В июне 1962 года книга Рейчел Карсон Silent Spring («Безмолвная весна») стала настоящим бестселлером после того, как журнал New Yorker опубликовал ее в виде серии статей. Автор сделала потрясающее заявление: пестициды есть не только в окружающей среде, но и в нашей пище. На тот момент я работал в Консультативном комитете по науке при президенте США (PSAC) Джоне Кеннеди. Я в основном отвечал за контроль над военными программами по разработке биологического оружия, поэтому был несказанно счастлив, когда меня временно отозвали поработать в подкомитете, который должен был сформулировать официальный ответ администрации президента на претензии Рейчел Карсон. Сама Карсон дала показания, и меня впечатлило, насколько тщательно она обрисовывала проблемы и насколько всесторонне к ним подходила. В личном общении она также ничуть не походила на истеричную, далекую от проблем отрасли, «зеленую» мракобеску, какой ее выставляли ангажированные представители пестицидной индустрии. Например, один управленец из Американской цианамидной компании заявил, что «если добросовестно следовать учению мисс Карсон, то мы вернемся в Темные века, и Земля вновь окажется во власти насекомых, различной заразы и червей». Еще один гигант пестицидной индустрии, компания Monsanto, раскритиковала «Безмолвную весну» в статье «Бесплодный год» и распространила ее тиражом 5000 экземпляров.

Однако год спустя я сам оказался в мире, описанном Карсон, когда возглавил комиссию National Capital Region (PSAC) по расследованию угрозы, которую насекомые-вредители, в особенности насекомое хлопковый долгоносик, представляли для производителей хлопка в национальном масштабе. Побывав на хлопковых плантациях в дельте Миссисипи, Западном Техасе и Калифорнийской долине, я не мог не заметить тотальную зависимость хлопководов от химических пестицидов. На пути в инсектологическую лабораторию, расположенную близ Браунсвилля в штате Техас, наш автомобиль случайно попал в облако пестицидов, которые распыляли с самолета. В этом регионе на придорожных рекламных щитах рекламировали не какие-нибудь кремы для бритья (как мы обычно привыкли видеть) – нет, здесь расхваливали новейшие и великолепнейшие инсектициды. Казалось, что ядовитые химикаты – важнейшая часть жизни в этом хлопковом краю.

В 1962 году Рейчел Карсон выступила перед подкомитетом Конгресса, которому было поручено рассмотреть ее заявления об опасности пестицидов. До того как она забила тревогу, ДДТ (справа) казался всеобщим благом

Независимо от того, насколько точно Рейчел Карсон оценила пестицидную угрозу, требовалось найти более приемлемый способ борьбы с шестиногими вредителями хлопчатника, а не загрязнять огромные территории химикатами. Один из возможных вариантов решения проблемы предложили ученые из Министерства сельского хозяйства, работавшие в Браунсвилле: мобилизовать активность естественного врага насекомых, например вирус ядерного полиэдроза, атакующий хлопковую совку (которая вскоре оказалась вредителем пострашнее хлопкового долгоносика). Однако на практике такие методы не прижились. На тот момент я еще не представлял себе решения, связанного с селекцией растений, у которых была бы «врожденная» сопротивляемость к вредителям. Такая идея казалась попросту слишком идеальной, чтобы быть правдой. Тем не менее сегодня фермеры борются с вредителями именно таким способом – не впадая при этом в зависимость от токсичных химикатов.

Генная инженерия позволила вывести злаки со «встроенной» устойчивостью против вредителей. В данном случае выигрывает прежде всего природа, поскольку снижается использование пестицидов. При этом парадоксально то, что природоохранные организации наиболее яростно выступают именно против культивации так называемых генно-модифицированных растений.

Как и при генетической инженерии на животных, первый сложный этап в ботанической генной инженерии – внедрить нужный фрагмент ДНК (полезный ген) в растительную клетку, а затем – в геном растения. Как зачастую убеждаются молекулярные биологи, в природе уже давным-давно сформировался отработанный механизм такого рода.

