На то, чтобы из растения с плодами размером с горошину вывести прекрасный и сочный помидор, у человечества ушли тысячелетия. Теперь при помощи редактирования генов учёные могут изменить всё.
Как любой уважающий себя фермер, Захари Липман ворчал по поводу погоды. Крепко сбитый, с коротко остриженными волосами и бородой, Липман стоял в теплице, расположенной посередине Лонг-Айленда, окружённый изобильной и буйной растительностью. «Ой, даже не спрашивайте», — отозвался он о поздней и суровой весне. Это был вторник середины апреля, но в прогнозе рассказали о вероятности выпадения снега, а через весь остров дул холодный ветер. Это вовсе не та погода, что вызывает в памяти мысли о летних помидорах. Но Липман думал о будущем, о Дне поминовения [последний понедельник мая / прим. перев.], когда тысячи тщательно выпестованных саженцев помидоров будут перемещены из теплиц на плодородную землю Лонг-Айленда. Он надеялся, что погода, наконец, переменится.
Хотя подростком он и работал на ферме, и у него сохранилась романтическая привязанность к земле, Липман – не фермер. Он ботаник из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор из Нью-Йорка, изучающий генетику и развитие растений. А все эти тепличные растения – не обычные помидоры.
Представив меня своему постоянному компаньону Чарли (общительной и слюнявой помеси лабрадора с ротвейлером), Липман провёл меня мимо сотен растений, которые балуют дневной температурой в 27 ºC, влажностью от 40 до 60%, стимулируя их на 14-часовой фотосинтез при помощи натриевых газоразрядных ламп высокого давления. Некоторые из растений представляли собой едва распустившиеся ростки; иные только что начали раскрывать свои характерные жёлтые цветки, предвещающие будущие плоды; а какие-то уже почти созрели, и их красные плоды наливались весом.
Эту теплица отличается тем, что 90% её растений были генетически изменены при помощи волшебной технологии редактирования генов, известной, как Crispr/Cas-9 – что делает её, вероятно, эпицентром революции в ботанике, которая может навсегда изменить будущее не только помидоров, но и множества иных продовольственных культур. Липман и Джойс ван Экк, его давняя партнёрша из Института Бойса Томпсона в Итаке, Нью-Йорк, принадлежат к небольшой армии исследователей, использующих редактирование генов для превращения помидора в лабораторную мышь ботаники. В этой теплице Crispr – это глагол, каждое растение – это эксперимент, а мутант – не плохое слово.
Липман прошёл к дальней части здания и показал на различные помидоры особого крупного сорта – одного из коммерческих вариантов, которые продаются в супермаркетах, а не на фермерских рынках. Это растение, которому было примерно два месяца, сгибалось под тяжестью крупных, почти зрелых плодов. Это был мутант, как пояснил Липман, который они называют «безузловым». У большинства помидоров на стебле рядом с местом формирования плода есть вздутое скопление ткани, узел. Когда помидор созревает, он говорит себе, как это сформулировал Липман, «ОК, я созрел – пора падать», клетки узла получают сигнал умереть, и отпускают помидор. Так природа распространяет семена помидоров; но этот узел всегда был неприятной проблемой сельского хозяйства, поскольку он оставлял часть стебля, проделывающую отверстия в механически собранных плодах. Безузловые помидоры, у которых можно оторвать стебель под корень, получали и выращивали для коммерческого использования, но часто у них проявлялись побочные эффекты. Эти генетически модифицированные версии избегают непреднамеренных последствий традиционного разведения. «Теперь мы можем использовать Crispr, чтобы напрямую работать с геном, отрезать его молекулярными ножницами, что и приводит к мутации, — сказал Липман. – И вуаля: свойство безузловости у любого нужного вам сорта».
Мы перешли к нескольким примерам Physalis pruinosa, родственника овощного физалиса, производящего на свет небольшие и сочные плоды физалиса. Это растение ещё не получилось одомашнить, и Липман описывает его дикую версию, как «чудовище»: высокое, неопрятное и жадное, дающее по одному жалкому плоду на отросток. Рядом с ним рос физалис, в котором учёные вызвали мутацию под названием «самоподрезка». Он был в два раза ниже, не такой кустистый, а на каждом отростке красовалось по пять-шесть плодов. Липман сорвал один плод с мутанта и предложил его мне.
