2. Основні завдання генної інженерії в галузі харчового виробництва

Зростання народонаселення світу загострює проблему забезпечення людей їжею. Як свідчать розрахунки, щоб забезпечити бодай мінімальні потреби населення світу, в найближчі 20-25 років необхідно подвоїти кількість продовольства, різко збільшити виробництво харчового білка, довівши його кількість хоча б до 40-50 млн т на рік. Багато людей у світі вмирають від діареї, малярії, кору, інших хвороб неаліментарного генезу, проте могли б вижити, якби краще харчувалися. Наслідком недоїдання вагітних жінок - мільйони смертей серед матерів і немовлят під час пологів, а також крововиливи і сепсис у післяпологовий період. Усього півстоліття тому Голодомор в Україні штовхав людину до такого антисоціального явища, як канібалізм.

Для підвищення кількості та якості їжі традиційних заходів нині недостатньо. Саме через це виробництво харчових продуктів стало найважливішим напрямом генної інженерії. Завдання цього напряму - підвищення на принципово новій основі врожайності сільськогосподарських рослин, передусім злакових культур як джерела хліба, а також підвищення продуктивності сільськогосподарських тварин як джерела мяса та мясопродуктів. Тому, враховуючи важкий економічний стан багатьох країн світу, якщо нині на одну шальку терезів покласти голод і всі проблеми людства, повязані з ним, а на другу - використання трансгенних продуктів, ймовірно, більшість віддасть перевагу останньому, не знаючи всіх віддалених небезпечних наслідків широкого використання ГМО.

Ще одне важливе завдання - удосконалення якісних характеристик харчової продукції. Генна інженерія дає змогу реалізувати Його через:

· зменшення накопичення у продуктах шкідливих речовин; збільшення накопичення корисних речовин;

· поліпшення технологічних властивостей продовольчої сировини;

· корінної зміни характеристик продукції для поліпшення її дієтичних, смакових і харчових властивостей.

Прикладом досліджень щодо зменшення накопичення токсичних речовин можуть слугувати спроби створення батата, який не накопичує ціаногенних глікозидів у корінні та листках. Ця культура є важливим харчовим продуктом для 400 млн осіб, головним чином у країнах, що розвиваються.

Дослідження щодо створення рису, здатного у збільшеній кількості накопичувати ферум, провели японські вчені. Вони ізолювали ген феритину (білка, одна молекула якого накопичує 4500 атомів феруму) з підвищеною активністю із проростків сої. Цей ген було інтродуковано у геном рису. Дослідження ліній трансформованих рослин виявили, що накопичення феритину в їхньому зерні втричі більше, ніж у зерні вихідних ліній. Анемія, зумовлена дефіцитом феруму, - один з найпоширеніших і тяжких наслідків порушення харчування. За даними ЮНІСЕФ, у світі 2 млрд людей страждають від залізодефіцитної анемії, а кількість людей, які відчувають дефіцит феруму, становить 3,7 млрд, більшість з яких жінки.

Виводячи сорт рису, що має назву "Золотий рис", фахівці дбали про те, щоб він мав вищий рівень бета-каротину. Через недостатність вітаміну А у світі щороку вмирає мільйон дітей. А ще 230 млн дітей, за даними ВООЗ, живуть під загрозою клінічної чи субклінічної недостатності вітаміну А - стану, якому здебільшого можна запобігти. Збагачення їжі вітаміном А, за даними ЮНІСЕФ, на 23% знижує дитячу смертність. Створення "Золотого рису" вважають найідеальнішим досягненням науковців за останній час.

Для отримання продукції з бажаними технологічними властивостями вже наприкінці 80-х років у різних галузях харчової промисловості почали конструювати і використовувати рекомбінантні ферменти і харчові добавки, які давали б змогу інтенсифікувати певні технологічні процеси, отримувати продукти поліпшеної якості (табл. 3).

Таблиця 3. Використання рекомбінантних ферментів у харчовій промисловості

Особливу увагу приділяють модифікації молока. Беручи до уваги ту обставину, що після питного молока найпоширенішим молочним продуктом є сир і в країнах ЄС щороку його виготовляють понад 6 тис. т, генно-інженерні роботи спрямовано в основному на поліпшення такої технологічної властивості молока, як сиропридатність (табл. 4).

Зі вростанням розуміння важливості здорового способу життя збільшився попит на харчові продукти, які не містять шкідливих речовин. Приклади конструювання продуктів "здорового способу життя" (healthy food products) - створення голландськими біотехнологами цукрового буряка, який продукує фруктан - низькокалорійний замінник цукрози, та створення групою вчених на Гаваях безкофеїнової кави. У першому випадку в геном буряка інтродукували ген єрусалимського артишоку, який кодує фермент, що перетворює сахарозу у фруктан. У такий спосіб 90% накопиченої цукрози в трансгенних рослинах перетворюється на фруктан. У другому випадку було ізольовано ген фермента, який каталізує критичний перший крок синтезу кофеїну в листках і зернах кави. Через використання агробактеріум-опосередкованої трансформації була влаштовано антисмислову версію цього гена у клітини культури тканин кави Арабіки. Аналіз трансформованих клітин виявив, що рівень кофеїну в них становить усього 2% нормального.

Таблиця 4. Напрями модифікації молока

Дослідження з поліпшення якісних характеристик рослинницької продукції добре ілюструють можливості сучасних ДНК-технологій у вирішенні найрізноманітніших завдань.