Корончатый галл – это болезнь растений, из-за которой на стебле формируется устойчивое разрастание, которое так и называется – «галл». Виновник болезни – распространенный почвенный микроб Agrobacterium tumefaciens, оппортунистическая бактерия, проникающая в растение, например, через повреждения, оставленные насекомыми-вредителями. Взаимоотношения агробактерий с растениями представляют собой особый вид паразитизма, когда бактерии не просто используют питательные вещества растения-хозяина, но и встраивают свою генетическую информацию в геном клеток хозяина. Примечательно, как именно паразитирует эта бактерия. Она проделывает своеобразный молекулярный «туннель», через который вводит в растительную клетку свою генетическую информацию, содержащую участок ДНК, тщательно вырезаемый из специальной плазмиды Agrobacterium, например Ti-плазмиды, а затем заворачивает в защищенную оболочку, и вот в таком виде генетическая информация поступает в «туннель». Оказавшись на месте, «пакет» с ДНК бактерии интегрируется в ДНК клетки-хозяина, подобно вирусной ДНК. Однако в отличие от вируса такой участок ДНК после закладки не начинает синтезировать новые собственные копии, а включается в продукцию гормонов роста и специализированных белков того растения, в котором оказался микроорганизм. Причем гормоны роста этого растения служат питательными веществами для бактерии, и таким образом одновременно стимулируется как деление растительных клеток, так и размножение бактерий. Возникает положительная обратная связь: под действием гормонов роста растительные клетки делятся все стремительнее, причем при каждом акте деления клетки-хозяина копируется и инвазивная бактериальная ДНК, и в результате синтезируется все больше растительного гормона роста и питательных веществ для бактерий.

В результате такого бурного и неконтролируемого клеточного деления на стебле образуется шишка-галл, которая служит бактериям своеобразным пищеблоком. Растение производит именно ту массу, которая нужна бактериям, как правило, это количество избыточно. С точки зрения эволюционной стратегии, бактерия Agrobacterium – выдающийся паразит; она довела эксплуатацию растений в свою пользу до настоящего искусства.

Растение, пораженное корончатым галлом – болезнью, которую вызывает Agrobacterium tumefaciens. Шишка на стебле – хитроумное бактериальное «изобретение», благодаря которому растение с лихвой удовлетворяет потребности микроба

Подробности паразитизма Agrobacterium были исследованы в 1970-е годы; этой работой занимались Мэри-Делл Чилтон из Университета штата Вашингтон, город Сиэтл, а также Марк ван Монтегю и Джефф Шелл из Гентского университета в Бельгии. В те времена споры о рекомбинантной ДНК бушевали в Асиломаре, да и вообще повсюду. Мэри-Делл Чилтон и ее коллеги из Сиэтла впоследствии иронически замечали, что «работа с Agrobacterium велась параллельно другим молекулярно-биологическим исследованиям и часто в обход карантинных комплексов, где обеспечивалась бы защита уровня P4», нарушая тем самым предписания Национальных институтов здравоохранения.

Вскоре уже не только Чилтон, ван Монтегю и Шелл увлеченно занимались Agrobacterium. В начале 1980-х годов компания Monsanto, та самая, что «поливала грязью» Рейчел Карсон за ее борьбу против пестицидов, осознала, что Agrobacterium – нечто большее, чем просто сюрприз природы. Ее удивительный паразитический образ жизни подсказывал исследователям, как внедрять гены в растение. Когда Чилтон переехала из Сиэтла в филиал Вашингтонского университета в город Сент-Луис – именно в этом городе находился головной офис Monsanto, – оказалось, что ее новые соседи проявляют далеко не праздный интерес к проводимым Чилтон исследованиям. Возможно, Monsanto поздновато подключилась к борьбе за Agrobacterium, но компания располагала финансовыми и другими ресурсами, позволяющими быстро набрать темп. Вскоре лаборатории Чилтон, а также ван Монтегю и Шелла уже финансировались этим химическим концерном в обмен на договоренность делиться информацией об исследованиях со спонсором.

