Научни новини: генетични редакции, светещи цветя и пътешествия из Слънчевата система

Европа открехва врата за генетичните редакции

В средата на миналата година в Европа се завъртя на по-високи обороти дебатът за генетичните редакции с помощта на новите геномни техники (НГТ) и в началото на този месец той най-накрая стигна до Европейския парламент. С 307 гласа за (нито един от представител на България), 263 против и 41 въздържали се беше прието предложението да се въведат две категории генетично модифицирани организми. В първата категория ще попадат растенията, при които промените могат да се получат по естествен път в природата или чрез методите на традиционната селекция, и за тях ще отпаднат тежките процедури за регистрация, прилагани в момента. Потребителите ще бъдат осведомявани чрез поставяне на информация върху продуктите, които ги съдържат – промяна в сравнение с първоначалното предложение от 2019 г., в което бе заложено да се обозначават само семената. Също така растенията няма да могат да бъдат сертифицирани като „органични“. Във втората категория ще бъдат оставени растения с по-сложни редакции, както и създадени с предишното поколение методи за генетични манипулации.

Следващата стъпка е предложението да мине през Европейския съвет, където обаче се очаква тежка дискусия за патентите върху растения, получени с помощта на новите методи. От Комисията по околна среда, обществено здраве и безопасност на храните, която гласува положително преди вота в Европарламента, не се дават насоки относно решаването на този въпрос. Намерението е да се направи анализ на пазара и да се оцени влиянието на новите регулации върху биотехнологичните компании и семепроизводителите, както и върху достъпа на фермерите до семена. Резултатите от анализа ще бъдат публикувани през 2026 г.

Депутатите смятат, че патентите върху растенията, получени чрез НГТ, трябва да бъдат забранени, за да се избегнат правни диспути и да се улесни достъпът до тях както на биотехнологичния, така и на земеделския сектор. Също така се изисква отчет за влиянието на новите правила още през 2025 г. За съжаление, не е ясно дали тази забрана може да бъде въведена лесно. В момента всички сортове, получени чрез традиционните методи за селекция (дефинирани като „биологични процеси“), не могат да бъдат патентовани, но генетично манипулираните могат, тъй като са резултат от технологичен процес. Това означава, че за да отпаднат патентите, ще трябва да се променя и съществуващото законодателство в тази област. Към средата на миналата година в Европейското патентно ведомство са били регистрирани около 3100 патента за генетично модифицирани растения. Според организацията успеваемостта за получаване на такъв патент е около 35%, а средната достига почти 60%.

Въпреки заявените намерения на евродепутатите традиционните селекционери, по-малките биотехнологични компании и фермерите изразяват опасения, че сегашната правна рамка за патентите ще им попречи да се възползват от новите регулации и ще позволи на големите компании да завземат сериозни части от пазара. Пример за това е описан в публикация на Politico – голямата биотехнологична компания KWS е получила патент за царевица, която е устойчива на ниски температури и е получена чрез редакция на гени с НГТ. Така KWS има възможността да забрани продажбата на сходен сорт, произведен от малка компания от Нидерландия, която го е създала с помощта на класическа селекция. За момента забрана няма, но освен чисто правно предимство, голямата компания има достъп до повече ресурси и по-лесно производство.

За момента решението на Европейския парламент се приема очаквано от двата лагера, участващи в дискусията – учените и биотехнологичните компании са въодушевени и смятат, че е стъпка в правилната посока, докато природозащитните организации са недоволни. Положителният вот донякъде е неизбежна стъпка за приемането на новите технологии, което, както вече е споменавано, е нужно с оглед на климатичните промени и заплахата Европа да остане извън предстоящата генетична революция.

Генетично манипулирани организми в ръцете на потребителите

Раздвижване в сферата има и отвъд океана, където крайните потребители могат да се сдобият с две нови растения, получени чрез генетични манипулации.

Биолуминесценцията се среща при редица видове от различни групи – бактерии, насекоми, гъби, морски организми, но в природата няма биолуминесциращи растения. За получаването на светлина са нужни два основни компонента – луциферин и ензимът луцифераза. Доскоро за създаването им се използваше бактериен оперон (група от гени, които се експресират заедно, обикновено за нуждите на конкретен процес), но този подход има редица недостатъци, най-важните от които са слаба светлина и токсични междинни продукти.

