2020-08-05
555
Начиная с 80-х годов прошлого столетия, появились и стали выращиваться в коммерческих целях жизнеспособные в природных условиях трансгенные организмы. Полученные генно-инженерными методами формы (сельскохозяйственные сорта растений и породы животных, штаммы микроорганизмов и так далее) обладают целым рядом новых качеств (устойчивость к пестицидам, болезням и вредителям; длительность хранения и пищевая ценность) которые невозможно было бы передать методами традиционной селекции. Первые масштабные посевы ГМ - культур были произведены в 1996 году в США. На сегодняшний день число трансгенных сортов исчисляется сотнями и охватывает около 50 культивируемых видов растений, но лишь четыре культуры – соя, кукуруза, хлопчатник и рапс – составляют фактически 100% мировых посевов всех ГМ – культур. При этом общая площадь полей, занятых ГМ - культурами, составляет порядка 80 млн. га. Основная цель коммерческого использования ГМ - культур - это рост доходов фирм-разработчиков ГМ - культур за счет продажи посадочного материала, и сельхозпроизводителей за счет снижения издержек производства и увеличения продуктивности растений. Сторонники ГМ – технологий в сельском хозяйстве считают, что кроме финансовых выгод, выращивание трансгенных сортов растений несет ощутимые социальные и экологические выгоды, в том числе:
· Увеличение сельскохозяйственной производительности и, таким образом, вклад в обеспечение глобальной продовольственной безопасности и сокращение бедности в развивающихся странах;
· Сохранение биологического разнообразия, так как ГМ - технологии из-за высокой производительности требуют меньших сельскохозяйственных площадей;
· Уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу за счет сокращения эксплуатации сельскохозяйственной техники, используемой для вспашки и обработки полей пестицидами;
· Снижение химической загрязненности воды и почвы вследствие использования менее вредных для окружающей среды гербицидов;
· Предотвращение эрозии почвы, поскольку использование ГМ - культур, устойчивых к гербицидам, позволяет перейти на щадящий (беспахотный) метод обработки почвы;
· Увеличение биоразнообразия, за счёт использования сортов с избирательной устойчивостью к насекомым вредителям.
Однако многие из этих аргументов подвергаются сомнению и критике учеными и общественностью, поскольку при проверке заявленные эффекты часто не подтверждаются. В настоящее время, сложились несколько основных направлений создания и использования ГМ - культур, каждое из которых имеет как свои потенциальные преимущества, так и риски связанные с их использованием:
Устойчивость (толерантность) к гербицидам. Устойчивость к гербицидам достигается за счет переноса культурным сортам мутантного бактериального гена почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens (CP4), отвечающего за синтез фермента, обуславливающего устойчивость к действию гербицида. Устойчивость трансгенного сорта к определенному гербициду (глифосату и глюфозинату) позволяет фермерам опрыскивать культуры этим гербицидом, уничтожая сорняки без вреда для самого культурного растения.
Потенциальные преимущества:
· Эффективное управление сорняками и увеличение доходов за счет снижения трудовых затрат;
· Уменьшение использования гербицидов за счет сокращения заявок на их поставки;
· Увеличение урожая за счет увеличения контроля над сорными растениями и повышение доходов;
· Использование новых (менее вредных) видов гербицидов взамен токсичных и химически устойчивых видов.
Потенциальные и реальные риски:
· Может произойти передача гена устойчивости к гербициду родственным диким видам, что позволит превратиться им в гербицидоустойчивые «суперсорняки». Это зависит от близости видов, с которыми трансгенные растения могут успешно скреститься. Например, в Индии устойчивость к гербицидам ГМ - рапса передалась дикой горчице, которая в результате стала важным сорняком рапса.
· ГМ - культуры сами могут стать «суперсорняками» и распространяться на другие территории, вытесняя другие культуры или скрещиваясь с ними.
· Увеличение использования специфических гербицидов на ГМ - полях может привести к появлению гербицидоустойчивых форм сорных растений. Уже известно более 40 видов сорных растений, которые очень быстро приобрели устойчивость к производным сульфонилмочевины (вид гербицида). Зарегистрирован ряд видов злаковых и бобовых сорняков устойчивых к глифосату. Например, из посевов ГМ - сои в США, через три года после их обработки глифосатом, была выделена устойчивая к гербициду популяция злостного сорняка мелколепестника канадского.