Своим успехом Monsanto была обязана научной проницательности троих специалистов: Роба Хорша, Стива Роджерса и Роба Фрейли. Все они пришли работать в компанию в начале 1980-х годов. В течение следующих двадцати лет они совершили революцию в сельском хозяйстве. Робу Хоршу всегда «нравилось, как пахнет почва и исходящее от нее тепло». Даже мальчиком он всегда предпочитал «выращивать что-нибудь сам, а не покупать в магазине». Он сразу же сообразил, что работа в Monsanto – это шанс воплотить собственную мечту в колоссальном масштабе. Стив Роджерс, биолог из университета штата Индиана, напротив, сначала проигнорировал приглашение компании, расценивая перспективу такой работы как предложение «продаться» в индустрию. Однако, побывав в Monsanto, он обнаружил там не только кипучую исследовательскую атмосферу, но и финансовое изобилие – тот основной ресурс, которого всегда так не хватает в академических центрах. И он согласился. Роб Фрейли еще в молодости мечтал о сельскохозяйственных биотехнологиях. Он пришел в компанию после знакомства с Эрни Джаворски – дальновидным и смелым менеджером, который запустил в Monsanto биотехнологическую программу. Джаворски оказался не только прозорливым, но и благожелательным работодателем. При первой встрече с новичком, которая произошла в бостонском аэропорту Логан, Джаворски невозмутимо отнесся к заявлению Фрейли, сказавшего, что его цель – отобрать у Джаворски работу.

Все три группы исследователей Agrobacterium – лаборатория Чилтон, лаборатория ван Монтегю и Шелла и отдел Monsanto – рассматривали паразитическую стратегию бактерии как трамплин для манипуляций с генетикой растений. На тот момент было уже несложно вообразить, как при помощи стандартного арсенала молекулярной биологии, позволяющего «вырезать и вставлять», можно выполнить относительно несложную операцию: вставить в плазмиду Agrobacterium специально подобранный ген, который требуется доставить в растительную клетку. Далее, когда генетически модифицированная бактерия инфицирует хозяина, она внедрит нужный ген в хромосому растительной клетки. Agrobacterium – готовая система для доставки инородной ДНК в клетки растений, естественный генный инженер. В январе 1983 года на конференции в Майами Чилтон Хорш (от имени концерна Monsanto) и Шелл независимо друг от друга представили результаты собственных исследований, демонстрирующие, что Agrobacterium по силам такая инженерная задача. На тот момент все три группы уже подали патентные заявки на собственные методы генетической модификации с использованием Agrobacterium. Заявка Шелла была одобрена в Европе, но в США разгорелась тяжба, ходившая по судам до 2000 года (все началось из-за разрыва между Чилтон и Monsanto). Наконец патентвсе-таки достался Чилтон и ее новому работодателю, компании Syngenta. Учитывая, какие стычки в духе Дикого Запада происходили при патентовании интеллектуальной собственности, вряд ли кто удивится, узнав, что на этом история не закончилась. Некоторое время Monsanto работала над сделкой о слиянии с Syngenta, и сделка оценивалась в 45 миллиардов долларов. Однако в 2016 году вмешалась фармацевтическая компания Bayer, которая приобрела Monsanto за ошеломительные 66 миллиардов долларов.

Сначала считалось, что возможности внедрения Agrobacterium распространяются только на определенные растения. К ним, увы, не относилась ключевая сельскохозяйственная группа, в которую входят пищевые злаки, и в частности кукуруза, пшеница и рис. Однако, с тех пор как Agrobacterium дала толчок генно-инженерным исследованиям растений, генетики усердно работали над самой бактерией, и технический прогресс позволил распространить сферу досягаемости бактерии даже на самые «непокорные» злаки. До появления этих инноваций приходилось полагаться на довольно стихийный, но тем не менее эффективный способ внедрения нужной ДНК в клетки кукурузы, пшеницы или риса. Нужный ген прикрепляется к крошечной золотой или вольфрамовой крупинке, которую мы затем просто выстреливаем в клетку (как пулю). Успех фокуса состоял в том, чтобы крупинка проникала в клетку, но не прошивала ее навылет! Этот метод не столь изящен, как природный у Agrobacterium, но тем не менее срабатывал.