Иновацията идва от екип руски учени, които разгадават биосинтетичния път в гъбата Neonothopanus nambi в края на 2018 г. Те установяват, че той е тясно свързан с кафеената киселина, намираща се и в растенията, и че за прехвърляне на процеса в тях са нужни само четири гена. Подходът се оказва значително по-ефективен – растенията светят по-ярко, а освен това е безвреден за приемните организми, тъй като се вписва в съществуващи биохимични пътища. Година по-късно учените оповестяват успешното създаване на светещ тютюн, а в началото на годината излиза и публикация, представяща оптимизация, която увеличава силата на светлината до два пъти.

Разработката може да се използва за изучаването на различни биологични процеси като биосензор – светлината може да се индуцира само в определени случаи и така да се проследяват биологични пътища. Работата им има и комерсиален резултат – биолуминесцентна петуния, наречена Светулка (Firefly Petunia) и предлагана от компанията LightBio. След като бе одобрена за продажба и отглеждане в САЩ в края на миналата година, тя вече е достъпна за предварителна поръчка.

Другата иновация е по-практична и е под формата на лилав домат. Тъмнолилавите домати не са новост – с помощта на класическата селекция са създадени редица такива сортове, но при повечето от тях наситеният цвят е само по повърхността, а месестата им част е в оттенък на червеното. Лилавите домати, предлагани от Norfolk Healthy Produce, са изцяло оцветени и са единственият такъв сорт, тъй като технологията за създаването им е патентована.

Научната основа е публикувана през 2008 г. и се базира на вмъкването на два гена от декоративното растение кученце (Antirrhinum majus), които отговарят за синтеза на лилав пигмент – антоциан. С изключение на тези два гена доматите не се различават по нищо от конвенционалните си роднини и сортът дори не е хибриден. Това означава, че от него може да се събират семена, които да се засяват на следващата година, и не е нужно да се купуват нови. Разработката е резултат от сътрудничеството на няколко европейски екипа (от Англия, Италия, Нидерландия и Германия) и е получила европейско финансиране, но към момента семената не са достъпни на нашия пазар поради съществуващите регулации.

Основното предимство на сорта, което се изтъква от авторите, е повишеното ниво на антоциани, които имат антиоксидантна функция. В публикацията си екипът описва и експеримент, целящ да проследи продължителността на живота на мишки, склонни да образуват тумори. Мишките са разделени на три групи. Едните ядат само стандартна храна, другите – стандартна храна и червени домати, а третите – стандартна храна и лилави домати. Между първите две групи няма значима разлика – те живеят средно около 140 дни. Но мишките, в чиято диета са добавени лилавите домати, живеят средно около 180 дни.

Въпреки че данните в изследването изглеждат убедителни, ползата от антоцианите за здравето е тема, по която все още се водят дебати и няма ясен отговор. Окислителните процеси имат важна сигнална роля и са част от процеса на програмирана клетъчна смърт, който е важен за отстраняване на клетки, функциониращи некоректно (например прототуморни). Наред с това новият сорт е 10% от хранителния прием на мишките, което не е пренебрежимо количество, ако се съотнесе към стандартната ни диета. От друга страна, лилавите домати биха допринесли за по-пълноценното хранене на хората, които не приемат достатъчно антоциани.

Въпреки че преките ползи за здравето не са напълно потвърдени, новият сорт е интересен дори само заради вида си и възможността генетично манипулираните растения да станат по-достъпни за потребителите. Климатичната реалност ще бъде изключително изпитание за традиционната селекция и широкото въвеждане на храни – плод на генно инженерство, изглежда неизбежно, поради което, колкото по-бързо се нормализират, толкова по-лесно ще можем да направим стъпката напред.

Грешка в превода

При изстрелването на „Вояджър 1“ през 1977 г. учените от НАСА не подозират, че мисията му ще продължи повече от 40 години. Основната програма е планирана до края на 1980 г., когато той трябва да премине покрай Сатурн и някои от луните му. Благодарение на шеметната си скорост от 17 км/сек в началото на 1998 г. той стана най-отдалечената от Земята космическа сонда, изпреварвайки по-рано изстреляния „Пионер 10“.

