УДК 575.856
О.В. Созинов
ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ РАСТЕНИЯ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Витебский государственный медицинский университет
Генетически модифицированные растения, являясь продуктом развития биотехнологии и генной инженерии, в настоящее время являются предметом экономических, экологических и политических спекуляций, основная причина которых кроется в растущем значении ГМ-растений для мировой экономики в целом. И, как любое открытие в истории человечества, создание и использование ГМ-растений необходимо проводить с учетом основных принципов биобезопасности.
Генетически модифицированные растения (ГМ-растения) – растения, полученные при внесении в существующие сорта одного или нескольких генов современными молекулярно-биологическими методами. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутагенеза. Основным видом генетической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных растений.
Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Созданы сорта растений, продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов. Проходят испытания генетически модифицированные сорта лесообразующих видов со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом. Т.е. идет обычное становление нового направления в науке и практике, для которого характерен поиск оптимальных технологий, накопление экспериментального материала, анализ результатов, моделирование процессов, выявление положительных и отрицательных сторон, оценка потенциальной выгоды и ущерба.
История развития рода Homo показывает, что любое открытие человечества: огонь, колесо, автомобиль, самолет, ядерная энергия, мобильная связь, кроме несомненных положительных свойств, обладает и отрицательными, просто положительные свойства намного превышают возможный отрицательный эффект. Как любое технологичное открытие, создание ГМ-растений имеет сторонников и противников. Практически все принципиальные открытия имеют «обратную сторону», формирование которой зависит во многом от социально-экономического и/или политического заказа. Примеры реальных, функционирующих опасностей некоторых технологических открытий, повсеместно используемых людьми:
• социальные сети: пиратские программы, фото, видео и другие материалы (нарушение авторских прав), предложения оружия, наркотиков, порнографии, информационное поле для терроризма и расизма, активность маргиналов (киберпреступность);
• транспорт: человеческие жертвы при авариях, гибель животных, загрязнение окружающей среды неполными продуктами сгорания топлива;
• лекарства (медицинские препараты): побочные эффекты вплоть до летальных, наркотическая зависимость;
• пестициды: накопление в пищевых цепях с поражающим эффектом для биологических систем;
• атомная энергия: войны, политический шантаж, аварии на АЭС, долговременное радиоактивное загрязнение территории, массовые катастрофические изменения генофонда таксонов.
В настоящее время в аграрной тематике активной критики ГМ-растения переняли эстафету у пестицидов по объему аудитории обсуждения, накала противоречивых мнений и активности экономико-политических решений.
Нами проведен критический анализ литературных источников, посвященных вопросу создания и использования ГМ-растений. В результате обработки литературных данных выявлены две противоположные точки зрения на предмет создания и использования ГМ-растений.
Критика (минусы, недостатки): практически 85 % ГМ-растений созданы как пестицидоустойчивые, а остальные – как инсектицидоустойчивые культуры [1], что может привести к следующим последствиям:
- гибели почвообразующих микроорганизмов и беспозвоночных животных в результате оставления на полях фрагментов трансгенных растений, содержащих токсины;
- потере разнообразия генофонда дикорастущих предков культурных растений в генетических центрах их происхождения вследствие их переопыления с родственными трансгенными растениями;
- неконтролируемому переносу генетических конструкций, особенно определяющих различные типы устойчивости к пестицидам, вредителям и болезням растений вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми видами, в связи с чем происходит снижение биоразнообразия дикорастущих предковых форм культурных растений и формирование новых форм «супер-эксплерентов», «супер-сорняков»;
- существуют и риски отсроченного изменения свойств, которые проявляются через несколько поколений и связаны с адаптацией нового гена в геноме растения, и проявившееся как новое не предсказанное плейотропное свойство. Непредсказуемые изменения нецелевых свойств и признаков модифицированных сортов, связанные с плейотропным действием введенного гена, снижают также устойчивость к патогенам при хранении и к критическим температурам при вегетации у сортов, устойчивых к насекомым-вредителям [2];
- растения, созданные как устойчивые к насекомым-вредителям, не оправдали возлагаемые на них надежды. Через несколько лет массового использования данных сортов трансгенных растений их культивирование оказалось неэффективным, поскольку появляются формы среди насекомых-фитофагов и других вредителей, устойчивые к трансгенным токсинам. Ещё одна проблема связана с заменой в экологической нише основного вредителя, против которого введён целевой токсин, на нецелевого. Сорта с внедренным геном устойчивости к вредителям могут оказаться опасными не только для самих вредителей, но и для других живых существ. Еще одна проблема – сокращение автохтонного биоразнообразия в агроценозах с трансгенными культурами [3].
Критика (плюсы, достоинства): ГМ-растения обладают 1-2 новыми признаками, представляющими ценность для человека при условии их возделывания в качестве монокультуры (например, устойчивость к гербицидам), но не повышающими их жизнеспособность в условиях дикой природы. Они, как и любые культурные растения, предназначенные для интенсивного земледелия, не способны конкурировать с аборигенными видами без помощи человека и уж тем более уничтожать их каким-либо способом.
