Овальные арбузы и коровы-клоны
В мировой агропромышленной науке происходят перемены, связанные с бумом технологий геномного редактирования и клонирования. «Эксперт» побывал во Всероссийском институте животноводства, где исследователи работают на переднем крае биотехнологической революции
Впоселке Дубровицы, что неподалеку от Подольска, в усадьбе князей Голицыных и на прилегающих территориях размещается Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства им. Л. К. Эрнста (ВИЖ). Это один из крупнейших в России центров исследования и выведения новых пород сельскохозяйственных животных. Селекцией здесь занимаются давно: институт был создан еще в 1929 году, а в Дубровицы из Москвы переехал в 1961-м. Но в последнее время старая добрая селекция уступила место более современным методам. Теперь в ВИЖ изучают разные породы, сравнивая их гены и влияние на фенотип, а потом меняют характеристики в требуемом направлении: редактируют геном, клонируют особей. Пока ученые не стремятся создать теленка или осетра непременно с улучшенными свойствами, а просто отрабатывают и изучают технологии.
Сейчас здесь проходит выездное заседание экспертного совета Российского научного фонда, где обсуждаются результаты конкурса проектов генетических исследований. Заодно биологам и журналистам показывают институт и лаборатории. Экскурсию проводит директор ВИЖ, академик РАН Наталия Зиновьева.
Скелеты в шкафах и рыбы с паспортами
Мы бредем по старым залам института, пока не натыкаемся на комнату, полную скелетов, точнее черепов, в многочисленных шкафах и на стеллажах. Это лаборатория древней ДНК, где биологи изучают строение крупных сельскохозяйственных животных, которые жили за сотни и тысячи лет до того, как появился ВИЖ. Повсюду лежат рогатые черепа: на тумбочках, между книгами, даже на рабочем столе ученого, сосредоточенно глядящего в монитор. Он вместе с коллегами занимается реконструкцией демографической истории популяций (описание возрастной и половой структуры популяции животных тоже называют демографией). Цель — выявить гены, отвечавшие у древних животных за продуктивные признаки, то есть способность давать мясо, молоко и т. п.
Вот, например, красивый большой череп с длинными рогами когда-то принадлежал романьольской корове — это порода из региона Эмилия-Романья на севере Италии, признанная еще в начале ХХ века лучшей мясной. Крупных и сильных животных использовали и как тягловый скот: романьольских коров запрягали в телеги, на них пахали. Интересно, что, судя по геному, порода произошла от подольской популяции, обитавшей в степях Восточной Европы. В гибнущую Римскую империю этих животных привезли в IV веке то ли готы, то ли лангобарды, там они смешались с местными коровами, и появилась романьола.
Затем мы спускаемся в темный подвал — Наталия Зиновьева пригласила нас посмотреть на новую установку замкнутого водоснабжения. В лаборатории аквахозяйства множество бассейнов, в которых плещутся похожие на маленьких акулят сибирские осетры. Ученые хотят изменить их геном, чтобы сделать устойчивыми к паразитам и колебаниям погоды. Для этого все рыбы помечены электронными чипами. «Каждую особь исследовали, каждой вручили ДНК-паспорт», — говорит Зиновьева. Машины в лаборатории так шумят, что мы практически не слышим друг друга, поэтому вскоре покидаем подвал с бассейнами.
Отредактировать гены и клонировать — только полдела
В лаборатории экспериментальной эмбриологии изучают яйцеклетки и получают из них эмбрионы для развития вспомогательных репродуктивных биотехнологий, проводят опыты по искусственному осеменению, трансплантации эмбрионов, клонированию.
«Сейчас идет процедура переноса ядра из соматической клетки в яйцеклетку — somatic cell nuclear transfer, SCNT, — объясняет Галина Сингина, заведующая лабораторией. — Из женской неоплодотворенной яйцеклетки удаляют ее собственный генетический материал, а затем вводят ядро соматической клетки, содержащее ДНК для клонирования. Так получается эмбрион, который мы пересаживаем реципиентам-животным».
Клонирование в животноводстве обычно используется вслед за редактированием генома — это разные стадии получения скота с новыми характеристиками, важными для сельского хозяйства.
«Генетическое модифицирование животных направлено на то, чтобы они жили спокойно и давали вкусную, полезную, диетическую пищу. ГМО защищает их от вредителей, стрессов, факторов среды», — вступает в разговор