През 2012 г. мисията отново попадна в новините, тъй като апаратът стана първият създаден от човека обект, който напуска Слънчевата система. Това беше установено по спадането на нивото на заредени частици от Слънцето (т.нар. слънчев вятър) и покачването на космическите лъчи. Тези данни показват преминаване на хелиопаузата – участък, в който силата на слънчевия вятър и междузвездната среда се изравняват.

През годините с цел пестене на енергия редица от изследователските уреди на сондата бяха изключени, но въпреки това учените все още можеха да комуникират с нея и да получават данни. За съжаление, от няколко месеца съобщенията, които получаваме, са объркани и не могат да бъдат разчетени. 

Според НАСА повредата е в един от бордовите компютри. Една от неговите задачи е да изпраща телеметрия към Земята, което в момента не може да се осъществи, а това прави откриването на проблема изключително трудно, но има редица хипотези какъв може да е той. Една от тях е, че се касае за грешка в паметта на компютъра, която води до объркване на записаните в нея данни; друга възможност е просто да има механична повреда в някоя от частите. По-интересна (но и по-малко вероятна) е възможността за „обръщане на бит“ – това може да бъде причинено от заредена космическа частица, която удря паметта в точно определено място, карайки 0 да премине в 1 или обратното. Допълнителна трудност за установяване на случващото се е и разстоянието до апарата – 22 часа и 34 светлинни минути. За достигането на всяка команда до апарата е необходимо това време и съответно още толкова за получаване на обратната информация. Разбира се, вече е опитан добрият стар трик с рестартирането, но това не е помогнало.

Въпреки че опитите за възстановяване на комуникацията с „Вояджър 1“ продължават, скоро може да се наложи да приемем, че повторна връзка с него няма да има. Добрата новина е, че той има апарат близнак („Вояджър 2“), който също прекоси хелиопаузата, но шест години по-късно, въпреки че е изстрелян с две седмици по-рано от „брат“ си. Причината е в различните орбити, по които се движат двете сонди. Комуникацията с него все още е възможна и това е известно успокоение за учените, които могат да продължат да изучават междузвездното пространство.

По следите на пътешествениците

„Нови хоризонти“ (New Horizons) може да се нарече съвременният последовател на апаратите „Вояджър“. Изстрелян през 2006 г., след 9-годишно пътешествие, преминало покрай Юпитер и Сатурн, той прелита близо до планетата джудже Плутон и луната ѝ Харон, давайки ни първите детайлни снимки на тяхната повърхност. Заснети са и по-малките спътници на Плутон – Стикс, Никс, Керберос и Хидра.

След този успех мисията е удължена и новата цел е изследване на обектите от Пояса на Кайпер – област, сходна с астероидния пояс между Марс и Юпитер, но с много по-големи размери, като повечето обекти в него са от замръзнал метан, амоняк или вода. Там се намират и планети джуджета, сред които е Плутон.

Нови данни, получени от инструмент, броящ и измерващ частиците прах, сочат, че поясът на Кайпер всъщност е много по-обширен. До момента се предполагаше, че той се простира до около 50 AU (AU – астрономически единици, средното разстояние между Земята и Слънцето, или приблизително 150 млн. км). Но изглежда, че той достига 80 AU или дори още по-далеч. За да подкрепят данните, получени от апарата, астрономите използват и телескопски наблюдения, за да търсят обекти, чийто сблъсък може да е причина за образуването на този прах. Сред предложените хипотези е частиците да са от лед, който все още не се е разсеял, или пък този прах да е избутан от слънчевия вятър по-далеч, отколкото се смята за възможно.

Учените са развълнувани от откритието, тъй като това може да доведе до установяването на нова група обекти в Слънчевата система. Към момента мисията е удължена до напускането на Пояса на Кайпер, което се очаква между 2028 и 2029 г. Но най-вероятно научната работа с апарата ще продължи и ще започнат наблюдения на района около хелиопаузата, а може би и след нея. Според данните в момента наличната енергия ще е достатъчна за нормалната му работа за още поне 15 години, така че, ако не стане нещо непредвидено, апаратът ще продължи да ни съобщава какво се случва в периферията на Слънчевата система.