«Сначала понюхайте его, — попросил он. – Насладитесь запахом». Запах был экзотическим и немного тропическим. Я отправил его в рот и укусил, получив взрыв различных вкусов. Как и у родственных ему помидоров, вкус получился загадочным, размазанным по времени сладким и кислым, украшенным летучими компонентами, нашедшими мой нос и дополнившими вкус.
«Вы только что съели отредактированное растение, — улыбнувшись, сказал Липман. — Но не волнуйтесь слишком сильно».
Зак Липман среди отредактированных помидоров
Генетически отредактированный помидорный куст
Липман, как и большинство учёных, считает, что генетически модифицированные растения есть безопасно. Но его озорная улыбка служит признанием того, что не все считают эту технологию безвредной. С генетическим редактированием растений связано множество треволнений. ГМО-зерновые, такие, как кукуруза или соя, уже много лет проникают в готовую еду, корм для животных и биотопливо, и идущая вокруг них битва разделила общество в США и других странах. Революция Crispr переизобретает, или даже заново разжигает эти дебаты. Большую часть существующих сегодня растений редактировали через удаление генов (посредством мутации), а не через введение генетических последовательностей, взятых у других видов, как в первом поколении генетических модификаций, что порождало боязнь перед «франкенштедой» и загрязнением окружающей среды. Именно потому, что сейчас редактирование проходит путём удаления, а не добавления, учёные утверждают, что нынешняя форма редактирования генов имитирует мутации, происходившие при классической сельскохозяйственной селекции. Возможно, эта разница не успокоит критиков, но она убедила государственных регуляторов; генно-модифицированные сою и картошку уже выращивают, а в прошлом марте министерство сельского хозяйства США объявило, что полученные при помощи генетического редактирования зерновые культуры «неотличимы» от тех, что получены традиционной селекцией, и не «требуют государственного надзора».
Будущее еды атакует множество вопросов: как накормить 9 млрд ртов, как заниматься фермерством в эру беспрецедентной климатической неопределённости, как создавать более стойкую и питательную еду для общественности, беспокоящейся по поводу новой технологии. Ботаники уже используют Crispr и связанные с ней технологии для кардинального изменения растений – они редактируют пшеницу, уменьшая содержание в ней глютена, сою для получения более полезного масла, кукурузу для увеличения урожая, картошку для улучшения хранения (и уменьшения канцерогенных отходов при готовке). В промышленных и научных лабораториях разрабатывают новые инструменты для редактирования, способные серьёзно повлиять на еду, которую все мы едим. Однако эта новообретённая способность преобразования еды совпала с консолидацией сельского хозяйства в три мегаконгломерата. У этих компаний есть средства для запуска новой технологии. Вопрос в том, для чего они её будут использовать.
Соя, картошка и кукуруза незаметно встраиваются в пищевую цепочку, но помидоры добавляют большой красный восклицательный знак к текущим дебатам. Вероятно, никакая другая продовольственная культура не сможет быть более символичной, учитывая, что поставлено на карту с точки зрения сельского хозяйства, биологии, культуры и выращивания домашней еды. Помидор – король фермерских рынков, жемчужина домашнего огорода, альфа-овощ локаворов. В теплице Липмана представлено лишь несколько вариантов того, как редактирование генов уже изменяет помидоры – у него есть растения, цветущие раньше, не обращающие внимания на наличие или отсутствие освещения, занимающие меньшую площадь, размещающие на стебле несколько плодов сразу.
Для людей, любящих есть или выращивать помидоры (я из обеих категорий) появление Crispr вызывает цинизм и головокружительные надежды на будущее нашего любимого овоща. Цинизм возникает, поскольку большая часть практических научных попыток увековечит пресный вкус коммерчески выращиваемых помидоров. В каком-то смысле, это просто признак победы производителей еды, стремящихся к большему урожаю за меньшие деньги, над вкусами потребителей, которым подавай вкус и питательность. (Гарри Кли, эксперт по помидорам из Флоридского университета, говорит, что размер идеального помидора для индустрии должен точно совпадать с размером гамбургера из Макдоналдс). А надежда – поскольку есть что-то интригующее в использовании новой технологии для сохранения восхитительного, кисло-сладкого взрыва фамильного сорта помидора в более стойком, не восприимчивом к болезням растении.
