Стремление на протяжении человеческой истории к повышению пищевой ценности и безопасности пищи, обеспечению доступности продовольствия реализовывалось через совершенствование селекции растений и сельскохозяйственных животных, выращивания, уборки и хранения сельскохозяйственной продукции, а также способов переработки и хранения готовых пищевых продуктов. Применяемые подходы к улучшению качества и доступности пищевых продуктов привели к изменению генетики и физиологии организмов, используемых для производства продовольствия. Путем селекционного выведения растений и животных или отбора лучших штаммов микроорганизмов (бактерий, грибов) или путем целенаправленного введения мутаций, дающих желаемые свойства источников продовольствия, была коренным образом изменена организация генома этих организмов. Традиционные программы селекции сельскохозяйственных культур позволили добиться высоких результатов в умножении и усилении положительных свойств родственных растений. Однако продолжать повышение урожайности такими методами в настоящее время стало невозможно. Другой огромной проблемой является непредсказуемый и неконтролируемый характер болезней сельскохозяйственных культур.
Начавшееся сравнительно недавно использование в производстве пищевых продуктов методов, которые объединяются общим термином «генетическая модификация», или получение пищи из генетически модифицированных источников, привлекает к себе повышенное внимание и даже предвзятое отношение общественности. Методы генетической модификации позволяют изменить организацию генетического материала целенаправленно, быстро и уверенно, как это было невозможно при традиционных методах селекции. Однако цели генетической модификации и традиционных методов селекции одни и те же.
Таким образом, генетическая модификация — это лишь одна из современных технологий производства пищевых продуктов. В настоящее время для пищевых целей рассматриваются только растительные генетически модифицированные источники пищи. Для производства пищевых продуктов никакие животные генетической модификации пока не подвергаются. Однако, понимая интенсивность исследований и быстроту получения научных данных, данное заявление может оказаться устаревшим сразу после выхода в свет этой книги.
Термин «генетическая модификация» используется для обозначения процесса, посредством которого можно изменить организацию генетического материала, используя для этого метод рекомбинантных ДНК. Этот процесс включает использование лабораторных методов введения, изменения или вырезания участков ДНК, содержащих один или более генов. Отличие генетической модификации от обычных методов скрещивания заключается в возможности манипулировать отдельными генами и переносить гены между разными видами растений, животных и микроорганизмов, которые не поддаются скрещиванию.
Первые трансгенные растения были выведены в 1984 г. К 2000 г. генетической модификации подверглись около 100 видов растений. Однако сельскохозяйственное значение имеют в настоящее время лишь 8-10 культур. Несколько видов растений модифицированы с целью изменения состава и пищевой ценности, однако в настоящее время такие культуры не разрешены к сельскохозяйственному производству и получению пищевых продуктов. Большинство генетически модифицированных культур первого поколения (выращиваемые в производственных объемах) представляют собой культуры, модифицированные с целью только повышения урожайности, облегчения процесса уборки и переработки, лучшей сохранности или комбинации этих качеств. Это достигается путем придания устойчивости к болезням, вызываемым вирусами, бактериями, грибами, устойчивости к насекомым или к действию гербицидов. Немаловажным стимулом к созданию генетически модифицированных культур является снижение вынужденного применения инсектицидов и других пестицидов с широким спектром действия.
Для выведения растений, защищенных путем генетической модификации от вредных насекомых, применяется несколько методов. Наиболее распространен метод включения и экспрессии генов, полученных из почвенной бактерии Bacillus thuringientis (Bt). Эти бактерии вырабатывают во время спорообразования кристаллы белка (дельта-эндотоксин), обладающего инсектицидным действием. Препараты из спор бактерий или выделенного белка на протяжении многих лет используются в качестве инсектицидов. В сельскохозяйственных культурах, генетически модифицированных с целью экспрессии токсинов В1, защита от насекомых осуществляется с помощью того же механизма. Токсины вырабатываются в неактивной форме, которая активируется кишечными протеиназами насекомого. Токсин прикрепляется к рецепторам в кишке и повреждает ее.