«Наука в Сибири» № 18 (2154) 15 мая 1998 г. НА ГРАНИ ФАНТАСТИКИ Заглянув в очередной раз в "Словарь иностранных слов", попавший на мою книжную полку из библиотеки родителей, я, с удивлением, прочла: "Ген -- некий воображаемый в вейсманистской генетике носитель наследственности, якобы обеспечивающий преемственность в потомстве тех или иных признаков организма... Представление о генах является плодом метафизики и идеализма"(!) Сравнительно недавно это толкование было официально признанным -- словарь выпущен в 1949 году! Какие изменения произошли в отечественной науке всего за несколько десятков лет! Сегодня ученые управляют генами, переносят свойства одного организма в другой, спорят о возможности клонирования человека. Фантастика! Захотелось заглянуть в СИФИБР (Сибирский институт физиологии и биохимии растений), чтобы ближе познакомиться с людьми, осуществляющими работы, связанные с генной инженерией. Галина КИСЕЛЕВА, наш корр. г. Иркутск. В ДНК КУКУРУЗЫ ОБНАРУЖЕНА ДНК ВИРУСА ГРИППА. КАК ОН ПРОНИК В РАСТЕНИЯ? Исследуя с помощью компьютера генетическую структуру кукурузы, иркутские ученые и их новосибирские коллеги неожиданно обнаружили в ДНК участки, сходные с ДНК... вирусов гриппа штамма сингапур. Вначале это показалось невероятным, но последующие исследования подтвердили данный факт. Оказалось, что в ДНК кукурузы есть участки, гомологичные (сходные) и с другими вирусами -- ретровирусом птиц (80%) и даже вирусом гепатита! Как эти носители человеческих болезней могли проникнуть в клетку растений, да еще в митохондрию, энергетическую станцию клетки, отвечающую за ее жизнедеятельность? -- Объяснение этой поразительной находке дать пока трудно, -- говорит директор Института физиологии и биохимии растений член-корреспондент РАН РЮРИК САЛЯЕВ. -- Мы решили опубликовать результаты исследований в отечественной и зарубежной литературе, чтобы привлечь внимание к этой проблеме и пригласить к ее решению широкий круг исследователей. -- Но какая-то гипотеза, пусть предварительная, уже высказывалась? -- Гипотезы пока тоже разные. Что такое вирус? По мнению некоторых ученых это взбесившийся ген. Может быть, когда-то он вычленился из какой-нибудь ДНК и попал в организм, обеспечивая себе размножение в геометрической прогрессии. И заболевание в этом случае быстро, как пламя, распространилось. Другие ученые считают, что митохондрии привнесены в клетку в процессе эволюции. Когда-то они представляли собой нечто вроде протобактерий или бактерий. Каким образом они проникли в клетку и там обосновались -- пока неизвестно. Митохондрия ведет как бы двойную жизнь -- имея собственный геном, находится под влиянием ядерного генома растения. Подобные примеры двойного существования растительного организма нам известны. Например, лишайник. Это и гриб и водоросль одновременно, а воспроизводит себя как лишайник. Возможно, митохондрии и являются наследниками генома каких-либо бактерий и вирусов. Они размножаются в клетках и при их делении обязательно переходят в клеточное потомство. -- Подобные находки вирусов в клетках растений известны миру? -- По тем видам, с которыми мы работаем, такой результат получен впервые. Пока в научной литературе подобных сообщений не встречено. -- Может ли находка изменить взгляд на существование вирусов? Чем грозит это человечеству и грозит ли? -- Возможно. Нужны дополнительные исследования. Пока определенно сказать ничего нельзя. КАК КОНСТРУИРУЮТСЯ РАСТЕНИЯ Обнаружение вирусов в клетках -- лишь побочный продукт исследований иркутских ученых. Главная их цель -- разработка способов конструирования новых форм растительных организмов с помощью методов генной инженерии. Сейчас, например, они работают над получением новой формы пшеницы, сверхустойчивой к низким температурам. -- Готовимся к изменению генома пшеницы, внося в него гены дикорастущих злаков, -- поясняет Рюрик Константинович. -- У этих злаков высокая степень выживаемости, они выдерживают температуры до минус 50. Обогащая геном пшеницы геномом дикорастущего злака, мы, тем самым, пытаемся добиться повышения ее устойчивости к низким температурам. Можно ожидать получения растений с новыми ценными свойствами. Наш институт уже создал, совместно с Институтом цитологии и генетики, новый сорт озимой пшеницы Заларинка (он сейчас находится в сортоиспытании). Но она выведена традиционным путем, а сейчас мы пытаемся применить методы генной инженерии. Удачно реализована попытка получить гибрид кукурузы и картофеля. В одной из лабораторий института вырезали определенный ген кукурузы и внедрили его в растения картофеля. Морфология (форма и строение) картофеля осталась неизменной, но он приобрел измененный гормональный статус -- стал более интенсивно