После прогулки с Липманом по его саду произведённых человеком мутаций, я не мог не спросить о том, получат ли от ножниц Crispr какие-то преимущества те фамильные сорта, что я каждый год пытаюсь выращивать сам.
«Мы не редактируем фамильные сорта, — сказал Липман. – Пока. Но это уже в разработке. Они могут получить преимущества от небольших подстроек».
Помидоры балуют и заставляют заниматься фотосинтезом в Институте Бойса Томпсона
Это рассказ о помидорах. Но ещё, как и все сельскохозяйственные истории, — рассказ о мутациях, как «естественных», так и рукотворных, хитрых, невидимых мутациях и чрезмерно гротескных, мутациях, созданных в начале этого года в лаборатории, и тех, что могли произойти 10 000 лет назад, как те, что превратили Solanum pimpinellifolium (смородинный помидор), неопрятный многолетний сорняк, выдающий плоды размером с горох, и растущий на побережье Тихого океана в Перу и Эквадоре, в эти прекрасные и огромные плоды фамильных сортов, растущие у вас в огороде. Наш культурный словарь оставил слову «мутация» лишь насмешливое значение, но если вы считаете это слово плохим, вам, наверно, лучше дальше не читать – и не есть растительную еду. Базовый принцип селекции растений – воспользоваться преимуществами генетических изменений, мутаций, без оглядки на то, вызваны ли эти мутации солнечным светом, рентгеновским излучением или Crispr. Как говорит Кли, «я не знаю ни одной продовольственной культуры, которую можно найти в супермаркете, не изменённой кардинально по сравнению с её дикорастущей версией».
Любой огородник является, вольно или невольно, специалистом по мутациям. Все различные сорта фамильных помидоров – тонкокожие «брендивайн», абрикосово-яркие «Жоан Флэмм», зелёноватые «чёрный Крым», и мои любимые «Бернская роза», румяные и восхитительные на вкус – являются продуктами давнишних низкокачественных мутаций.
Исследовательские посадки в Колд-Спринг-Харбор, где растёт порядка 8000 генетически отредактированных растений
Каждую весну я располагаюсь на полу с кучей горшков, заполненных торфом и начальной почвой, и неуклюже вдавливаю семена вышеперечисленных сортов в девственную землю. Моя жена недоумевает, почему бы мне не покупать сразу готовую рассаду на рынке, как все, но я так и не перерос свой детский восторг наблюдения за тем, как крохотный кусочек ДНК растения, окружённым жёсткой оболочкой семечка, превращается в полутораметровое растение, выдающее свои безупречные подарки. Огородникам – первым биологам-самоучкам – известен этот восторг. Как и Липману. Именно так он и занялся генетическим редактированием помидоров.
Липман вырос в Милфорде, Коннектикут. Его отец преподавал родной язык, а мать работала в здравоохранении. Среди самых ранних его воспоминаний – визит на близлежащую ферму с отцом, в 6-7-летнем возрасте, когда он собирал валявшиеся тут и там на поле тыквы, с их удивительными формами и расцветками.
Это тыквенное поле принадлежало ферме Роберта Трита, и когда Липману стукнуло 13, он начал работать там каждое лето, культивируя свою любовь к растениям. Когда он окончил школу в 1996 году, он решил заняться разведением и генетикой растений, сначала в Корнелловском университете, а потом – в Колд-Спринг-Харбор, где он защитил докторскую, и сейчас работает исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза.
Офис Липмана – это храм помидора. На стенах красуются старые этикетки с томатных консервов и открытки с нереально огромными помидорами, а на столе, в старых коробках, в деревянных подносах и пластиковых шкафчиках у стены хранятся тысячи мелких коричневых конвертов с семенами, размеченными по годам и сортам. Самая характерная реликвия находится прямо у двери – большая репродукция в рамке из книги XVI века Пьетро Андреа Маттиоли, которая считается самым древним цветным изображением помидора, сделанным сразу после испанской экспансии в Америку. Для такого генетика, как Липман, рисунок Маттиоли особенно важен, поскольку он свидетельствует о том, что доколумбовые жители Америки могли распознать полезную мутацию помидоров – они уже превратили мелкий дикий плод в крупный и золотистый.