Такую «генную пушку» в начале 1980-х годов разработал Джон Сэнфорд, трудившийся на опытной сельскохозяйственной станции Корнелльского университета. Он экспериментировал с луковицами, поскольку у луковицы крупные клетки, с которыми удобно работать. Сэнфорд вспоминал, что в его лаборатории пахло горелым луком и порохом, как в ресторанчике: такой импровизированный «Макдоналдс» на стрельбище. Поначалу его изобретение воспринимали скептически, но в 1987 году Сэнфорд рассказал о своей ботанической пушке на страницах журнала Nature. В 1990-е ученые напрактиковались стрелять генами из этого устройства в кукурузу – а это важнейший в Америке злак, который служит не только пищей, но и биотопливом. В одном лишь 2015 году в Америке вырастили кукурузы на 52 миллиарда долларов.

Генная пушка для выстреливания ДНК

Кукуруза – уникальный представитель американских злаков; уже давно эта культура высоко ценитсяв растительные клетки не только как пищевая, но и как семенная. С финансовой точки зрения семеноводство всегда казалось убыточным бизнесом: крестьянин покупает у вас семена, но впоследствии он может оставить на семена часть того зерна, которое вырастил сам, и уже никогда не будет покупать семена у вас. Американские компании, торговавшие семенами кукурузы, справились с проблемой таких разовых заказов в 1920-е годы, рекламируя гибридную кукурузу. Такие семена получались от скрещивания двух конкретных генетических линий. Гибрид получался высокоурожайным и поэтому был очень привлекателен для фермеров. Менделевские механизмы размножения устроены так, что в данном случае невозможно будет использовать на семена часть полученного урожая (то есть семена, полученные от скрещивания двух гибридных растений). Дело в том, что у большинства семян не будет тех высокоурожайных свойств, которые есть у исходного гибрида. Поэтому фермеру приходится каждый год вновь обращаться в семеноводческую компанию и закупать новую партию высокоурожайных гибридных семян.

Крупнейшая американская компания, работающая в этой отрасли, DuPoint Pioneer (ранее называлась Pioneer Hi-Bred) долго вела свою деятельность лишь в пределах Среднего Запада. Сегодня компания контролирует около 35 % американского рынка семян кукурузы, а в 2014 году продала товара на семь миллиардов долларов. Эту компанию основал в 1926 году Генри Уоллес, впоследствии ставший вице-президентом в администрации Франклина Д. Рузвельта. Каждое лето компания приглашала на работу 40 тысяч старшеклассников, чтобы аккуратно собрать гибридную кукурузу. Две родительские линии выращиваются в соседних загородках, а затем наемные «жнецы» руками обрывают мужские соцветия (метелки), производящие пыльцу одной генетической линии, пока они не успели созреть. Следовательно, в дальнейшем источником пыльцы служит только кукуруза другой линии, и все семена, полученные с растений с оборванными метелками, однозначно получатся гибридными. Даже сегодня на такую сезонную работу привлекаются тысячи человек; например, в 2014 году компания Pioneer наняла 16 тысяч рабочих.

Одним из первых клиентов Pioneer был Росуэлл Гарст, фермер из Айовы. Он впечатлился уоллесовскими гибридами и приобрел лицензию на продажу семенного зерна Pioneer. Двадцать третьего сентября 1959 года, когда в холодной войне между СССР и США наступила небольшая оттепель, первый секретарь ЦК КПСС Никита Сергеевич Хрущев посетил ферму Гарста, чтобы поближе познакомиться с американским сельскохозяйственным чудом и его главной составляющей – гибридной кукурузой. Нация, власть над которой Хрущев принял после Сталина, ударными темпами проводила индустриализацию, не уделяя должного внимания развитию сельского хозяйства, и новый лидер всерьез намеревался поправить положение. В 1961 году администрация Кеннеди одобрила продажу семенной кукурузыв СССР, а вместе с кукурузой стали поступать сельхозтехника и удобрения. Все это позволило всего за два года удвоить производство зерна кукурузы в СССР.

Компании, выращивающие гибридную кукурузу, каждый год нанимают на работу целую армию «жнецов», которые обрывают с растений мужские цветы – метелки. Таким образом предотвращается самоопыление, и созревающие семена гарантированно получаются гибридными, то есть являются плодом скрещивания двух разных линий кукурузы

«Кукурузный саммит» времен холодной войны: советский лидер Никита Хрущев с айовским фермером Росуэллом Гарстом (справа) в 1959 году

Сейчас, когда вокруг бушуют дискуссии о генно-модифицированных продуктах, важно осознавать, что мы уже несколько тысяч лет питаемся генно-модифицированной пищей. Действительно, и домашний скот (источник мяса), и сельскохозяйственные культуры, с которых мы жнем зерно, собираем фрукты и овощи, в генетическом отношении очень далеко ушли от своих диких предков в результате искусственного отбора и селекции.

