Как можно внедрить ген в геном другого организма, т.е. осуществить перенос гена? Наиболее распространённым способом при создании ГМ-растений является использование в качестве переносчиков реконструированных генов бактериальных плазмид (внехромосомных кольцевых ДНК). Плазмида в бактерии служит транспортом для доставки любого гена. Обычно бактериальные плазмиды легко переходят от бактерии к бактерии, но не к растениям. К счастью или к несчастью, была обнаружена бактерия, которая «умела вводить» гены в растения и «заставлять» их синтезировать нужные ей белки. Такой бактерией была почвенная опухолеобразующая бактерия Agrobacterium tumefaciens, являющаяся виновницей образования растительных наростов — галов (растительных опухолей). После заражения растения определённая часть плазмидной ДНК (Т-ДНК) встраивается в хромосомную ДНК растительной клетки, становясь частью её наследственного материала. Растение начинает продуцировать нужные для бактерий питательные вещества. Учёные научились заменять гены в Т-ДНК плазмид бактерий нужными, или «целевыми», генами, которые предполагалось вводить в растения. Таким образом, используя плазмиды агробактерий и природный механизм горизонтального переноса, человек научился внедрять нужные ему гены в разные растения (Чирков, 2002; Корочкин, 2004). Этот способ успешно применяли для большинства видов двудольных растений, среди которых можно назвать картофель, томаты, плодовые и ряд других культур. Проблемы возникли с однодольными растениями, к которым относятся злаки: пшеница, рис, ячмень и кукуруза. За исключением риса модификация злаков при помощи агробактериальных плазмид оказалась неэффективной.

В связи с этим стал применяться прямой способ ввода генов в растительную клетку, который был опубликован в 1988 г. и назван его авторами Стэнфордом и Клейном биобаллистическим. Для этого молекула ДНК с соответствующими генами и регуляторные последовательности, необходимые для управления этими генами, наносятся на микроскопические вольфрамовые или золотые частицы. Частицы с ДНК разгоняются в специальной вакуумной камере до определённых скоростей, достаточных для проникновения в клетки растений. Затем следует селекция трансформированных клеток и регенерация трансгенных растений. В отличие от предыдущего этот способ более универсален и пригоден для любых объектов.

Описанные выше способы (агробактериальный и биобаллистический) являются основными способами генной трансформации растений. Насколько опасны модифицированные таким образом растения?

При использовании плазмид агробактерий в процессе биотехнологических процедур « исследователь априори не знает, какая клетка эксплантата трансформируется, сколько копий Т-ДНК встроится в геном и в какие хромосомы, и не в силах это контролировать, но, одновременно модифицируя множество эксплантатов, впоследствии отбирают те регенерировавшие растения, что представляют для него интерес». При биобаллистическом способе вероятность встраивания сразу многих копий ДНК-векторов, «обрывков» ДНК и других сбоев выше, чем при работе с агробактериями. При этом введённый ген может попасть в середину структурного гена растения-реципиента и выключить его из работы. Таким образом, будут появляться растения с неизвестными свойствами. Неожиданно для всех было обнаружено, что в качестве векторного носителя иногда наносят на микрочастицы золота или вольфрама те самые плазмиды агробактерий, которые вызвали серьёзные опасения у ряда учёных.

Бактерии — обычно одноклеточные микроорганизмы, для которых характерно отсутствие оформленного ядра.

Вид — совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, обладающих рядом общих морфофизиологических признаков и населяющих определенный ареал.

Ген — единица наследственности; фрагмент ДНК, ответственный за какой-либо признак.

Геном — полный набор генов, определяющий все свойства организма.

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, основной материальный носитель наследственности.

Плазмида — внехромосомный генетический элемент; кольцевая самовоспроизводящаяся молекула ДНК; используется в генной инженерии для переноса генов от донора к реципиенту.

Трансгенный (генетически модифицированный) — организм, в который с помощью методов генной инженерии внесён чужеродный генетический материал.

Трансген — внедрённый чужеродный ген.

Хромосома — структура, содержащая линейную последовательность генов. У каждого вида растений и животных определённый набор хромосом.

1. Викторов А.Г. Влияние Bt-бактерий на почвенную биоту и плейотропный эффект и δ-эндоксин кодирующих генов // Физиология растений, 2008, том 55, № 6, с. 823–833.

2. Вонский М.С., Курчакова Е.В., Борхсениус С.Н. Диагностика генетически модифицированного организма — проблемы и решения // Аграрная Россия, 2005, № 1, с. 17-27.

3. Геном, клонирование, происхождение человека / под ред. Л.И. Корочкина. — 2004.

4. Глазко В.И. Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы (ГМО) / В.И. Глазко. — Киев : Panova, 2006.

5. Ермакова И.В. Генетически модифицированная соя приводит к снижению веса и увеличению смертности крысят первого поколения. Предварительные исследования // Экоинформ, № 1, 2006.

6. Ермакова И.В., Барсков И.В. Изучение физиологических и морфологических параметров у крыс и их потомства при использовании диеты, содержащей сою с трансгеном EPSPS CP4 // Современные проблемы науки и образования. Биологические науки, 2008, № 6, с. 19-20.

7. Ермакова И.В. Влияние сои с геном EPSPS CP4 на физиологическое состояние и репродуктивные функции крыс в первых двух поколениях // Современные проблемы науки и образования, 2009, № 5, с. 15-21.

8. Зоны, свободные от ГМО / под ред. В.Б. Копейкиной. — 2007.

9. Зоны, свободны от ГМО, опыт России / под ред. В.Б. Копейкиной. — 2008.

10. Кузнецов В.В., Куликов А.М. Генетически модифицированные организмы и полученные из них продукты: реальные и потенциальные риски // Российский химический журнал, 2005, № 69 (4), с. 70-83.