и токсичным кадмием. В Японии из¬за ужасающего загрязнения рек в 50-ые годы XX века была целая эпидемия хронического отравления этим металлом, которое вызывает даже наследственные нарушения здоровья. Табак сразу же его "засек".

Вообще, конечно, нужно сажать рядом два растения - трансгенное и обыкновенное. Если вдруг продукт генной инженерии начинает белеть, а с обычным растением ничего не происходит, то это сигнализирует о появлении в почве элемента, против которого и создан сенсор. Если что­то происходит с обоими, возможно, они просто заболели.

В: Как и где может применяться такой биосенсор?

О: Как мы себе представляем, созданная генная кон­струкция должна быть применена, например, к многолетнему кустарнику. Затем этим кустарником можно засадить территорию, например, вокруг завода. Очень часто случаются спотовые (точечные) загрязнения, когда вредные металлы вырываются и ложатся на почву как пятно. Систематически брать пробы в каждой точке дорого, а вот биосенсоры - и удобно, и среагирует в случае чего. Причем такие трансгенные кустарники не нужно будет производить постоянно, достаточно вырастить один и получить семена.

В: В советское время существовала "фантастика от науки", если сейчас попытаться представить будущее растений-сенсоров...

О: То, чем мы сейчас занимаемся - это путь к сельскому хозяйству с минимальным участием человека. Представьте себе поле будущего: условно говоря, гектар земли, на отдельных участках которого растут биосенсоры. А вокруг них обычные растения, которые люди употребляют в пищу. Сенсоры направлены каждый на свое - один на засуху, второй на болезни, третий на насекомых и так далее. Эти растения соединены с центральным процессором, который по мере необходимости добавляет растущим культурам либо то, чего им не хватает, либо избавляет от того, что мешает. Думаю, случится это лет через 20-25.

В: А есть ли разработки, которые уже сейчас приносят реальную практическую пользу?

О: В нашем институте была создана система очистки воды с помощью водяного гиацинта. Это совершенно обычное, не трансгенное растение вытягивает не только всю вредную органику, но и тяжелые металлы, и даже пресловутые радионуклиды. Вода становится абсолютно чистой. Реализует этот проект одна из лабораторий, которая поставила систему "под ключ" на одном из свинокомплексов. Водяной гиацинт чистит воду, которую сбрасывают в искусственные пруды, после чего она снова может использоваться для выращивания животных. Даже запах исчезает.

Это растение испытывали и на фабрике по отвалу руды, там оно показало, что даже с тем самым кадмием справляется. Однако остальные попытки отыскать заинтересованных бизнесменов пока терпят фиаско...

В: Как вы относитесь к бытующему мнению об опа­сности генномодифицированных продуктов?

О: Такое отношение к генной инженерии несколько удручает. В Европе очень сильная партия зеленых, это хорошие люди, энтузиасты, но в науке они не разбираются. И порой из¬за их протестов блокируются интерес­ные и перспективные разработки. "Зеленые" утвер­ждают, что трансгены из генномодифицированной пищи могут передаваться микроорганизмам, находящимся в кишечнике, передавать им, например, устойчивость к антибиотикам. Как-то я даже читал, что "трансгены могут передаваться клеткам человека, и тогда человек станет трансгенным". Ну не смешно ли?

Если серьезно говорить об этом, то трансгенная пища не только ничуть не опаснее обыкновенной, но даже менее опасна. Например, как получается новый сорт растения? Берется либо химический мутаген, либо с помощью кобальтовой пушки и гамма­лучей производится массовый мутагенез. Потом растение высаживают, смотрят на перспективных "мутантов", получают чистые линии и так далее. Это стандартный способ, который никого из "зеленых" не пугает. А реально это воздействие гораздо более масштабное: если в генной инженерии ген взяли из одного организма и перенесли в другой, то здесь идут изменения в огромном количестве генов. Какие эти изменения, какие там отложенные эффекты (которые могут проявиться и через 20 лет) - неясно. Этот социально­психологический феномен можно объяснить относительной "молодостью" генной инженерии, а нового всегда боятся. Кстати, сейчас у нас есть очень интересное и перспективное направление работы - генномодифицированные, но не трансгенные растения. То есть мы не привносим в их структуру чужеродных генов, но регулируем или "выключаем" экспрессию (активность) собственных.

В: Алексей Владимирович, как вы думаете, какая ваша разработка может стать успешной в будущем?

О: Идей у нас очень много. Сейчас мы занимаемся разработками способов повышения устойчивости растений к засухе, заморозкам и вирусам. Есть идея создать сенсор на экологически неблагоприятную обстановку в целом, не только на тяжелые металлы. Кстати, в мире над трансгенными биосенсорами работают всего несколько групп, а в нашей стране мы, пожалуй, единственные. Однако, когда подали заявку в Министерство образования и науки на разработку этой концепции, на которую, естественно, требуются средства, то не получили поддержки. Пока неясно, что будет с биосенсорными разработками. Очевидно только одно - за этими технологиями будущее, осталось дождаться заинтересованности бизнеса или государства.