Про маркировку ГМО

Просмотрела последние новости про маркировку ГМО.

Киевсовет запретил продажу в столице детского питания с ГМО

Перед этим с сентября пронеслась целая волна
по мотивам исследования «Укрметртестстандарта», дескать караул, ГМО есть в колбасе, ветчине, пельменях. И это не 0.9%, которые в Европе норма.

Я в двух словах расскажу, что такое анализ на ГМО. Там есть одна важная деталь.

Для того, чтобы узнать, есть ли в продукте чужеродный ген, надо как минимум выделить из него ДНК. Если в результате обработки продукта ДНК из него удаляется, как например в подсолнечном масле, то ДНК мы точно выделить не сможем, значит не сможем определить из какого рапса ГМО или не ГМО получено масло.

Во-вторых, нам надо точно знать какой именно ген мы ищем. Раньше, когда делали первые трансгенные растения, и которые собственно сейчас допущены в производство, содержали маркерный ген, с помощью которого отбирались трансгенные растения от нетрансгенных. Таких маркерных генов немного, это как правило гены устойчивости к антибиотикам и к тем же гербицидам. Собственно они и являются тем геном, на который "ориентируются" аналитики в определении ГМО в продуктах. Но тут гринпис взбунтовался, вроде как существует риск, очень небольшой, но есть, что эти маркерные гены устойчивости перенесутся в бактерии. Хорошо, сказали биотехнологи, не хотите – не надо. И разработали метод получения ГМО без этих маркерных генов. Теперь внимание.

Если мы
не знаем, какой ген перенесли с помощью трансформации, мы не сможем определить его наличие теми методами, которые используются для анализа. Грубо говоря, нет другого метода, кроме как сравнить полностью прочитанные геномы, а это будет нескоро, скорее всего никогда. Конечно, производители ГМО тщательно описывают, что там за ген они перенесли, перед тем, как выпустить его на рынок и эта информация есть, она доступна. Но я вполне могу себе представить ситуацию, когда в какой-то китайской лаборатории выпустили ГМО без сопроводительных документов.

Я к чему веду, маркировка от паранойи не лечит.

Про Hothead

За этим кризисом финансовым и выборами всякими совсем упустили из виду, как буквально в октябре поставили жирную точку на одной из волнующей генетической истории из жизни арабидопсиса.

История началась в в 2005 году в лаборатории университета Пурду (Purdue University) (Западный Лафает, Индианаполис, США). Группа занималась рутинной и скучной на первый взгляд темой – молекулярном контроле развития эпидермиса арабидопсиса. Основной обьект подобных исследований – мутант, в котором что-то не так с развитием эпидермиса. В даном конкретном случае речь шла о мутации в гене с поэтическим названием
HOTHEAD, мутантные растения арабидопсиса имеют как бы "слипшееся" соцветия, кроме того, пыльца способна прорастать не на маточке, а при попадании на любую поверхность растения (например, на листок). Что-то явно произошло со специализацией клеток эпидермиса, а что именно, как раз и собиралась прояснить эта группа ученых во главе с Robert E.
Pruitt.



Поскольку мутация была гомозиготной (то есть обе копии гена были мутантными), то, согласно менделевским законам наследования, в следующем поколении ожидалось 100% появление мутантов. Однако, совершенно неожиданно и точно так же необъяснимо в последующих поколениях стабильно появлялось около 10% экземпляров, которые совершенно не демонстрировали мутантный "слипшийся" фенотип, а выглядели как нормальные растения. Материальных объяснений может быть несколько. Или это "загрязненные" диким типом семена, или это дикая пыльца залетела, или это какие-то эпигенетические нюансы, которые не затрагивают генотип, а работают на посттранскрипциональном уровне, или мы столкнулись с принципиально новым типом восстановления мутации в жизненно-важном гене.

