Эксперты разрабатывают детектор "сбежавших" ГМО-микробов
Генетически модифицированные организмы прочно вошли в нашу жизнь. В десятках стран выращиваются генетически модифицированные растения, из которых делаются продукты питания, ткани, корма для животных. Многие лекарства (в том числе весь используемый инсулин) производятся ГМ-бактериями. ГМ-организмы участвуют в химическом и пищевом производстве, не говоря уже о научных исследованиях.
Тем не менее подобные технологии (как, впрочем, и любые другие) при неумелом или безответственном обращении способны натворить немало бед.
Следует оговориться: в тысячах исследований, проведённых за последние 10–15 лет, не выявлено никаких отрицательных эффектов употребления ГМО в пищу. Но есть и другие опасения, связанные с этими технологиями.
Например, изменённые гены могут попасть в окружающую среду в результате горизонтального обмена (переносчиками генетического материала могут служить вирусы). Что, если сельскохозяйственная культура передаст сорнякам свой ген устойчивости к гербицидам? А если дикое растение "украдёт" у культурного ген, защищающий его от поедания насекомыми? История заселения европейцами новых земель показала со всей отчётливостью, какой катастрофой для экосистем может обернуться появление в них чужеродных организмов.
Впрочем, в случае многоклеточных организмов опасность всё-таки не очень высока. На полях высевают "бесплодные" ГМ-растения, не способные к половому размножению, а горизонтальный обмен генами у многоклеточных – большая редкость.
Другое дело – микробы. Им куда труднее запретить размножаться, оставив при этом всех "подопытных" в живых, а горизонтальный обмен генами для них – повседневность реальность. Есть несколько путей, как это может происходить. Например, бактерия может просто всосать фрагменты ДНК из внешней среды и встроить в собственный геном. Да и нечаянно допустить утечку микроорганизмов в окружающую среду довольно просто.
В то же время бактерии, микроскопические грибы и другие микробы являются жизненно важной частью любых экосистем. Например, именно они разлагают мёртвую органику, делая её пищей для животных и источником необходимых веществ для растений. Если на этом "этаже" живого мира начнётся нечто непредвиденное, мало не покажется никому.
Поэтому биологам нужен инструмент, сигнализирующий, что в среде присутствуют ГМО-микробы. Именно с этой целью Агентство передовых исследований в сфере разведки США (Intelligence Advanced Research Projects Activity) выделило грант пяти научно-исследовательским организациям. В их числе биотехнологическая компания Mission Bio, Университет Джона Хопкинса, Принстонский университет, Калифорнийский университет в Сан-Франциско и Вустерский политехнический институт.
"Нас воодушевляют перспективы синтетической биологии, но мы также несём этическую ответственность, [заставляющую] думать о потенциально вредном использовании технологий, которые мы разрабатываем", – отмечает Эрик Янг (Eric Young) из последнего названного учреждения.
Трудность состоит в том, что обычно генные инженеры не создают принципиально новых генов, а лишь пересаживают их от одного организма другому. К тому же изменённые фрагменты ДНК составляют ничтожную часть генома. По этим причинам найти "чужака" становится крайне сложно.
"Это похоже на поиск иголки в стоге сена", – признаётся Янг.
Однако, как полагают разработчики, для каждого класса ГМО-микроорганизмов существует своего рода маркер: несколько коротких участков ДНК, которых нет у их "диких" аналогов. Некоторые из них добавляются, чтобы ГМО-микроб мог выполнять запланированную функцию, а другие, что называется, по техническим причинам.
"Мы учитываем [опыт] генной инженерии последних 50 лет и сводим все эти знания и информацию к набору основных сигнатур для биоинженерных организмов, которые нам, скорее всего, нужно будет найти", – поясняет Янг.
Пока биологи выделяют универсальные "подписи" ГМО, специалисты по машинному обучению создают искусственный интеллект, который будет заниматься тем же самым. Он сможет выявить сигнатуры, пропущенные экспертами.
Для начала исследователи сосредоточились на пивных дрожжах – популярном объекте деятельности генных инженеров. Затем учёные планируют перейти к другим категориям ГМ-микроорганизмов.
Задача-максимум состоит в том, чтобы создать инструмент, отыскивающий организмы, о которых заранее не известно, кто и как их модифицировал.
"Когда вы не знаете, какие организмы вам нужно искать, это намного сложнее, – констатирует Янг. – Мы должны подумать о том, [какие сигнатуры] там, скорее всего, будут и что создаст некто с ограниченными ресурсами. Нам нужно разработать инструменты, которые могут обнаружить широкий спектр биоинженерных организмов. И они должны быть достаточно гибкими, чтобы находить определённый набор сигнатур, а затем обнаруживать вновь добавленные сигнатуры по мере их выявления".
Первая фаза финансирования программы рассчитана на 18 месяцев. Если эксперты сочтут, что разработчики добились ощутимых успехов, она может быть продлена ещё на два года.
"Надеемся, что этот проект даст нам недорогой инструмент, который мы сможем использовать, чтобы убедиться, что все, от университетов до заводов и до энтузиастов DIY ("сделай сам" – прим. ред.) в собственных гаражах, работают над предотвращением выброса [генетически модифицированных] организмов в окружающую среду", – резюмирует Янг.