Стимул — трудности

В действительности на каждом из описанных этапов есть свои сложности. Упомянем о них на примере создания растений, устой­чивых к насекомым-вредителям.

Еще в начале XX в. выяснили, что разные штаммы обитающей в почве бактерии Bacillus thuringiensis (Bt) губительны для разных насекомых. Это свойство хорошо изучено, и сегодня инсектициды на основе Bt широко применяют. Особенно популярны Bt-инсекти-циды у дачников и фермеров: в отличие от химикатов они без­вредны не только для человека и животных, но и для насекомых, не являющихся близкими «родственниками» вредителя. Bit-препа­раты начали применять с 1960-х годов и вскоре установили, что ядовит для насекомого вырабатываемый бактерией белковый экто-мотоксин, а в 1980-х годах выделили ген, отвечающий за его син­тез. Когда научились получать трансгенные растения, ученые по­пытались ввести этот ген в ряд культур. Действительно, зачем поливать растения бактериальной смесью, затрачивая средства, топливо и труд, если можно выделить из бактерии «действующее начало» и иметь его прямо в растении на весь вегетационный пе­риод?

Но результаты оказались обескураживающими: ген, введенный в растение, не «работал». Точнее, «работал», но плохо: уровень его экспрессии не защищал от вредителя. Дело в том, что Bt, в отличие от агробактерий, не «приспосабливала» свои гены для «работы» в расте­нии, а значит, эти гены не могли эффективно «читаться» им. Лишь через годы ученые расшифровали бактериальный ген Bt и заменили его ко доны (триплеты нуклеотидов, кодирующие аминокислоты) аналогичными «растительными». Так как одна и та же аминокислота может кодироваться разными кодонами, новый ген, хотя и отличался по составу кодонов от исходного, функционально был ему идентичен. Когда такой ген ввели в растения, он прекрасно обеспечил устойчи­вость к вредителю. Впрочем, за словами «ген ввели в растения» сто­яли десятки и даже сотни экспериментов, один из которых и дал нуж­ный результат.

102

Доверяя процесс трансформации природе, человек надеется на эффективность и определенную избирательность природных про­цессов: бактерия введет свою Т-ДНК в нужное место, не нарушив действие других генов, введенный ген будет функционировать нор­мально и наследоваться, как и другие растительные гены (т. е. по законам Менделя). На самом деле природа часто допускает «ошибки», которые ученые вынуждены «вылавливать». Что от­браковывается? Прежде всего все случаи, связанные с неэффектив­ной экспрессией гена, что проверяют, например, по количеству синтезируемого белка. Низкий уровень экспрессии может быть вы­зван «неправильным» внедрением бактериальной Т-ДНК в геном растения. Но результаты, которые специалисты по генетической инженерии «выбрасывают в корзину», обрабатывают ученые, спе­циализирующиеся на изучении собственно генов и геномов. Так что «неправильные» случаи интеграции Т-ДНК позволили прояс­нить множество деталей этого сложного процесса и повысить его эффективность.

В результате удалось трансформировать те виды растений, ко­торые многие годы «не поддавались» агробактериям (например, подсолнечник и часть однодольных). Этот успех особенно важен, ведь к однодольным растениям относятся основные сельскохозяй­ственные культуры — злаковые.