Pruitt загрязнение семян отмел сразу, потому что тщательно выделил эмбрионы и подтвердил с помощью ПЦР, что таки да, их гены мутантные по обеим копиям. Затем посмотрел на ДНК "восстановленных" 10% экземпляров и убедился, что у них не просто что-то там отрегулировалос эпигенетически, а что мутантный ген каким-то образом стал
нормальным. Причем похоже на то, что восстановление происходит где-то в пыльце и загрязнение дикой пыльцой тоже отмелось. Таким образом в сухом остатке получился
принципиально новый тип репарации, которого еще свет не видывал и о механизмах которого мы не подозревали. О чем и вышла статья в
Nature.

После этого только ленивый докторант не придумывал теорию, как это может происходить. На тот момент наиболее достоверной выглядела идея, что "целый немутантный" ген где-то кешируется. Например, высказывалось предположение, что кеширование происходит в виде
РНК или сохраняется в
некодируемой части генома. На тот момент в нашем растительном институте только об этом гене на перекурах и говорили. Не обошел вниманием такую волнующую тему и волновой генетик
Гаряев.

Предлагались также и
менее фантастические версии, дескать в мутанте накапливаются токсические вещества нитрилы и изотиоцианаты (А), которые с одной стороны поднимают процент "обратного мутагенеза" в пыльце (В), а в комбинации с генетической химеризацией (есть и такой феномен, сама видела), получаем необходимые 10% (С).

Впрочем, пока это были робкие попытки поспекулировать. Чтобы это выглядело достоверно, надо делать эксперименты.

И уже через год появились
первые робкие результаты, которые свидетельствовали о том, что такой мутант странный, у него из-за дефекта эпидермиса склонность к

адюльтеру
к принятию чужеродной пыльцы. Липнет как-то особенно эффективно. Поэтому есть большое подозрение, что имеем дело не с мистикой, а с банальным переопылением из соседней лаборатории. На это группа из Пурду сказала,
ну допустим, но в таком случае мы наблюдали бы гетерозиготные мутанты, но у нас восстанавливаются вроде обе копии.

В общем, с 2006 года про мистическую наследственность
hothead научное комьюнити почти забыло. Но как оказалось, за него вплотную взялись французы и в октябре этого года вышла
статья. Они подтвердили необычную склонность мутанта к переопылению, однако им удалось вырастить около 10 тысяч мутантов в полной изоляции от возможного переопыления и они ни разу не наблюдали эффекта восстановления мутировавшего гена.

Последний гвоздь в мистерию
hothead выглядит так:

В итоге:

(I) мутанты весьма чувствительны к переопылению.

(II)"восстановление" мутации зависит от присутствие доноров дикого типа аллеля в непосредственной близости и его частота коррелирует с физическим расстоянием между мутантами и донорскими растиями.

(III) "восстановленные" растения несут генетическую информацию, которая может быть обеспечена только путем переопыления.

(IIII) Как и ожидалось в соответствии с генетическими законами (Mendel 1866), мы не подтвердили, что мутантные растения могут быть источником пыльцы или яйцеклетки "восстановленной" копии. В целом эти результаты серьезно подтверждают переопыление, как причину генетической нестабильности мутантов.

И опять о Докинзе

Занимательная дискуссия о Докинзе у
avva, оттуда ссылка на обсуждение у
shvarz и ссылки на старинные дискуссии у
ivanov_petrov. В дискуссии пишут люди умные и эрудированные. Однако по факту у меня остался неприятный осадок, потому что дискуссия постепенно сводится к разговору, почему кого-то раздражает Докинз, кто-то клеймит редукционизм, а кто-то даже благодарит, что вовремя предупредили, а то чуть было не прочитал.

Мое мнение – Докинза надо взять и прочитать. Я сейчас вкратце напою
почему.

Изначально эволюционисты исходили из идеи, что эволюционный отбор направален на вид. Это и понятно, потому что результат эволюции – видообразование. На этом уровне собственно и происходит групповой отбор и можно наблюдать явление, когда индивидуум жертвует собой в интересах вида. Тут я совершенно не специалист, поэтому с интересом сама читаю и вам рекомендую
журнал профессионала. Я к идее группового отбора вернусь немного позже.