· Широкое распространение гербицидоустойчивых сортов увеличивает масштабы применения гербицидов и вытесняет альтернативные (органические) методы борьбы с сорной растительностью (например, многовидовые «поликультурные» севообороты, разные способы обработки почвы, безгербицидные технологии и так далее).
· Гранича с посевами фермеров, ведущих экологическое (органическое) производство и переработку, ГМ - культуры смогут опылять их и привести к генетическому загрязнению чужеродными генами, что принесет большой экономический ущерб.
· Снижение сортового разнообразия. Особо опасно выращивание ГМ - культур в центрах происхождения сельскохозяйственных культур. Например, если выращивать ГМ - рис в Китае, где зародилась эта культура, то из-за перекрестного опыления могут исчезнуть дикие сорта риса.
Устойчивость к насекомым-вредителям. Устойчивость ГМ- культур к насекомым-вредителям достигается внесением гена, вызывающего выработку инсектицидного токсина (такого как токсин Bt из бактерии Bacillus thuringiensis). Bt-токсин представляет собой протеин (белок) с высокой избирательностью действия. Это значит, что Bt-протеин, выделенный из определенного штамма бактерии, способен поражать определенный вид насекомого-вредителя и не действует на других насекомых. Наибольших успехов в создании Bt-сортов удалось достичь на картофеле, кукурузе и хлопке.
Потенциальные преимущества:
· Уменьшение объема химического инсектицида, используемого во время посева;
· Повышение урожайности за счет уменьшения ущерба, приносимого вредителями и рост доходов фермеров;
· Сокращение основного ущерба «до» и «после» снятия урожая в результате использования инсектицидов, применяемых для предотвращения проникновения болезнетворных организмов в культуру.
Потенциальные и реальные риски:
· Произойдет передача гена устойчивости к насекомым - вредителям, родственным диким видам, что позволит им превратиться в инсектицидоустойчивые «суперсорняки». Вероятность этого зависит от близости видов, с которыми трансгенные растения могут успешно скреститься;
· Инсектицидные культуры будут уничтожать нецелевые (полезные) виды насекомых. Bt-токсин, выделяемый трансгенными формами картофеля поражает не только колорадского жука, но и 150 других видов насекомых, не поедающих картофель;
· Переход вредителей на новые культуры. Сорта растений, модифицированные с помощью ГМ - технологий, станут непривлекательными для вредителей (например, картофель с помощью Bt-токсина), то это может подтолкнуть вредителей к освоению новых, раннее массово не поражаемых таксономически близких видов растений (для колорадского жука - других пасленовых - томатов, перца, баклажанов);
· Нарушение естественного контроля вспышек численности вредителей. В природе у каждого вида есть естественные враги и паразиты, не позволяющие этому виду чрезмерно размножаться. Воздействие токсинов ГМ - растений на хищных и паразитических насекомых может привести к серьезным нарушениям в экосистемах, в том числе к неконтролируемым вспышкам численности одних видов и вымиранию других. Известны случаи нарушения процессов роста и жизнедеятельности представителей одного вида божьих коровок, основной пищей которых являлись личинки, выращенные на трансгенном картофеле;
· У насекомых-вредителей начнет развиваться устойчивость к инсектицидам, что со временем станет причиной снижения урожая и использования новых, более мощных, инсектицидов. Так, у фитонематоды Caenorhabditis elegans было обнаружено 10 мутантов, устойчивых к Bt-токсину;
· Гранича с посевами фермеров, ведущих экологическое (органическое) производство и переработку, ГМ - культуры смогут опылять их и привести к генетическому загрязнению чужеродными генами;
· Устойчивость к вирусным, грибковым и бактериальным болезням. Современные генно-инженерные технологии создания устойчивых к вирусам сортов растений базируются на использовании метода перекрестной защиты. Он основан на явлении повышенной устойчивости растений к агрессивным формам какого-либо вируса при условии, что они были заражены менее вредоносной формой того же самого вида вирусов.