Семена хранят в коробках, а затем высаживают
До 1930-х специалисты по сельскому хозяйству полагались на ту же самую технологию, что и первые фермеры, выращивавшие помидоры в Северной Америке: терпеливо ждать, пока природа не выдаст полезную мутацию, суметь распознать полезное свойство (к примеру, более крупные плоды), и создать новый сорт с этим свойством, выбирая мутировавшие штаммы и размножая их. Иначе говоря, сельское хозяйство всегда стояло за неестественный отбор – выбор человеком одних мутаций и отказ от других. Во время Второй Мировой войны биологи ускорили этот процесс, намеренно вызывая в семенах мутации при помощи химикатов, рентгеновских лучей и другого излучения. Но и в этом случае процесс был медленным. Селекция желаемых свойств легко может растянуться лет на десять.
Всё начало изменяться в 2012, судьбоносный для помидоров год. В мае того года специалисты по генетике растений закончили проект генома помидора – они расшифровали всю последовательность ДНК, все 900 млн спаренных оснований на 12 хромосомах. Затем в июне группа под руководством Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала первую работу по новой технологии редактирования генов, Crispr, за которой вскоре последовали группы из Института Броада в MIT и Гарварда. Два этих потока исследований соревновались друг с другом, чтобы узнать, работает ли новая технология с растениями.
Как только появилась информация о Crispr, Липман задумался: «А нельзя ли применить её к помидорам? Если можно, то вперёд». Нужно было быстро повести эксперимент с генами помидора, который смог бы доказать эффективность Crispr без задержек. На какой ген нацелились Липман и ван Экк? Не такой, который бы улучшил размер или форму плода, поскольку на это ушло бы много времени, а ван Экк была нетерпелива. «Я не хочу, чтобы его нужно было высаживать в теплице и ждать, пока он вырастет, — сказала она Липману. – Я хочу, чтобы мы увидели что-то уже в чашке Петри». Так что они выбрали ген, совершенно бесполезный экономически, и ещё менее полезный с потребительской точки зрения. Это был странный ген, который в результате мутации выдавал обезображенные листья помидоров, выглядящие, как иглы. Мутировавшую версию назвали «проволочной».
Проволочная мутация была настолько плохо известна, что ван Экк пришлось раскопать работу от 1928 года, описывающую её, чтобы понять, что ей нужно искать. Для каждой мутации по технологии Crispr требуется специально подготовленный инструмент под названием «конструкт» – гидовая РНК, позволяющая нацеливаться на определенный ген помидора, и сопутствующий ей фермент, отрезающий ДНК растения в нужном месте. В данном случае Липман разработал конструкт, нацеленный на проволочный ген, и вырезающий его. Мутация, строго говоря, вызывается не технологией Crispr, а самим растением, пытающимся залечить рану. Ван Экк использовала бактерию, прекрасно заражающую растения, чтобы занести мутацию Crispr в клетки помидора. После мутации эти клетки были перенесены на чашки Петри, где начали развиваться, порождая растения. Ван Экк всё равно пришлось подождать пару месяцев до того, как клетки помидора превратились в ростки и отрастили побеги с листьями, но ожидание того стоило.
«Я до сих пор помню, как увидела первые листья», — вспоминает она. Они были скручены в подобие иголок. «Обожемой, сработало!» – закричала она, и помчалась по коридорам института, рассказывая об этом всем, кто готов был слушать. «Я была на взводе, потому что, ну что вообще срабатывает с первого раза?»
Они не только продемонстрировали, что Crispr способен вызвать наследуемое изменение признака в продовольственных культурах, но и получили свой результат за пару месяцев вместо года. Они знали, что такой же процесс, в принципе, можно использовать для редактирования, с чрезвычайной точностью и беспрецедентной скоростью, любого гена в любой культуре.