Преимущество белковых токсинов, продуцируемых ГМ-растениями, перед синтетическими пестицидами: большие и нестойкие молекулы белков не накапливаются в природе, а быстро распадаются до аминокислот; кроме того, они более специфичны, то есть уничтожают только определенных вредителей (бактерии, грибы, насекомые). Молекулы пестицидов чаще поражают живые организмы и из-за высокой химической стабильности могут проходить по пищевым цепям и накапливаться на терминальных уровнях. Преимущество ГМ-растений перед ядохимикатами доказано в «конфликте» бабочки-монарха Danaus plexippus и Вt-кукурузы. Вt-кукуруза содержит ген Вt-токсина, встроенного в ДНК кукурузы для борьбы с кукурузным мотыльком, уничтожающим до 7 % урожая кукурузы в мире (~40 млн. тонн). Агентство по охране окружающей среды США проверяло эту кукурузу и признало ее нетоксичной для всех организмов, кроме мотылька-вредителя. Но в мае 1999 года в журнале «Nature» появилось короткое сообщение, что смертность личинок бабочки-монарха, питающихся листьями с пыльцой Вt-кукурузы, намного выше нормы. Авторы сделали вывод, что широкое распространение Bt-кукурузы приведет к исчезновению бабочки. СМИ подхватили сенсацию, последствия были грандиозными: 10 %-ное падение акций концерна «Мonsanto» (одного из главных производителей Bt-кукурузы), запрет на ввоз Bt-кукурузы в Европу и мораторий на ее дальнейшее выращивание в США. Бабочка-монарх стал символом движения на запрет использования ГМ-растений. Ученые же начали широкомасштабное исследование этого вопроса. В сентябре 2001 года Национальная академия наук США обнародовала результаты двухлетних исследований ряда университетов США и Канады, проведенных под эгидой Министерства сельского хозяйства США. Заключение гласило, что пыльца Вt-кукурузы не опасна для гусениц бабочки-монарха. Но от широко применяемого цихалотрин-l-инсектицида на кукурузных полях численность их действительно сокращается [1].
«Greenpeace» подал судебный иск, но Верховный суд США постановил, что у полезных насекомых больше шансов выжить на Bt-растениях, нежели когда поля обрабатываются пестицидами. Количество же применяемых инсектицидов в мире только из-за выращивания Вt-хлопка сократилось на 33 тысячи тонн. Всего в 2001 году в США выращивание трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и насекомым, позволило уменьшить использование ядохимикатов на 20,7 тысячи тонн. Все это положительно сказывается как на окружающей среде, так и на здоровье фермеров, а также расширяет спектр биоразнообразия в агроценозах.
Еще одной потенциальной угрозой биоразнообразия считают утечку генов из трансгенных растений – горизонтальную (в микроорганизмы) и вертикальную (в растения). Теоретические модели и эксперименты показывают, что перенос ДНК из ГМ-растений в микроорганизмы случается с очень маленькой вероятностью. В действительности на сегодняшний день известно всего несколько случаев горизонтального переноса генов из растений в бактерии. Вертикальным потоком генов называется перенос ДНК от родительского растения его потомкам. Этот перенос осуществляется через пыльцу при переопылении культурных растений (любых, не только трансгенных) с близкородственными культурными и дикорастущими видами. Такая утечка из сельскохозяйственных культур происходит постоянно, а началась она, когда человек занялся селекцией. Этот процесс идет и в обратном направлении, что, как правило, ухудшает свойства культурных растений. Пищевая безопасность человечества под угрозой, – с такими заявлениями выступили представители экологических организаций после появления в ноябре 2001 года в «Nature» статьи о том, что в мексиканской провинции – колыбели кукурузы – в полудиких местных сортах обнаружены фрагменты трансгенной ДНК, разбросанные по геному немодифицированной кукурузы. В ответ на публикацию в «Nature» Международный центр по изучению кукурузы и пшеницы (CIMMYT), расположенный в Мексике, в течение года проверил более 300 так называемых «фермерских сортов» кукурузы и ни в одном из них трансгенную ДНК не обнаружил. История закончилась тем, что в апреле 2002 года «Nature» опубликовал два письма с критикой результатов работы и ответ на критику самих авторов нашумевшей публикации, признающих, что «некоторые их результаты были ошибочными». Кроме того, редактор в том же номере выступил с беспрецедентным заявлением, что журнал «пришел к заключению, что предъявленных доказательств недостаточно для оправдания публикации», а затем призвал читателей «самих принять решение» в этой истории [1].
Общеизвестно, что генетическое разнообразие в агроценозах является не статичной, а динамичной системой. Не только дикорастущие виды меняются, но и культурные растения. К тому же есть технические возможности предотвратить возможность переноса новых генов при переопылении. В настоящее время активно разрабатываются терминаторные технологии, в результате которых создаются ГМ-растения, не дающие потомства во втором поколении, и ГМ-растения, дающие потомство, но «обычное».