Из всего разнообразия полученных вирусоустойчивых форм для коммерческого использования допущены сравнительно немногие: папайя, устойчивая к вирусу пятнистости; две формы цуккини, устойчивые к нескольким вирусам и сорта картофеля с комплексной устойчивостью к колорадскому жуку (Bt-ген) и к одному из вирусов картофеля: игрек вирусу (PVY) или вирусу скручивания листьев (PLRV).
Потенциальные преимущества:
· Сокращение потерь урожая, увеличение доходов сельхозпроизводителей;
· Снижение расходов на приобретение и использование пестицидов.
Потенциальные риски:
· Передача генов устойчивости к вирусам, бактериям и грибкам к родственным дикорастущим видам и возникновение устойчивых к болезням «суперсорняков»;
· Возникновение новых форм вирусов. Вирусы могут стать более агрессивными и/или менее видоспецифичными (например, вирусы растений могут стать опасными для животных);
· Грибки и бактерии смогут выработать устойчивость против ГМ - культур, что потребует создания новых устойчивых к болезням трансгенных форм растений;
· Гранича с посевами фермеров, ведущих экологическое (органическое) производство и переработку, ГМ - культуры смогут опылять их и привести к генетическому загрязнению чужеродными генами;
· Улучшенные качественные характеристики. Создание трансгенных сортов растений с улучшенными качественными характеристиками основано на введении в геном растения дополнительных копий определенных собственных генов, что приводит к существенному ослаблению их активности. В свою очередь, это может привести к изменению качественных характеристик того продукта, в генетическом контроле биосинтеза которого задействованы данные гены. Так, трансгенные сорта картофеля с улучшенным качеством крахмала отличаются от традиционных высоким содержанием амилопектина (ветвистая форма молекулы крахмала) и низким уровнем амилозы (неветвистая форма молекулы крахмала). Это достигается за счет добавки инвертированной (перевернутой) копии гена амилазы.
Потенциальные преимущества:
· Появление дешевых источников жирных кислот для использования их в пищевых и технических целях;
· Получение более полезных по своим питательным свойствам продуктов;
· Снижение затрат на производство крахмала;
· Увеличение сроков хранения и реализации плодов.
Потенциальные риски:
· Неожиданные изменения качества сырья может поставить под угрозу безопасность продуктов питания;
· По комплексу белков, витаминов, незаменимых аминокислот пищевые трансгенные продукты будут такими же, как обычные или даже хуже;
· Ухудшатся экспортные возможности в страны, требующие этикетирования продуктов, полученных с использованием ГМО.
В целом существует два подхода к оценке потенциального риска использования любых трансгенных организмов.
Первый подход - ориентированный на продукт - основан на оценке опасности целевого продукта интродукции трансгена - целевого белка или целевого химического соединения. Не принимается во внимание, как создана генетическая модификация: традиционными методами генетики и селекции или генной инженерией. При этом руководствуются принципом: если продукт генетической модификации безопасен, кроме того, безопасен и реципиентный организм (организм, в который был введен чужеродный ген), то вероятность (риск), что из-за данной генетической модификации организм может стать опасным, вообще не рассматривается. Этот подход положен в основу концепции оценки риска, называемой «подобие по существу», и используется для оценки риска для людей, связанного с употреблением в пищу трансгенных растений.
Второй подход. В дополнение к первому подходу или самостоятельно используют второй подход. Он основан на всесторонней оценке всей процедуры генетической модификации и ответе на вопрос, не приобрел ли исходно безопасный реципиентный организм в процессе генетической рекомбинации каких-либо опасных свойств.
Таким образом, методология первого и второго подходов к оценке риска получения и использования как генетически модифицированных микроорганизмов, так и трансгенных растений до конца не разработана. Некоторые ученые-биологи утверждают: методы генной инженерии и традиционной генетической селекции практически идентичны. Однако выше приведенные данные о механизмах трансгенных переносов свидетельствуют, что растения, полученные с помощью двух разных технологий, аналогичными быть не могут. Отсюда следует: более «рискованными» для людей, по крайней мере на данный исторический период, являются трансгенные растения, полученные методом генной инженерии.