Как только они убедились, что всё работает, Липман и ван Экк принялись «криспить» все свойства, которые только хотели изучить за последние 15 лет. Одним из них стало безузловое свойство. 60 лет исследователи пытались решить проблему наличия узла на побеге помидора. Крупномасштабное выращивание помидоров – только в одной Калифорнии производят более 10 млн тонн ежегодно – требует механической сборки, и стебли томатов, протыкающие плоды, делают задачу более сложной и увеличивают количество отходов. Липман, изучающий архитектуру растений, знал, что многие сорта помидоры без узлов дают слишком много лишних побегов и уменьшают урожайность. Он обнаружил, что этот побочный эффект был результатом традиционной селекции: когда селекционеры выбирали мутацию без узла, они получали и ненужное им излишнее ветвление из-за сложного взаимодействия мутаций. Традиционная селекция давала и ещё один побочный эффект – плоды необычной формы – поскольку процесс селекции безузлового растения потянул за собой и кусочек ДНК с ненужной мутацией.
Если Липман мог бы использовать Crispr для получения мутации без узлов, не утаскивая за собой вредные эффекты, связанные с традиционной селекцией, это был бы прорыв для фермеров. Ему и ван Экк пришлось ждать дольше, чем в случае с игольчатыми листьями, но к марту 2016 года у Липмана в теплице росли безузловые помидоры. Они опубликовали работу в журнале Cell весной 2017 года, и Липман поделился инструментом для редактирования генов с Кли и Флоридским университетом. В прошлом марте Кли с командой высадили несколько генетически отредактированных безузловых мутантов коммерческого сорта Флорида 8059 на опытном поле к северу от Гейнсвилля.
Джойс ван Экк увидела скрученные листья у крохотного саженца помидора, и поняла, что эксперимент удался
Вернёмся к жестокой реальности: несмотря на всю шумиху, связанную с революцией в редактировании генов, за последние пару лет в этой технологии нашли не только успехи, но и ограничения. Учёные расскажут вам, что Crispr прекрасно умеет «выключать» гены. Но использовать её для вставки новых генов, как советуют многие, для «перезаписывания» генетической линии человека, животного или растения, не так-то просто. " Crispr это не универсальное решение для всего", — говорит Дэн Войтас из Миннесотского университета, один из пионеров сельскохозяйственного редактирования генов. Более того, геномы очень сложны, даже у растений. Точно так же, как десяток рукояток на стереомагнитоле может формировать звук одной песни, множество генетических элементов контролируют эффекты единственного гена.
Обескураживающая сложность вдохновила лабораторию Липмана на хитрую уловку в области редактирования генов. «Я помню, у меня тут должна быть записка, — говорит Липман, указывая на клавиатуру. На записке просто написано: „промотор CRISPR“.
У растений, как и у животных (и людей) часть ДНК находится вне сегмента гена, кодирующего белки, и регулирует их выход. Эта последовательность нуклеотидов называется промотором, и она настраивает различные выходные уровни – что-то вроде громкости – для определённых генов. Что если, спросила себя группа Липмана, можно было бы использовать Crispr для настройки громкости определённого гена, выкручивая или прикручивая её, как рукоятку магнитолы, путём мутации промотора в различных местах?
Теплица на Лонг-Айленде заполнена примерами того, что происходит. Дэниел Родригес-Лиал с коллегами из лаборатории Липмана опубликовали в Cell статью о своём открытии: через мутацию промотора гена самоподрезки в различных местах они смогли регулировать его выход, производя небольшие, но важные изменения. Используя Crispr для создания гена в различных количествах, учёные, по словам Липмана, могут находить „улучшенные“ версии растений по сравнению с теми, что может предложить природа.
Однако улучшенные с чьей точки зрения? Одна из любимых фраз Липмана – „золотая середина“. Она указывает на генетический баланс, соблюдая который, можно получить нужные для сельского хозяйства свойства, не вредя таким необходимым особенностям, как запах или форма. „Теперь можем начинать думать о том, чтобы взять лучшие наши сорта помидоров, и сделать так, чтобы они цвели быстрее, чтобы их можно было выращивать на широтах ближе к северу, где лето короче, — говорит она. – Мы можем начать продумывать новые виды растений, новые версии существующих продовольственных культур, подходящих для городского выращивания, типа тех многоярусных теплиц, что люди делают на заброшенных складах. Адаптировать растение так, чтобы оно стало более компактным, цвело быстрее, в очень компактных условиях выдавало плод нужного размера и в нужном количестве, эквивалентном тепличному сельскому хозяйству, только при использовании светодиодного освещения“. Поскольку у каждого гена растения свой собственный промотор, такую генетическую подстройку можно осуществлять практически для любой продовольственной культуры.