Земледелие не возникло тысячи лет назад на пустом месте, тем более как полноценный род занятий довольно значительной части человечества. Многие дикие предки злаков были весьма непривлекательны для крестьянина: их было сложно выращивать, и они давали низкие урожаи. Чтобы земледелие смогло успешно развиваться, злаки требовалось модифицировать. Древние земледельцы понимали, что модификация должна быть унаследованной (мы бы сказали, «генетической»), если мы стремимся к тому, чтобы желательные признаки той или иной культуры передавались из поколения в поколение. Так наши предки-земледельцы развернули колоссальную программу генетической модификации. У них не было генных пушек и других подобных инструментов, поэтому вся работа зависела от своего рода искусственного отбора: крестьяне размножали лишь те особи, которые обладали нужными признаками (например, для размножения брали коров с максимально высокими надоями). Фактически крестьяне воспроизводили происходящий в природе естественный отбор: из всех доступных генетических вариантов выбирались те, которые гарантировали, что представители следующего поколения будут в избытке обладать полезными потребительскими качествами (в этом и состояла цель крестьян) либо будут более жизнеспособны (путь естественного отбора). Биотехнология сегодняшнего дня позволяет генерировать нужные варианты, не дожидаясь, пока обладающие ими особи вырастут естественным путем. В принципе, это всего лишь новейший метод в долгой последовательности различных практик, применявшихся для генетической модификации продуктов, используемых человеком.

Результат многовекового искусственного отбора: кукуруза и дикий теозинт (слева), от которого она произошла

Всем известно, как сложно избавиться от сорняков. Это такие же растения, как и злаки, но которые интенсивностью своего развития и занимаемых территорий «забивают» злаки. Как же искоренить сорняки, не навредив злакам? В идеале нужна некая «пропускная система», которая не позволит проникнуть ни одному растению, не обладающему «защитной меткой». В таком случае растения без «метки» (сорняки) будут уничтожаться, а «помеченные» (злаки) – сохраняться. Благодаря генной инженерии крестьяне и садовники обзавелись такой системой – она была разработана компанией Monsanto и называется Roundup Ready. Roundup (химическое наименование – глифосат) – это гербицид широкого профиля, открытый Джоном Францем, который убивает практически любые растения. Но при помощи генной инженерии ученые из Monsanto также смогли вывести сорта растений линии Roundup Ready, обладающие «врожденной» устойчивостью к этому гербициду и превосходно растущие там, где сорняки гибнут от химиката. Сегодня устойчивостью к Roundup в США обладают большинство посевов кукурузы и сои. Естественно, такая практика коммерчески выгодна: фермеры, покупающие модифицированные семена Monsanto, вынуждены покупать и гербицид от этой компании. На самом деле такой подход благоприятен и для окружающей среды. Как правило, фермер вынужден использовать целый букет химикатов – каждый химикат травит конкретный сорняк, но щадит злаки. Приходится защищаться от многих групп потенциально вредных растений. При применении же единственного гербицида для защиты всех культивируемых растений окружающая среда загрязняется в меньшей степени, а сам гербицид Roundup быстро разлагается в почве.

Увы, сорняки точно так же, как бактерии и раковые клетки, превосходно развивают генетическую сопротивляемость к инородным веществам. Именно это произошло по мере того, как Roundup стал использоваться все активнее. В 1996 году было произведено 13,5 тысячи тонн гербицида, а в 2012 году – более 110 тысяч тонн. За это время свинорой пальчатый (Cýnodon dáctylon) – травянистое растение из семейства злаков – и многие другие сорняки развили устойчивость к Roundup, усилив ген, кодирующий мишень глифосата, – EPSP-синтазу. «Давно прошли те дни, когда можно было дважды в год выйти в поле, распылить Roundup и идти домой», – признается Майк Питцик, фермер из Небраски. Весьма предсказуемый и поэтому грустный финал истории с Roundup, возможно, еще и окажется историей с эпилогом. Фермеры осваивают все более токсичные гербициды, а ВОЗ тем временем охарактеризовала глифосат как «вероятный канцероген». Агентство по охране окружающей среды США (EPA) запустило повторную экспертизу Roundup – впервые с 1993 года. Следует ожидать, что толпа противников генетической модификации (как и в истории с пламенной риторикой и тщательно поданной дезинформацией, чем отметились «дискуссии» по поводу генетически модифицированных организмов) клянет Roundup как источник всевозможных болезней – от аутизма и синдрома гиперактивности до непереносимости глютена. Monsanto, в свою очередь, наконец-то решила предпринять контратаку против беспочвенного нагнетания страхов, запустив сайт Just Plain False («Просто чушь»), где развенчиваются многочисленные мифы, связанные с самой компанией и генетически модифицированными злаками в целом.

