Генетическая модификация — крайне мутагенный процесс

Создание ГМ растения — крайне мутагенный процесс. Это означает, что он повреждает ДНК, внося изменения в геном. Мутации могут быть полезными и вредными. Очень редко определённая мутация может оказаться благотворной для деятельности организма. Такие изменения составляют основу эволюции посредством естественного отбора. Гораздо чаще мутации могут нанести вред организму, например вызывая врождённые дефекты или рак.

Процесс генетической модификации оказывает три типа мутагенного воздействия, перечисленные ниже.

1. Инсерционный мутагенез

Генетическая модификация, или генетическое конструирование организма, всегда включает вставку чужеродной ГМ генной кассеты в геном (ДНК) организма-реципиента. Процесс вставки не поддаётся контролю в связи с тем, что место вставки чужеродного гена является произвольным. Вставка ГМ генной кассеты нарушает естественную последовательность нуклеотидных оснований генетического кода в молекуле ДНК растения, становясь причиной так называемого инсерционного мутагенеза.

Инсерционный мутагенез можно спровоцировать разными способами.

• ГМ ген может быть вставлен в середину одного из естественных генов растения. Обычно эти блокиблокируют экспрессию собственного гена, то есть «нокаутируют», нарушая его функционирование. Реже операция вставки меняет структуру такого гена, а также структуру и функционирование белка, который этот ген кодирует.
• ГМ ген может быть вставлен в область ДНК растения, контролирующую экспрессию одного или более гена растения-хозяина, сокращая или увеличивая уровень экспрессии этих генов неестественным образом.
• Даже если ГМ ген не вставлен непосредственно в ген растения-хозяина или контролирующие элементы, его присутствия в области ДНК растения, где локализуются и работают собственные гены, достаточно для того, чтобы изменить привычную схему функционирования генов. Другими словами, присутствие чужеродного ГМ гена будет влиять на режим включения того или иного собственного гена растения. Следовательно, это может нарушить баланс производимых генами белков. Вставленный ген может соперничать с контролирующими элементами генной экспрессии внутри ДНК растения-хозяина за возможность присоединять регуляторные белки. В результате в значительной степени будут нарушены уровень и профиль экспрессии собственных генов растения-хозяина.

Поскольку вставка ГМ гена является неточным и неконтролируемым процессом, невозможно предсказать или проконтролировать, какой из генов растения окажется под воздействием и каким образом.

2. Мутации разных участков генома

В большинстве случаев провести операцию вставки аккуратно не удаётся. Вместе с запланированными вставками фрагменты ДНК из ГМ генной кассеты могут быть произвольно вставлены во множество участков генома растения-хозяина. Каждая из таких незапланированных вставок ведёт к мутации, которая может нарушить или полностью подорвать функционирование других генов таким же образом, как это делает целый ГМ ген, о чём упоминалось выше в параграфе «Инсерционный мутагенез».

По оценкам специалистов существует 53–66%-ная вероятность того, что вставка любого вида нарушит работу какого-либо гена1. Стало быть, если в процессе генетической модификации проводится одна основная вставка и происходят две или три незапланированные, вполне вероятно, что будет нарушена работа по меньшей мере двух генов растения.

По данным исследований процесс генетического модифицирования также может спровоцировать и другие виды мутаций — перестановку и делецию молекул ДНК растения, в особенности в месте вставки ГМ генной кассеты, которые, скорее всего, могут вмешаться в функционирование важных для растения генов.

3. Мутации, вызванные тканевой культурой

Процесс выращивания клеток растения-хозяина, известный как клеточная или тканевая культура, происходит в три этапа генетического модифицирования. Эти этапы включают:

1. первоначальную вставку ГМ генной кассеты в клетки растения-хозяина;
2. отбор растительных клеток, вставка ГМ генной кассеты в которые прошла успешно;
3. развитие ГМ растительных клеток в ГМ ростки с корнями и листьями с применением растительных гормонов.

Само по себе использование тканевой культуры является высокомутагенным и вызывает сотни или даже тысячи мутаций по всей клеточной ДНК хозяина1,2. Поскольку тканевая культура необходима на всех трёх описанных выше этапах генетического модифицирования и они составляют основу процесса генетической трансформации, вероятность того, что тканевая культура спровоцирует мутации в растительных клетках, весьма высока.

В случае с растениями, которые размножаются вегетативно (то есть клубнями или черенками, а не семенами), такими как картофель, все различные виды мутаций в том или ином ГМ растении, вызванные процессом генетической трансформации, будут присутствовать в конечной сельскохозяйственной культуре, предназначенной для серийного производства.

В случае с соей, кукурузой, хлопчатником и масличным рапсом (канолой) исходное ГМ растение можно опять скрестить с его генетически немодифицированной родительской разновидностью (так называемое обратное скрещивание), чтобы достичь более близкого генетического сходства. Такое обратное скрещивание позволяет «элиминировать», то естьустранить, многие, но не все мутации, произошедшие в ходе процесса генетической трансформации.

Однако если принять во внимание тот факт, что во время вставки ГМ генной кассеты и в процессе использования тканевой культуры сотни генов могут быть изначально мутировавшими, существует значительный риск того, что ген или гены, определяющие какоелибо важное свойство, например устойчивость к болезни или вредителям, могут быть повреждены. В другом случае повреждённым может оказаться ген, участвующий в контроле над биохимическими реакциями растения, что сделает растение аллергенным или токсичным либо изменит его питательную ценность.

Генный инженер не сможет обнаружить и устранить многие из таких вредных мутаций, поскольку в условиях процесса создания их эффекты будет неочевидным. Но эти мутации всё равно будут присутствовать в разработанной для массового производства урожайной культуре и смогут вызывать проблемы. Например, генетически немодифицированная родительская культура может содержать ген, влияющий на устойчивость растения к какомулибо насекомому-вредителю. В лаборатории и теплице, где протекает процесс создания ГМ сельскохозяйственной культуры, присутствие такого вредителя исключено, а значит, у генных инженеров не будет возможности узнать, что ген, обеспечивающий у трансгенных растений резистентность к этому вредителю, был повреждён. То, что растения потеряли свою устойчивость к воздействию насекомого-вредителя, выяснится только после того, как эта культура будет запущена в массовое производство.

Материалы взяты из книги "Энциклопедия ГМО: мифы и правда"