Подстройка – лишь один из множества способов, которыми биологи изменяют помидоры. В прошлом году исследователи из лаборатории Сэйнсбери в Англии провели генетическое редактирование сорта помидоров Манимейкер, с тем, чтобы он стал устойчивым к мучнистой росе, а японская исследовательская группа недавно произвела помидоры без косточек. В тот майский день, когда я сажал семена своих фамильных помидоров, я беседовал по скайпу с двумя ботаниками из Бразилии, выведшими генетическое редактирование помидоров на новый уровень. Совместно с лабораторией Войтас из Миннесотского университета, Августин Сзогон из Висозского университета и Лазаро Перес из Университета Сан-Пауло получили путём реверс-инжиниринга дикий помидор, предка всех сегодняшних одомашненных сортов. Вместо того, чтобы вести подстройку одомашненных помидоров, они вернулись на первый шаг – к дикому растению – и использовали Crispr для отключения сразу нескольких генов. В результате, вместо кустистого сорняка генетически отредактированный помидор стал компактным и раскидистым, вместо плодов размером с горох помидоры стали размером с вишню. В отредактированной культуре также оказалось больше ликопина, важного антиоксиданта, чем в любом другом известном сорте помидора. Этот процесс известен под названием „нового одомашнивания“.
»Мы не прошли путь от размера гороха до крупного размера, но прошли путь от гороха до вишни", — описал эту первую попытку Сзогон. А как они на вкус? «Прекрасно!» – утверждал Перес. По тому же принципу Липман и ван Экк одомашнили дикий физалис, надеясь, что он присоединится к голубике и землянике в качестве одной из базовых ягодных культур.
Интересен такой подход нового одомашнивания тем, что он использует все преимущества накопленной «мудрости» дикого растения. За десятки тысяч лет эволюции дикие растения приобретают стойкость и выносливость, сопротивляемость к заболеваниям и стрессу. Одомашнивание устранило некоторые из этих черт. Поскольку эти особенности обычно зависят от целого набора генов, говорит Перес, их было бы чрезвычайно сложно ввести в уже одомашненные помидоры, при помощи Crispr или любой другой технологии. А этот подход может позволить использовать и другие экстремальные свойства. Перес хочет «одомашнить» дикий вид с Галапагоса, способный переносить такие экстремальные условия, как высокую солёность и засуху – такие свойства могут в будущем обеспечить безопасность культуры перед лицом климатических флуктуаций.
Повышение температур. Изменение сезонов роста. Рост населения. Последствия избыточного использования гербицидов. Что, если редактирование генов поможет, допустим, включить гены, увеличивающие сопротивляемость болезням, что поможет уменьшить использование пестицидов? – спрашивает Липман. «Тогда это будет уже не просто выращивание пищи для всего мира, но и защита планеты».
Липман рядом с помидорной теплицей.
Вся эта новая ботаника – отключение генов, подстройка промоторов, новое одомашнивание – чудесно творческая дисциплина, развивающаяся очень быстро. Но, рано или поздно, придётся поговорить и о её обратной стороне. Захотят ли потребители есть эти помидоры? Станут ли Crispr-овощи и зерновые просто «новыми ГМО», как считают некоторые борцы за экологию, или генетически отредактированные растения отличны от обычных по своей сути? «Это начало нового разговора», — говорит Липман.
Старый разговор был язвительным и эмоциональным. Изначальные генетически модифицированные продукты от Monsanto были «трансгенными», то есть биологи вставляли растениям чужие ДНК из других видов. Редактирование генов гораздо больше походит на старые формы мутагенеза вроде облучения и химикатов, но при этом оно не такое бессистемное. Вместо получения случайных мутаций, Crispr нацеливается на определённые гены. (При редактировании возможно промахнуться, хотя Липман пока не встречался с такими случаями). Именно поэтому ботаники так страстно жаждут использовать эту технологию, и поэтому министерство сельского хозяйства США считает отредактированные культуры похожими на ранние мутагены, и не требует их особого регулирования. (В случае добавления растениям новых генов министерство решило рассматривать каждый случай отдельно). Некоторые европейские страны запретили ГМО, а Евросоюзу ещё только предстоит принять окончательное решение по поводу генетически отредактированных растений.
