Безусловным лидером среди всех трансгенных культур является соя, устойчивая к гербициду глифосату. Появление генетически модифицированных сортов произвело настоящую революцию в технологии возделывания сои. Дело в том, что культурная соя развивается на ранних этапах вегетации весьма медленно. Да и конкурентоспособность взрослых растений тоже невысока. Это означает, что без применения гербицидов получить требуемый урожай сои практически невозможно.

Гербицид глифосат (Раундап) относится к гербицидам тотального действия. Его "мишенью" в растении является фермент 5-энолпиру-вилшикимат-3-фосфат синтаза (EPSPS), который играет важную роль в синтезе ароматических аминокислот (тирозина, фенилаланина и триптофана). Под действием гербицида у неустойчивых к нему растений наблюдаются симптомы азотного голодания (из-за недостатка названных аминокислот - "строительного материала" для синтеза белков), и они погибают в течение двух недель. Заметим, что глифосат относится к гербицидам нового поколения, для которых характерна относительная безопасность для здоровья человека и окружающей среды. Ведь его "мишень" имеется только у растений, грибов и бактерий и отсутствует у животных. Поэтому его токсичность для человека даже ниже, чем у поваренной соли. Кроме того, глифосат относительно быстро (приблизительно в течение недели) разрушается после попадания на растения или почву.

Кроме того, в полученной трансгенной сое отсутствуют селективные гены устойчивости к антибиотикам, поскольку сам ген устойчивости к глифосату можно использовать в качестве селективного. Около тысячи различных сортов устойчивой к глифосату сои, выращиваемых на разных континентах, получены с помощью традиционной селекции, в которой использовано в качестве источника мутантного EPSPS гена одно-единственное генно-инженерное растение с описанной выше генно-инженерной модификацией.

Таким образом, генетически модифицированные сорта сои отличаются от обычных только тем, что у них образуется два типа одного и того же фермента EPSPS. Первый - свой собственный, который может связываться гербицидом, и второй - привнесенный от бактерии, который не связывается с гербицидом. Именно наличие второго типа указанного фермента делает эти сорта устойчивыми к действию глифосата и сохраняет им жизнь после обработки посевов гербицидом. Уже тот факт, что бактериальный EPSPS способен выполнять функции растительного аналога, говорит об их значительном сходстве, в том числе и в смысле безопасности для здоровья человека.

Второй ключевой проблемой растениеводства является повышение эффективности контроля численности насекомых-вредителей (и других паразитов, например клещей) сельскохозяйственных культур. Для этих целей чаще всего используют пестициды - либо химические, либо биологические. Использование последних предпочтительнее с точки зрения безопасности для здоровья человека и окружающей среды. Однако эффективность химических средств защиты растений остается намного выше, чем биологических.

Среди биопестицидов широко используется так называемый Bt-токсин, который получают на микробиологических предприятиях путем культивирования почвенных бактерий - Bacillus thuringiensis. Данные бациллы были описаны в начале прошлого века, в тридцатые годы было установлено, что они способны вырабатывать токсичные для насекомых продукты, обладающие, высокой избирательностью действия. Это означает, что Bt-протеин, выделенный от одного определенного штамма бациллы, способен убивать определенный вид насекомых, например жуков, и не действует на других насекомых, например бабочек, пчел и т.д.

Избирательность обусловлена специфическим механизмом токсичности Bt-протеина. Попадая в пищеварительный тракт чувствительного к нему насекомого, Bt-протеин претерпевает изменения: под действием определенного протеолитического фермента в щелочной среде (рН 7,5 - 8,0); от исходной молекулы протеина отделяется небольшая часть (приблизительно равная одной трети молекулы), представляющая собой активную форму этого белка. Только она способна прикрепляться к специфическим рецепторам в средней части пищеварительного тракта насекомого и вызывать лизис (растворение) клеток, который приводит к образованию пор. Насекомое перестает питаться, происходит обезвоживание организма, и, в конце концов, наступает смерть. У нечувствительных к конкретным препаратам Bt-протеина насекомых описанные процессы не происходят, и Bt-протеин у них просто переваривается.

Естественно, Bt-протеин не представляет угрозы для теплокровных животных и человека, поскольку пищеварительный тракт у них устроен иначе, чем у насекомых, и у них другие протеолитические ферменты. Более того, Bt-протеин - весьма нестойкий белок, который легко денатурирует при нагревании, в кислой среде желудка, быстро переваривается желудочным соком (лишь разбавление желудочного сока в тысячу раз позволило построить кривую его деградации во времени: уже через десять минут от него не оставалось и следов). В остром эксперименте на мышах (15 дней скармливания Bt-протеина в дозах до 5 граммов на один килограмм веса) не установлено никаких отклонений в здоровье опытных особей. За почти сорокалетнюю историю использования препаратов на основе Bt-протеина не отмечено ни одного случая аллергий или его токсичности для людей, в том числе сотрудников предприятий, на которых его производят.

Особенно высокая эффективность трансгенного Bt-протеина отмечена на кукурузе и хлопке. Дело в том, что вредители этих культур - личинки мотыльков европейского точильщика кукурузы, хлопкового коробочного и розового коробочного червеца - находятся на поверхности растения в течение очень короткого времени. Затем они внедряются в ткани растения и прогрызают там ходы, нанося, таким образом, существенный урон здоровью растений и урожаю. Поскольку у трансгенных сортов Bt-протеин образуется во всех зеленых тканях растения и присутствует там постоянно, то это позволяет растению защищать себя от вредителей на протяжении всего периода вегетации. При этом трансгенный Bt-протеин высокоэффективен в исключительно низких концентрациях. Так, во всей зеленой массе кукурузы в период цветения на площади в 1 гектар содержится всего 8 - 16 граммов Bt-протеина. В конце сезона эта цифра имеет еще меньшее значение - 0,8 грамма. В зрелом зерне и в силосной массе Bt-протеин отсутствует вообще: его невозможно обнаружить даже с помощью самых чувствительных аналитических методов.

Для создания Bt-картофеля использован другой промотор - ats 1A малой субъединицы рибулозо-1,5-бифосфаткарбоксилазы любимого генетиками модельного растения Arabidopsis thaliana (мелкий сорняк из семейства Крестоцветных). Bt-ген, регулируемый фоточувствительным промотором, экспрессируется на свету в 100 раз сильнее, чем в темноте. Соответственно в клубнях Bt-протеина образуется в 100 раз меньше, чем в листьях. Если быть точным, речь идет о 0,09-0,053 микрограмма Bt-протеина на 1 грамм сырого веса клубней. Таким образом, чтобы потребить суточную дозу Bt-протеина, которую скармливали мышам в остром эксперименте (без каких-либо отрицательных последствий для их здоровья), человеку весом 70 килограммов необходимо съесть за сутки как минимум 700 тонн клубней!