На самом деле, биоразнообразию планеты угрожает не замена одного сорта (или даже десяти сортов) на другой и не аномальный перенос генов, а превращение природных ландшафтов в сельскохозяйственные. Так, нобелевский лауреат Норманн Борлоуг писал, что для получения урожая 1998 года по технологиям 1950 года потребовалось бы дополнительно распахать 1,2 млрд. гектаров земли, то есть 33 % всех пастбищ или 29 % всех лесов в мире. Никакое использование удобрений и ядохимикатов и тем более генетически модифицированных растений не сравнится с ущербом, наносимым окружающей среде от увеличения площади сельскохозяйственных угодий. Генная инженерия растений, как и другие способы интенсификации сельского хозяйства, даст возможность сохранить нетронутыми огромные площади лесов, степей, лугов. А в идеальном случае позволит даже сократить площадь земель сельскохозяйственного назначения. Следовательно, генная инженерия растений способствует сохранению биоразнообразия дикой природы на фоне увеличения населения планеты при соответствующем потреблении ресурсов [1].
На сегодняшний день абсолютно точных доказательств вреда трансгенных растений не существует. Все публикации, в которых сообщалось об этом и на которые так любят ссылаться противники генной инженерии растений, впоследствии были опровергнуты.
Конечно, даже самые ярые сторонники генной инженерии не могут сказать, что ГМ-растения совершенно безопасны. Исключить полностью вероятность любого события нельзя в принципе. По этой причине абсолютно безопасных технологий не существует, а в природе биологический риск не бывает равным нулю. Одна из причин неопределенности относительно потенциальных угроз от ГМ-растений – очень малое время их использования, которое пока не позволяет реально оценить риски и выявить потенциальные угрозы.
Противники генной инженерии растений, требуя доказать 100 %-ную безвредность ГМ-растений, забывают (или не понимают), что требовать доказательств отрицательных утверждений нелогично: доказываются только положительные утверждения. Экспериментально можно доказать присутствие какого-либо явления в природе, но это будет означать, что оно имеет место иногда. Доказать же присутствие какого-либо явления всегда – нельзя. Отсюда вытекает – нельзя доказать отсутствие чего-либо, т.к. это означает, что оно отсутствует всегда. И поскольку отсутствие доказать нельзя, то, как гласит известный принцип римского права, «Ei incumbit probatio, qui dicit, non qui negat» – «Доказывать обязан тот, кто утверждает, а не тот, кто отрицает». Но оппоненты трансгенных растений обычно не доказывают вред трансгенных растений, для них существует принцип презумпции виновности: ученые должны доказывать их безвредность [4].
Как известно, «истина где-то рядом». И поэтому необходима научно-обоснованная общая методика оценки риска возможных отрицательных эффектов ГМ-растений, которая должна включать следующие этапы:
1) выявление любых новых генотипических и фенотипических характеристик, связанных с присутствием трансгенов, которые могут вызывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду;
2) оценка вероятности возникновения неблагоприятных последствий, исходя из интенсивности продолжительности и характера воздействия ГМ-растений на человека или среду;
3) оценка последствий в том случае, если неблагоприятное воздействие будет иметь место;
4) оценка совокупного риска, вызываемого ГМ-растениями на основе оценки вероятности возникновения и последствий выявленных эффектов;
5) вынесение рекомендаций относительно того, являются ли риски приемлемыми или регулируемыми, включая, если это необходимо, определение стратегии для регулирования таких рисков [3].
Таким образом, научные данные и имеющийся опыт использования ГМ-растений свидетельствуют о том, что большинство рисков являются гипотетическими. Но при этом необходимо соблюдать основной принцип биобезопасности – принцип принятия мер предосторожности, для того чтобы не допустить риски, спрогнозировать и выявить их как можно раньше, чтобы исключить их или минимизировать. Прозрачное и научно-обоснованное использование ГМ-растений позволит создать конструктивную дискуссионную обстановку и найти компромиссное решение их устойчивой эксплуатации.
Список литературы
1. Tomiałojć, L. Możliwe negatywne skutki ekologiczne upraw i pasz z niektórych roślin genetycznie zmodyfikowanych (GMO) / L. Tomiałojć // Chrońmy Przyr. Ojcz. – 2010. – № 66 (5). – P. 328–340.
2. Ермишин, А.П. Генетически модифицированные организмы: мифы и реальность / А.П. Ермишин. – Минск, 2004. – 118 с.
3. Генетически модифицированные организмы и продукты // Аграрная Россия [Электронный ресурс]. – 2006. – Режим доступа: http://agros.folium.ru/contents/2005/2005-01.htm. – Дата доступа: 20.03.2011.
4. Ho, M. – W. Hazards of transgenic plants with the cauliflower mosaic viral promoter / M. – W. Ho, A. Ryan, J. Cummins // Microb. Ecol. Health Dis. – 2000. – Vol. 12. – P. 6–11.
Genetic modified plants at present are a subject economic, ecological and political gamble. The main reason of this phenomena quickly rising influence genetic modified plants in economy subject managements. Creation and use genetic modified plants necessary to conduct with provision for cardinal principles of biological safety.