Фермерам приходится бороться не только с сорняками. К сожалению, развитие сельского хозяйства оказалось благом не только для наших предков-крестьян, но и для растительноядных насекомых. Вообразите, что вы – насекомое, питающееся пшеницей и родственными дикими травами. Давным-давно, много тысяч лет тому назад, вам приходилось отправляться в дальние вылазки, преодолевать огромные расстояния, чтобы найти себе пропитание. Затем возникло земледелие, и люди так любезно стали потчевать вас до отвала. Неудивительно, что злаки приходится оберегать также от насекомых-вредителей. Что касается борьбы с насекомыми, то уничтожить их гораздо легче, чем сорняки, – можно разработать такие яды, которые действуют на животных, но не на растения. Проблема состоит в другом: и человек, и ценный скот, и домашняя птица – тоже животные.

Истинные масштабы рисков, связанных с использованием пестицидов, оставались без особого внимания, пока Рейчел Карсон не стала документировать эту информацию. Оказалось, что пестициды, основанные на устойчивых соединениях хлора, например 1,1,1-трихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этан (ДДТ), который запрещен в Европе и Америке с 1972 года, разрушительно воздействуют на окружающую среду. Кроме того, существует опасность, что остаточное количество этих пестицидов попадет в пищу. В малых дозах этот инсектицид, пожалуй, не смертелен – в конце концов, они разрабатывались в качестве отравы для животных, отстоящих на эволюционной лестнице довольно далеко от нас. Однако остаются опасения по поводу их возможных мутагенных эффектов, которые могут вызывать рак и врожденные дефекты развития. В качестве альтернативы ДДТ появилась группа фосфорорганических пестицидов, в частности тиофос. Плюсом этих веществ стал их быстрый распад после применения – они не задерживаются в экосистеме. С другой стороны, они еще токсичнее, чем ДДТ; например, газ зарин, примененный в террористической атаке в токийском метро в 1995 году, относится как раз к фосфорорганическим соединениям.

Даже результаты научных решений, результатом которых стало использование естественных, «природных» химикатов, сопровождались неприятной «отдачей». В 1960-е годы химические компании приступили к разработке синтетической разновидности пиретрина, естественного инсектицида, добываемого из далматской ромашки. Такие вещества в течение более чем десяти лет помогали контролировать численность полевых насекомых-вредителей, но, что неудивительно, из-за широкого применения этих химикатов возникли резистентные к пиретрину популяции насекомых. Еще худшей проблемой оказалось то, что пиретрин хоть и натурален, но отнюдь не безвреден для человека. На самом деле, как и многие инсектициды растительного происхождения, он может быть довольно токсичен. Когда пиретрин испытывали на крысах, у животных развивались симптомы, напоминающие болезнь Паркинсона, и в настоящее время эпидемиологи отмечают, что этот недуг чаще встречается в сельской местности, чем в городах. В целом – хотя достоверных данных очень мало, – по оценкам Агентства по защите окружающей среды (EPA), среди американских фермеров ежегодно может насчитываться 10–20 тысяч случаев заболеваний, вызванных пестицидами.