Впрочем, стремление к выживанию каждого отдельного представителя вида точно также двигатель эволюции. Поскольку к 1976 году, к моменту выхода книги "Эгоистичный ген", про молекулярные основы наследственности уже было много ясно, Докинз идет дальше и приходит к выводу, что единицей эволюции является ген, которому присуще явление репликации (удвоение). Используя ламаркистскую терминологию, Докинз говорит о том, что ген "стремиться выжить" и передать себя в следующее поколение. Хоть эта бездушная молекула не имеет ни чувств ни намерений, сам факт того, что эта конкретная аллель гена присуща на данный момент в популяции, говорит о том, что она имела преимущества и продемонстрировала "эгоизм" в процессе передачи из поколения в поколение, а организм не что иное, как машина для репликации.

У этологов и палеонтологов на эту тему есть много вопросов. Однако надо помнить, что палеонтологи базируются на наблюдении "фиксированной" картинки прошлых ископаемых и реконструируют по ним минувшие события. А этологи наблюдают и описывают достаточно короткие исторические промежутки популяционных событий, причем молекулярные основы эволюции поведения в основном неясные. Поправьте меня, если я ошибаюсь. То ли дело молекулярщики! Дайте мне в руки гены, я их сравню и прикину как они эволюционировали!

Так вот, всем рассказываю замечательный пример из жизни эгоистичного гена, который я наблюдала воочию в лабораторных условиях. Передо мной стояла задача наработать в бактериях продукт одного непонятного гена (который, как оказалось в последстии сам по себе просто удивительный). Это технологически несложно. В бактерию переносится кольцевая молекула ДНК, которая несет два гена. Один из них ген устойчивости к антибиотику, чтобы отобрать из всех бактерий только те, которые несут нужную мне молекулу (остальные дохнут) и второй ген, продукт которого я хочу наработать. Тут есть один нюанс: нужный мне ген до поры до времени выключен. Я даю бактериям время опомниться от переноса молекулы, приспособиться к наличию антибиотика в среде и начать делиться, а затем "включаю" нужный мне ген.

И тут оказалось, что продукт нужного мне гена токсичный для бактерий и как только ген начинает работу, все бактерии дохнут. В принципе мне надо только продукт, поэтому я не особо озадачивалась этим фактом. А дальше, как это часто бывает у нерадивых лаборантов, я оставила культуру поболтаться чуть дольше обычного. Ну в ЖЖ зашла, кто меня знает. И вдруг наблюдаю совершенно непонятную вспышку роста вроде как благополучно сдохнувших бактерий. Выделяю из них молекулу ДНК назад, отдаю на прочитку и вижу замечательный феномен: бактерия вырезала и выбросила из молекулы "смертельный ген" и на это место встроила кусок своей ДНК, при этом ген устойчивости к антибиотику сохранился и используется по назначению.

Это прекрасная иллюстрация к эгоистичности гена антибиотика.

Тепер сделаем шаг от одиночной бактерии к популяции. Как раз подоспела интересная статья про
молекулярную коммуникацию в бактериальном сообществе, а оттуда до переходной стадии от одиночных организмов через популяцию к
прообразам организма. Что тут в этих статьях важное и с чем мы можем в голове занятно поиграться? Если еще в популяции с горем пополам можно говорить о индивидуальном отборе (хотя этологи меня высмеяли бы), то прообраз организма приобретает одну важную черту: в нем перестает работать принцип "выживает сильнейшая и наиболее приспособленная отдельная клетка". Если рассматривать организм как популяцию отдельных типов клеток, то среди них не работают эволюционные принципы. Как только одна из клеток приобретает преимущества в росте и размножении (а это назывется раковая клетка), включается мощный механизм программированной клеточной смерти.

Существует ли подобный механизм на популяционном уровне? Вполне возможно. Я бы с удовольствием послушала, что на эту тему скажут спецы.