расти и развиваться, приобрел, практически, полную устойчивость к гирбицидам. Уже третий год мы получаем в опытных условиях устойчивый урожай -- в два раза выше обычного. Однако с трансгенными растениями нужно обращаться очень осторожно, и в более широком плане эти эксперименты будут проводиться после специального разрешения. Это правило существует при работе с любыми трансгенами: нельзя выпустить из лаборатории организм с непредсказуемым поведением. Занимаемся и с другими растениями, в том числе древесными. У нас есть трансгенные осина, рапс, кедр, томаты, которые тоже обнаруживают особые свойства. Удалось также расшифровать некоторые механизмы, которые растения используют в борьбе с патологиями. Всем знакома широко распространенная кольцевая гниль, которая встречается как у картофеля, так и у томатов. Оказывается, ее токсин обладает очень кислой реакцией, и клетки растения защищаются, выбрасывая в межклеточное пространство определенные вещества. Тем самым они нейтрализуют действие кислоты. Таким образом, вскрыта новая неизвестная сторона жизни растений, и этот результат, как и предыдущие, очень важен, и для науки, и для практики. Вскрыта новая, еще неизвестная никому, сторона патогенеза. ПУШКА, СТРЕЛЯЮЩАЯ... ГЕНАМИ Огромную помощь в строительстве новых видов растений с помощью генной инженерии ученым СИФИБР оказывает... пушка. Сконструировали они ее сами. Генная пушка действует как обычная, разве что в ствол закладывается не только пороховой заряд, но и поршенек, на который наносится порошок из тонких частиц (два микрона) с генетическим материалом. Действует эта смесь как дробовой заряд, только роль дробинок играют микрочастицы. На пути полета дроби ставится диафрагма с узким отверстием. Она сдерживает удар -- дробь пролетает через отверстие, пробивает клетки и оставляет в них генетический материал. Тот постепенно встраивается в геном клетки и трансформирует ее. -- Раньше для генетической трансформации чаще всего использовали специальные агробактерии (которые образуют опухоль у растений), -- поясняет Р.Саляев. -- В плазмиды агробактерии встраивали нужные гены и с помощью их проводили генетическую модификацию. Однако, необходимо заметить, что если двудольные растения довольно легко трансформируются таким способом, то с однодольными (к которым принадлежат и злаки) пришлось обратиться к генной пушке. Мы уже отработали всю технологию ее использования и собираемся провести первые рабочие эксперименты. КЛОНИРОВАНИЕ РАСТЕНИЙ -- ОБЫЧНЫЙ ПРОЦЕСС -- Я смотрю на генно-инженерные работы спокойно, -- говорит Рюрик Константинович. -- Нужно только не выпускать ситуацию из-под контроля. Есть, конечно, горячие головы среди генетиков, которые стремятся как можно скорее клонировать человека. В этом нет необходимости, а вот принципы и методы генной инженерии и биотехнологии нужно развивать. Можно использовать их для получения новых форм растений, а в медицине -- для лечения генетических болезней, для коррекции организма детей, страдающих наследственной патологией. Но все работы должны проходить под тщательным контролем. Для нас клонирование растений -- обычный процесс, который мы используем в своих экспериментах. Это не очень сложно -- берем клетку или кусочек живой ткани, выращиваем на питательной среде, где этот объект может дать и нормальные корешки и нормальные листочки, а потом пересаживаем в почву. Таким путем можно размножить самые различные растения. Известно, например, что клонируя цветы, можно закрепить необычные, новые свойства. Так был создан, например, новый сорт Герберы, с необычным мутантным цветком. Клонирование животного организма -- пока редкое событие в науке. Лет двадцать назад, на лекциях, я говорил студентам: в принципе нет запрета на получение животного организма из клетки, но пока мы этого делать не умеем. Сегодня же такие возможности стали более реальными. Но, по моему глубокому убеждению, с клонированием человека спешить не следует, а, может, нужно и вовсе запретить такие работы. -- Востребуются ли ваши разработки сегодня? -- Есть интерес коллег. Те генетические трансформации, которые нам удалось осуществить -- это передний край нашей науки. Во всем мире сегодня повысился интерес к подобным исследованиям. Это прорыв к технологиям ХХI века. Что же касается нашего отечества, то наука сейчас практически брошена на произвол судьбы. В период глубокого экономического кризиса трудно ожидать востребования научных разработок, хотя именно наука, новые технологии, будут определять степень благополучия любой страны. И все же наша наука продолжает жить и даже, как видите, добиваться успеха. Если уж преследования генетиков в 40-х годах не остановили, переживем и рыночную вакханалию. стр.