Фермеры, пользующиеся лишь органическими технологиями, придумывают свои хитроумные методы, чтобы работать без пестицидов. Один из них – применение токсинов бактериального происхождения (или самих бактерий) для защиты растений от насекомых-вредителей. Бактерия Bacillus thuringiensis в естественной природе поражает клетки кишечника насекомых и питается веществами, вытекающими из пораженных клеток. Поврежденный бактериями кишечник парализуется, и насекомое гибнет одновременно от истощения и от повреждения тканей. Bacillus thuringiensis была открыта в 1901 году, когда эта бактерия в прямом смысле «выкосила» популяцию японского шелковичного червя, но видовое название получила лишь в 1911 году, когда вызвала эпидемию в популяции мучной моли в немецкой земле Тюрингии. В качестве пестицида ее впервые использовали во Франции в 1938 году, причем изначально считалось, что эта бактерия опасна только для гусениц (личинок моли и бабочек). Однако другие штаммы Bacillus thuringiensis впоследствии оказались эффективны для борьбы против пчелиных и мушиных личинок. Наиболее удобным было то, что эти бактерии паразитируют именно на насекомых: в кишечнике у большинства животных кислотная среда (то есть низкое значение pH), а среда в кишечнике личинок насекомых сильно щелочная (высокое значение pH) – и именно в ней активируется токсин Bacillus thuringiensis (Bt).

В эпоху рекомбинантной ДНК и соответствующих технологий успех использования Bacillus thuringiensis в качестве пестицида вдохновил генных инженеров. Что если не распылять бактерию на посевы, а генно-инженерными методами внедрить ген Bt-токсина в геном злаков? Фермеру больше никогда не придется обрабатывать свои посевы пестицидами, поскольку растения станут ядовиты для насекомых, которые попытаются их поедать (но не ядовиты для человека). Этот метод обладает по меньшей мере двумя достоинствами по сравнению с традиционным распылением пестицидов на полях. Во-первых, мы будем уничтожать только тех насекомых, которые поедают нужные нам агроинженерные культуры, безвредные насекомые не пострадают, не то что в случае с распылением. Во-вторых, после внедрения гена Bt-токсина в растительный геном этот ген будет воспроизводиться во всех клетках растения. Это будет происходить из-за того, что в трансгенных сортах первого поколения продукция, кодируемая этим геном Bt, присутствует во всех частях растения, даже в тех, которые насекомыми не поражаются.

Сегодня существует множество модифицированных культур с геном Bt, в том числе кукуруза, картофель, хлопок, соя. В результате использования Bt удалось радикально сократить использование пестицидов. В 1995 году хлопководы в дельте Миссисипи опрыскивали поля в среднем 4,5 раза за сезон. Всего через год, когда прижился Bt-модифицированный хлопок, этот средний показатель – в пересчете на все хозяйства, в том числе те, где выращивают немодифицированный хлопок, – упал до 2,5 раза. По некоторым оценкам, с 1996 года благодаря культивации Bt-модифицированных злаков ежегодное потребление пестицидов в США снизилось на 7,5 миллиона литров. В последнее время я не бывал на хлопчатниках, но готов поспорить, что на рекламных щитах больше не расхваливают инсектицидные ядохимикаты; подозреваю, что на место рекламы пестицидов триумфально вернулась реклама кремов для бритья. Другие страны также начинают с пользой применять эти культуры: в Индии и Китае благодаря выращиванию Bt-хлопка удалось сократить применение пестицидов на тысячи тонн.

Биотехнологии позволили повысить сопротивляемость растений и в отношении других традиционных сельскохозяйственных напастей; речь идет о предотвращении болезней, а сам процесс отдаленно напоминает прививку. Мы же вводим нашим детям аттенуированные штаммы различных микробов, чтобы сформировать иммунный ответ. У детей появятся антитела, которые защитят их от заболевания, когда организм столкнется с полноценной инфекцией. У растения, строго говоря, нет иммунной системы, но примечательно: если привить ему определенный вирус, то впоследствии у растения развивается устойчивость к другим разновидностям того же вируса. Роджер Бичи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе осознал, что такой феномен «перекрестной защиты» позволит генетикам-инженерам «иммунизировать» растения против опасных заболеваний. Он попытался внедрить ген капсидной оболочки вируса и проверить, получится ли таким образом организовать перекрестную защиту, не инфицируя растение вирусом как таковым. Действительно, получилось. По какой-то причине при наличии в клетке гена вирусной оболочки вторгающиеся в растение вирусы такую клетку не трогают.