Хотя множество исследований так и не смогли обнаружить угрозу ГМО для здоровья человека, у общества остаются сомнения. Опрос 2016 года показал, что 39% американцев считают, что генетически модифицированные продукты менее полезны для здоровья, чем обычные, и даже дома у Липмана его собственная жена сначала предпочитала не есть его генетически отредактированные помидоры.
Есть и другие причины, по которым генетически изменённая еда вызывает подозрение. Ранние попытки Monsanto по получению ГМО использовали революционную технологию для производства не более полезных или стойких продуктов, а для возникновения у сои и кукурузы сопротивляемости проприетарного гербицида компании "Раундап". Агрессивное продвижение компанией такого продукта, который служит её собственным целям, было признано катастрофой в области связей с общественностью.
Крупные агропромышленные предприятия пытаются воспользоваться преимуществами редактирования генов. Недавний шквал объединений привёл к появлению трёх мультинациональных гигантов глобального сельского хозяйства: Bayer (закончившего поглощение Monsanto в этом году), DowDuPont (после недавнего слияния Dupont с Dow Chemical) и Syngenta (которую в прошлом году купила огромная китайская компания, редактирующая гены, ChemChina). Проблемы интеллектуальной собственности, возможно, окажутся более сложными, чем генетика растений. Основные патенты на Crispr, относящиеся к сельскому хозяйству, принадлежат институту Броада и DuPont Pioneer, и эти компании объединились прошлой осенью для создания лицензий на прикладное использование технологий в фермерском деле (все три гиганта лицензировали технологию). Согласно источникам, право на использование Crispr в коммерческом сельском хозяйстве подразумевает предоплату, ежегодные отчисления с продаж и другие условия.
И тут редактирование генов наталкивается на жестокую сельскохозяйственную экономику. Учёные могут проводить исследования Crispr, не оплачивая лицензию. Но и всё. «Я не могу разработать продукты и начать их продавать», — говорит Липман. Коммерческая разработка требует оплаты лицензии – которая по карману только богатеньким агропромышленным компаниям.
Существуют несколько более мелких биотехнологических компаний, стремящихся обойти крупные холдинги и проблемы интеллектуальной собственности. Calyxt, стартап из Миннесоты, одним из основателей которого стал Войтас, уже получил одобрение министерства сельского хозяйства США на выращивание нескольких культур, созданных при помощи более ранней и сложной технологии редактирования генов, TALENs. Липман консультирует массачусетский стартап Inari. Benson Hill Biosystems из Сент-Луиса работает над улучшением продуктивности растений при помощи новых патентованных генетических ножниц, которые она называет Crispr 3.0. Но генеральный директор Мэтью Крисп (Matthew Crisp — да, его так зовут) утверждает, что «мутные» законы об интеллектуальной собственности душат инновации. Партнёры и будущие лицензиаты Benson Hill, по его словам, жалуются на то, что коммерческие права на технологию редактирования генов Crispr «слишком дорогие, слишком обременительные или слишком неопределённые». Открытие новых ферментов для редактирования генов или других инноваций может ещё сильнее запутать патентный ландшафт. Как сказал один из источников, «это бардак, и ситуация будет только ухудшаться».
Именно поэтому столько внимания концентрируется на новом стартапе Pairwise Plants, в котором Monsanto скооперировалась с несколькими пионерами Crispr из Института Броада. В недавних заявлениях, сделанных для агентства Bloomberg, директор компании Том Адамс, бывший вице-президент Monsanto, подчёркивает, насколько новые культуры «по-настоящему полезны для людей», что вызвало немало удивления. «На таком языке Monsanto не разговаривала», — отметил Войтас. Родословная Monsanto вызывает опасения у некоторых ботаников. «Вопрос в следующем: у них огромный багаж, связанный с принятием потребителей, — говорит Липман. – И если они и тут напортачат, то испортят всё для всех остальных. Все просто затаили дыхание».
