Рыбы-мутанты: решат ли они проблемы экологии?

Учёные создают первых мутантов, которые будут служить человеку. Это генетически изменённые безмолвные рыбы, которые в ближайшем будущем будут использоваться как термометры и лакмусовые бумажки.

Исследователи отделения биологических наук Национального университета Сингапура (NUS Department of Biological Sciences) выводят новый вид рыбы-зебры, которая будет реагировать на загрязнение воды изменением цвета чешуи.

Группа биологов под руководством профессора Жияна Гонга (Zhiyuan Gong) намерена вывести разновидность рыбы-зебры с помощью методов генной инженерии.

Генетически изменённые рыбы-зебры

Рыба, меняющая цвет в зависимости от содержания в воде вредных примесей, может принести своим создателям значительную прибыль, поскольку она может стать более дешёвой и простой альтернативой нынешним индикаторам загрязнения воды.

Как следует из названия, у рыбы-зебры полосатая чешуя — чёрные полосы перемежаются серебристыми. В результате генетических манипуляций биологи вывели несколько особей, которые флуоресцируют зелёным или красным светом.

Учёные извлекли флуоресцентные гены из тела медузы и ввели их в икру рыбы-зебры. Агенты генов (gene promoters) медузы играют роль "выключателей" — под действием той или иной среды они могут активизировать окрас различных тканей рыбы.

На сегодняшний день исследователям удалось выделить два типа агентов генов рыбы-зебры — отвечающий за выработку эстрогена (estrogen-inducible promoter) и отвечающий за устойчивость к стрессам (stress-responsive promoter).

Рыба-зебра с изменённой генной структурой будет реагировать флуоресцентным свечением на присутствие в воде химикалий, подобных эстрогену, через estrogen-inducible promoter, а на наличие тяжёлых металлов и токсинов — через stress-responsive promoter. Таким образом, рыба немедленно "окрасится" в цвет, соответствующий составу окружающей водной среды.

Пока учёные добились "воспроизведения" рыбой только двух цветов — красного и зелёного, но профессор Гонг считает, что в дальнейшем количество цветов можно увеличить до пяти, причём каждый цвет будет указывать на специфическое загрязнение.

При использовании такой рыбы вредные примеси могут быть обнаружены в воде невооружённым глазом. Кроме того, популяция рыб-зебр весьма многочисленна, что говорит о её низкой стоимости и высокой воспроизводимости популяции. Все эти факторы делают генетически изменённую рыбу-зебру едва ли не идеальным индикатором.

Однако маловероятно, что сразу после того, как особый вид рыбы-зебры будет создан, живой индикатор допустят на рынок. С коммерческим использованием придётся повременить, так как другие исследователи не столь оптимистичны.

Оппоненты профессора Гонга считают, что "генетические сигналы на молекулярном уровне, например, изменение цвета рыбы — это просто повод для химического анализа, поскольку таким "индикатором" невозможно определить ни количество вредных веществ, ни их концентрацию. Это просто сигнал о том, что превышен некий уровень какого-то вещества в определённом участке биологического организма".

Дональд Баирд (Donald Baird), исследователь из шотландского университета Стерлинга, уверен, что наиболее разумный подход — это работа с группами генов, которая даёт возможность единовременно обнаруживать широкий диапазон загрязнителей. По его мнению, это более дешёвый и менее разрушительный способ анализа среды.

Тем временем, "участь" рыбы-зебры может постигнуть и золотых рыбок (goldfish), так как они также могут быть генетически программируемыми и демонстрировать различные флуоресцентные цвета. Более того, исследователи намерены вывести рыбу, которая меняла бы цвет в зависимости от температуры воды, то есть собираются использовать генетически изменённую флуоресцентную рыбу в качестве термометра.

Другой пример использования живого существа в качестве детектора-индикатора загрязнения — эксперименты с крабом-подковой (horseshoe crab).

В 50-е годы ученые одной фармацевтической компании обнаружили, что при контакте с бактериями его кровь сворачивается. На ракообразное началась охота. Препараты, приготовленные из крови краба, использовались для проверки чистоты стерилизованного медицинского оборудования. На добыче краба-подковы предприимчивые фармацевты заработали более $50 миллионов. В результате планомерного уничтожения возникла опасность исчезновения этого вида краба.

И лишь в 2000 году профессоры Национального университета Сингапура (NUS) Хо Бау (Ho Bow) и Динг Джек Линг (Ding Jeak Ling) — кстати, супруги — успешно клонировали ферменты крови краба-подковы, создав, таким образом, искусственную копию одного из самых чувствительных к токсинам природных "датчиков".

Дело в том, что естественная среда обитания краба-подковы — это самые загрязнённые водоёмы мира, в которых он выживает, благодаря наличию антитоксинов в крови.

Краба оставили в покое, а учёные получили множество наград и премий за своё открытие.

Своим достижением в генной инженерии ученые создали редкую в науке ситуацию "победы победы" (win-win situation) — научного открытия, от которого выиграли оба: и человек, и — в данном случае — ракообразное.

Ричард Винн (Richard Winn), профессор из Лаборатории биотехнологий и окружающей среды Университета Джорджии (Aquatic Biotechnology and Environmental Lab at the University of Georgia) сообщил корреспонденту Wired, что концепция живого "стража окружающей среды" не нова — использовать в качестве индикаторов загрязнения живых существ предлагается давно.

Винн скептически относится к тому, что изменяющая цвет рыба может стать реальной альтернативой используемым в настоящее время методам контроля загрязнения воды.

"Несомненно, бывает крайне важно узнать, что организм был подвергнут воздействию состава, например XYZ, — говорит профессор Винн. — Но чаще куда полезнее оказывается знание, что организм был подвергнут такому-то количеству состава X, который произвел эффект Y".

Кроме того, в выпуске генетически изменённой рыбы профессор видит реальную опасность для окружающей среды. В зависимости от разновидности рыбы и совершённых с ней генных манипуляций, последствия могут быть весьма серьёзными — от ограниченного до полного исчезновения "родной" разновидности.

Подтверждением данной версии являются прошлогодние исследования, проведённые в Университете Пурду (Purdue University). Тогда учёные пришли к выводу, что генетически изменённая рыба представляет существенную угрозу для живой природы и может привести к исчезновению "исходной" популяции.

Энн Капуссински (Anne Kapuscinski), профессор Института социальной, экономической и экологической поддержки (Institute for Social, Economic and Ecological Sustainability — ISEES) Университета Mиннесоты, также считает, что необходимо провести дополнительные исследования, чтобы оценить потенциальный риск выпуска рыбы-мутанта.

"В некоторых видах рыбы меняют цвет с целью привлечь особей другого пола, чтобы произвести потомство, — рассказывает профессор Капуссински. — Генетические изменения в цвете особей могут нарушить и этот хрупкий механизм, что также приведёт к сокращению, а то и гибели того или иного вида".

В то же время, животный мир, так или иначе, является индикатором окружающей среды. О загрязнениях и животные, и птицы, и рыбы едва ли не ежедневно сообщают человеку: кто миграцией, кто заболеванием, а некоторые — полным исчезновением.

Действительно, концепция живого "стража окружающей среды" стара, как мир.

Другие сообщения раздела Новости науки