Republic - Как прокормить 10 млрд человек и спасти планету? Возможное решение – крупный рогатый генномодифицированный скот
res_publica21 августа 2020 г. Андрей Сорокин.
Смогут ли биотехнологии (редактирование генома, искусственное мясо и др.) помочь животноводству? Какие проблемы нужно решить?
Мировая популяция, как прогнозируется, через 30 лет может приблизиться к 10 млрд. Ученые активно разрабатывают генетические технологии для повышения безопасности и эффективности глобальной мясоперерабатывающей отрасли (стоимостью $385 млрд), чтобы решить будущие продовольственные проблемы. Помимо желания накормить растущее население планеты, их усилия обусловлены проблемой глобального потепления, в котором животные играют весомую роль, а также растущим беспокойством потребителей о здоровье этих животных.
Самая революционная из этих технологий – модификация генов, которая, по мнению экспертов, может привести к новой продовольственной революции. Ученые считают, что такие инструменты, как CRISPR-Cas9 или его предшественники TALENs и ZFNs могли бы улучшить традиционные практики разведения скота и помочь создать более здоровых коров, которые дают больше мяса и менее чувствительны к природным условиям.
Коровам уже прививают гены человеческой иммунной системы, чтобы создать антитела против коронавируса. Гены свиней и коз редактируют, чтобы выращивать человеческие органы на пересадку и производить в их молоке лекарства против рака. Проблема, которая беспокоит как генетиков, так и фермеров, в том, что «прокачанное» биотехнологиями мясо животных может так и не попасть на стол потребителя.
Точка опоры
«Мы можем разработать точные и эффективные инструменты для генного редактирования, но ни один из них не выйдет на рынок, пока не решатся две крупнейшие проблемы: отношение людей и государственные нормативы, – говорит Джон Оутли, профессор и директор Центра репродуктивной биологии Вашингтонского государственного университета. – Эти вопросы решаются не в лабораториях».
«Технологические проблемы, связанные с производством генетически модифицированных животных, ушли в прошлое», – цитировал The Washington Post Чарльза Лонга, биолога Техасского аграрно-технического университета еще два года назад. Действительно, инструменты редактирования генов, особенно новый и удобный CRISPR-Cas9, дали толчок исследованиям по всему миру: были созданы более 300 животных, среди которых устойчивые к вирусам свиньи, легко переносящие жару коровы и более мускулистые ягнята. Сторонники ГМО говорят, что Соединенные Штаты сейчас переживают переломный момент, когда действия правительства могли бы определить дальнейшее развитие технологий и индустрии.
Но правительство не спешит (хотя администрация Трампа демонстрировала свою заинтересованность в модернизации нормативной базы для стимулирования инноваций), не в последнюю очередь в силу того, что генная модификация привлекает внимание СМИ из-за противоречивых исследований и некоторых биотехногенных ошибок.
Нет единых стандартов редактирования генов
Показателен резонансный случай 2018 года, когда китайский доктор Хэ Цзянькуй заявил об успешном эксперименте по модификации гена человека с помощью технологии CRISPR-Cas9. Однако результатов его работы никто не видел, публикаций не последовало. Научная общественность и ВОЗ отреагировали отрицательно, а в декабре 2019 года Хэ Цзянькуй получил 3 года лишения свободы и штраф в 3 млн юаней.
Биотехнологи-животноводы опасаются, что в сфере нечеловекоподобных животных и растений, где геномодификация, как ни парадоксально, уже ушла далеко вперед, общественный консенсус понятен еще меньше. Животные не регулированы никакими международными декларациями, напоминает Лариса Руденко, стипендиат Центра развивающихся технологий МТИ (Center for Emerging Technology), которая 15 лет проработала в FDA (Управление США по контролю качества продуктов и лекарств) старшим советником по биотехнологиям и знакома с международными и национальными нормативами в этой области.
Основная причина, по ее мнению, в том, что существующие нормативы большей частью касаются использования людьми животных в качестве пищи или для экспериментов. У ВОЗЖ – Всемирной организации здоровья животных – также нет специфической декларации касательно редактирования генов. На данный момент этот процесс регулируется по-разному во всем мире.
Так, в начале 2017 года FDA выпустила проект руководства, указывающий, что животные с намеренно измененной ДНК будут рассматриваться как «содержащие ветеринарные препараты». Как сторонники, так и скептики считали, что это неправильный шаг.
По мнению ученых, такая классификация способна загубить инновации, которые могли бы сделать выращивание животных более устойчивым, эффективным и гуманным. Многие из них не согласны с нормативным подходом FDA: они утверждают, что типичные ГМО являются трансгенными – то есть несут гены от нескольких различных видов, в то время как современные методы генного редактирования позволяют ученым оставаться в рамках обычного разведения, лишь добавляя и удаляя черты, которые естественным образом происходят внутри вида.