Подносы для проращивания семян помидоров
Ростки Physalis pruinosa в Институте Бойса Томпсона в Итаке
Вот вам вопрос попроще: что насчёт вкуса? Когда я спросил Гарри Кли, пробовал ли он какие-нибудь безузловые помидоры сорта 8059, которые он выращивает, он посмеялся, и сказал, что не сподобился. «Мы знаем, что у сорта Флорида 8059 в принципе вкуса как такового нет». Улучшение вкуса помидоров всегда играло только вторую скрипку в рыночной экономике. Большая часть помидоров, растущих во Флориде, идут в индустрию питания – «в макдоналдсы и сабвеи», как говорит Кли. «Грустная реальность состоит в том, что индустрия не стремится вывести помидор повкуснее». Кли любит рассуждать о вкусе – он возглавляет группу, определившую пару десятков генетических участков, отвечающих за исключительный вкус помидоров. «Мы совершенно точно знаем, как выдать более сладкий и вкусный помидор», — говорит он. Но такие помидоры экономически непривлекательны. «Фермеры их не примут».
А что же до потребителей? Приняли бы они генетически отредактированный помидор, если бы он был вкуснее? Или, если перефразировать, будет ли ботаническим богохульством редактирование фамильных сортов?
В своей экскурсии по теплице Липман в какой-то момент остановился, чтобы по-доброму пренебрежительно отозваться о фамильных сортах. Он признаёт, что это отличные помидоры, но «они дают весьма хреновый урожай». По собственному опыту могу подтвердить, что фамильные сорта слишком разборчивы и не очень урожайны, а также обладают плохой иммунной системой – по большей части они вас расстраивают, по крайней мере, растя в огороде. Они начинают расти, как Усэйн Болт на стометровке, а затем превращаются в истощенные, увядшие растения, страдающие от всяческих недугов, грибков и паразитов, с опадающими коричневыми листьями. Соблазнительно было бы использовать новую технологию для их редактирования. Кли «с нетерпением ждёт, когда редактирование генов придёт в огороды». Он считает, что огородники, такие, как я, могут воспринять доводы о том, что генетически отредактированные помидоры не являются ГМО.
«Что, если бы мы дали вам сорт „брендивайн“ с высоким содержанием ликопина, долгим сроком хранения, с более компактными кустами? – спросил меня Кли. – Я могу сделать это всё прямо сейчас, отключив гены при помощи редактирования. И я мог бы дать вам нечто, практически идентичное „брендивайну“, только вполовину ростом, и с плодами, которые не обмякают в течение дня, а кроме того, глубокого красного цвета из-за ликопина. Вы бы такое выращивали?»
«Естественно!» – сказал ему я.
«Я думаю, все бы такое выращивали, — сказал он. – Думаю, это стало бы огромной возможностью для обучения огородников тому, в чём заключается метод селекции».
Не все согласятся с Кли (или мной). Войтас, пионер редактирования генов у растений, посмеялся, когда я спросил его о генетическом редактировании фамильных сортов. «Частично потому, что это фамильные сорта. То есть, название говорит о том, что это какая-то ценность из прошлого. А не что-то новое, технологичное». Чуть ближе к сути дела он напомнил мне о «возмутительных» ценах на лицензирование технологии редактирования генов. «Поэтому ваша идея об отредактированных фамильных помидорах никогда не станет финансово привлекательной, чтобы кто-то платил за лицензию».
В итоге: генетически отредактированные помидоры, судя по всему, уже на пути к рынку. Но помидоры с улучшенным вкусом в ближайшее время ждать не стоит.
В начале июня Зак Липман вернулся к фермерскому делу. Солнечным, как казалось вначале, днём, он с десятком коллег пересадил порядка 8000 генетически отредактированных помидоров на поле на землях лаборатории Колд-Спринг-Харбор. Там было много знакомых мутантов – безузловых, самоподрезающихся, нечувствительных к свету. «Сажайте глубже!» – кричал он, и команда ускорилась, пытаясь укоренить рассаду в земле под внезапно темнеющим небом.
Итоговая судьба генетически отредактированных помидоров непредсказуема так же, как погода, но судьба этих конкретных помидоров менее загадочна. Липман часто берёт их домой. «Я съел уже множество генетически отредактированных помидоров, ага», — смеётся он. Неудивительно, что он не находит в них никаких отличий от обычных. «Это не ГМО, — настаивает он. – В итоге получается полный эквивалент естественной мутации. Так чего бы их не есть? Это всего лишь одна из тысяч или миллионов мутаций, способных или неспособных повлиять на здоровье растения – а мы ведь их едим!»
Автор: Вячеслав Голованов