Нормативный лимб
Генномодифицированные животные находятся в «нормативно-правовом лимбе», по выражению автора статьи на портале Undark, в то время как могли бы помочь миллионам людей – например, молоком нубийской козы с высоким уровнем лизоцима, который способен бороться с диареей (по мнению ВОЗ, это вторая главная причина смерти детей до пяти лет, и ее можно как предотвратить, так и лечить).
«Гармонизация нормативов пойдет на пользу всем», – считает Джеймс Мюррей, профессор Калифорнийского университета в Дэвисе, работавший над модификацией нубийской козы. Специалисты по этике также сходятся во мнении, что нынешняя регулятивная система плохо разработана, но считают, что ученые и промышленность недооценивают потенциальную угрозу безопасности.
«Наука не дает 100% гарантии, и когда вы оцениваете риски, важно допускать некоторую самокритику в адрес своего технологического продукта, потому что неизвестно, что вас может ожидать в дальнейшем», – говорит Дженнифер Кузма из Центра генетической инженерии Университета Северной Каролины.
Ее слова относятся к случаю выявления следов плазмиды, бактериальной ДНК, обнаруженной FDA в геноме модифицируемых быков, которую использовали для выведения безрогого скота. Она не вредит животным, но вместе с ней в геном коровы попал ген устойчивости к антибиотикам. О его вреде для человека нет консенсуса, но, как утверждает Кузма, это повышает риск внедрения подобных генов в микрофлору нашей пищеварительной системы.
С другой стороны, отношение американцев к редактированию генома в целом положительное, особенно когда модификация проводится ради облегчения жизни самих животных. В исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале PLOS One, авторы пишут, что «большинство американцев готовы употреблять в пищу продукцию, полученную от коров, которые лишены рогов путем генетической модификации».
Лига генной справедливости
Позитивное (или негативное) восприятие публикой генной модификации животных станет главной задачей группы специалистов, созданной по инициативе Джона Оутли. Речь о необходимости подобной структуры зашла в сентябре 2019 года на тематическом симпозиуме «Геномодификация домашнего скота: взгляд в будущее» в Вашингтоне.
В июне 2020 года Ассоциация общественных и земельных университетов (APLU), а также Ассоциация американских медицинских ветеринарных колледжей объявили о создании Комитета по вопросам геномодификации (Gene Editing Task Force). Оатли вошел в комиссию по регламенту вместе с представителями других университетов: Обернского, Калифорнийского, Миссурийского, а также Университета Теннесси. Всего в комитете пока 11 человек – ученых, биотехнологов, представителей животноводства и федеральных чиновников, которые намереваются выработать рекомендации регулирования применения появляющихся генных технологий.
Многие люди, по мнению ученых, путают редактирование генов с более противоречивым процессом генной инженерии. Генная модификация не соединяет ДНК различных особей, не пытается создать чего-то, что не существует в природе. Наоборот, редактирование генов старается привнести в животных желательные изменения, естественные по своей природе, но растянутые на многие поколения селекционного разведения.
Исследователи считают, что сельскохозяйственное производство необходимо увеличить на 60%, чтобы поспевать за ростом населения в следующие 30 лет, и при этом учитывать уменьшение критически важных для него ресурсов, включая воду и пастбищные угодья.
«У нас сокращаются ресурсы, – цитирует Джона Оутли портал Undark, – и нам нужны новые, инновационные стратегии для того, чтобы сделать ограниченные ресурсы долговечными».
Альтернативные технологии
Впрочем, помимо генного редактирования, существуют и другие пути в биотехнологии, способные уменьшить влияние животноводческой отрасли на климат. Лабораторное мясо находится пока на ранних стадиях разработки, но когда-нибудь оно может стать доступной альтернативой, не обремененной вопросами экологии или благополучия животных.
Другие биотехнологии обещают улучшить мясную промышленность, не вытесняя ее с рынка. В Швейцарии ученые стартапа Mootral экспериментируют с пищевой добавкой на основе чеснока, призванной уменьшить количество выделяемого рогатым скотом метана примерно на 20%.
НИИ сельскохозяйственных наук в Новой Зеландии AgResearch также надеется снизить выработку животными метаногенов – микробов, которые, как полагают ученые, отвечают за образование парникового газа. Они пытаются разработать вакцину для изменения кишечного микробиома крупного рогатого скота.
Для многих критиков индустрии производства мяса практика выращивания крупного рогатого скота для потребления в пищу сводит на нет саму благородную идею устойчивой пищевой промышленности. Они считают, что вместо преобразования индустрии нужно внедрять альтернативные безмясные диеты, которые могли бы восполнить потребность в белке.
Некоторые данные подтверждают, что молодые потребители уже включают в свой рацион мясо на растительной основе. При этом некоторые исследователи указывают на ущерб, который отказ от мяса и животных продуктов может нанести самим сельскохозяйственным животным: есть шанс, что переход на выращенное в лаборатории мясо и растительные заменители приведет к вымиранию домашнего скота, ведь он целенаправленно выводится человеком и существует в искусственно созданных для него условиях.
Читайте ещё больше платных статей бесплатно: https://t.me/res_publica