5. Генетически модифицированные культуры, современные сельскохозяйственные системы и окружающая среда

Перейти к началу брошюры
«Экологические эффекты генетически модифицированных культур»

Потенциальные эффекты выращивания генетически модифицированных культур необходимо рассматривать в сравнении с экологическими эффектами общепринятых в течение последних десятилетий методов ведения сельского хозяйства. Современные сельскохозяйственные системы оказывают влияние на все природные ресурсы, в том числе на плодородность почвы, состояние воды (применение удобрений и пестицидов повышает содержание питательных веществ и токсинов в поверхностных и подземных водах) и воздуха: азотсодержащие удобрения увеличивают содержание в атмосфере создающих парниковый эффект газов, что способствует глобальному потеплению (Tilman et al. 2002). Однако в рамках данного обзора основное внимание будет уделено обсуждению потенциального влияния ГМ культур на биологическое разнообразие.

5.1. Экологические эффекты современных сельскохозяйственных систем

Современные сельскохозяйственные системы оказывают значительное отрицательное влияние на биологическое разнообразие (Chapin et al. 2000, Stoate et al. 2001, Hails 2002, Robinson & Sutherland 2002, Tilman et al. 2002, Ammann 2005). В мировых масштабах наиболее явный отрицательный эффект связан с утратой животными природных ареалов обитания в результате конверсии естественных экосистем в сельскохозяйственные угодья (McLaughlin & Mineau 1995, Chapin et al. 2000).

Отрицательное влияние европейского сельского хозяйства нельзя объяснить одним фактором, так как оно является результатом взаимодействия многих обстоятельств. Некоторые изменения в принципах обработки сельскохозяйственных угодий, произошедшие в течение последнего столетия, привели к снижению разнообразия видов растений, беспозвоночных и птиц, населяющих агроэкосистемы. Значительное снижение растительного разнообразия сенокосных угодий и краевых участков пахотных земель обусловлено высевом высокоурожайных сортов фуражных культур, применением большого количества удобрений, частыми распылениями гербицидов и повышением чистоты посевного материала (Hails 2002, Walter et al. 2005).

Современные сельскохозяйственные угодья представляют собой комплекс полей, на которых практически не растут сорняки и обитает очень малое количество беспозвоночных, что не обеспечивает достаточного количество корма для птиц. Изменение видового состава и количества сорняков на полях, а также исчезновение важных мест обитания, таких как длинные полосы придорожных посадок, послужили основной причиной драматического уменьшения популяций птиц (Chamberlain et al. 2000, Robinson & Sutherland 2002, Royal Society 2003). Например, результаты двух проведенных в Великобритании исследований указывают на то, что основной причиной снижения природного разнообразия послужили интенсификация и специализация сельского хозяйства, заключающиеся в переходе от неспециализированного многоотраслевого сельского хозяйства к разделению на земледелие и лугопастбищное хозяйство (Marshall et al. 2003, Royal Society 2003). Авторы этих работ выделили два основных фактора: (1) переход от яровых культур к озимым и (2) переход от скашивания травы на сено к производству фуража, что означает более ранние и частые сенокосы, повторные посевы, удобрение и перепашку почвы. В Швейцарии подобных исследований не проводилось, однако есть все основания считать, что приведенные заключения применимы и к швейцарскому сельскому хозяйству.

5.2. Потенциальные экологические эффекты выращивания генетически модифицированных культур

Потенциальные экологические эффекты выращивания коммерциализированных ГМ культур грубо подразделяют на непосредственные и косвенные (Wolfenbarger & Phifer 2000, Pretty 2001, Dale et al. 2002, Conner et al. 2003, Snow et al. 2005). Непосредственные эффекты являются результатом природы генетической модификации, например конечного гено- или фенотипа модифицированной культуры (рис. 7а).



ГМ культуры могут скрещиваться со способными к гибридизации дикими родственниками, что может привести к постепенному исчезновению последних. Генетически модифицированные признаки могут придавать культуре дополнительную устойчивость в сельскохозяйственных экосистемах и, возможно, более высокую инвазивность в естественных условиях. Трансгенные продукты, особенно токсины, роль которых заключается в борьбе с вредителями, могут оказывать отрицательное влияние и на другие организмы. В то же время целевые организмы-мишени могут приобретать устойчивость к синтезируемым ГМ культурами пестицидным белкам, что снизит эффективность выращивания трансгенных культур. Изменение применяемых сельскохозяйственных методов, вызванное переходом на ГМ культуры (например, изменение подхода к обработке почвы, интервалов сбора урожая и региона культивирования) может приводить к косвенным эффектам (рис. 7б).



5.2.1. Непредусмотренные эффекты культивирования генетически модифицированных растений

Методы рекомбинантных ДНК считаются особенно точными, так как они позволяют характеризовать и контролировать встраиваемые в геном последовательности ДНК. Однако некоторые авторы считают, что процесс трансформации может приводить к различным непреднамеренным эффектам, не связанным с природой самого трансгена (Wilson et al. 2004, Birch & Wheatley 2005, Snow et al. 2005). Случайное встраивание трансгенных последовательностей в хромосомы (возможно даже – одновременно в нескольких локализациях) может приводить к появлению неожиданных фенотипов и изменению первичных или вторичных метаболических процессов растения. Другие авторы, напротив, придерживаются мнения, что непреднамеренные эффекты не являются феноменом, присущим исключительно генной инженерии (Cellini et al. 2004, Snow et al. 2005). Нет никаких оснований считать, что вероятность возникновения непреднамеренных эффектов для ГМ культур выше, чем для сортов, выведенных с помощью традиционной селекции (Cellini et al. 2004). Нежелательный риск для здоровья человека и повышения заболеваемости растений за счет появления токсических соединений отмечался и ранее при выведении новых сортов сельдерея, картофеля и кукурузы традиционными методами (NRC 2000). Однако используемые при селекции процедуры в большинстве случаев предотвращают появление подобных нежелательных эффектов. Установившейся практикой для любых селекционных программ является отбор предпочтительных и выбраковка обладающих нежелательными свойствами линий. Аномальные особи или их потомки удаляются при проведении тщательного и длительного скрининга (Cellini et al. 2004, Snow et al. 2005). В случае использования трансгенных технологий вероятность появления коммерческих линий с выраженными аномалиями также весьма маловероятна.

Учитывая то, что создатели ГМ культур точно знают место и природу вносимой генетической модификации, можно утверждать, что о безопасности таких культур известно гораздо больше, чем о безопасности сортов, выведенных традиционными методами (Cellini et al. 2004). Кроме отбора, проводимого в процессе создания культуры, внедрение ГМ культур в практику дополнительно регулируется проводимой до их появления на рынке программой всесторонней оценки возможного нежелательного влияния ГМ культур на окружающую среду (European Community 2001).

В настоящее время обычной практикой является проведение большого количества так называемых прицельных анализов с целью доказательства сопоставимости характеристик новой ГМ культуры со свойствами традиционного аналога. При этом обязательно изучается содержание в растении основных питательных макро- и микроэлементов, балластных веществ, антинутриентов (ингибиторов ферментов) и токсинов (Lehesranta et al. 2005).

При проведении сравнительной оценки всегда необходимо учитывать степень естественной изменчивости, а не ограничиваться простым сравнением ГМ линий с контрольными родительскими сортами. Сравнительный анализ, целью которого являлась оценка разнообразия протеомов зародышевой плазмы выборки нетрансгенных сортов картофеля и восьми ГМ линий, показал, что между не-ГМ сортами различий гораздо больше, чем между трансгенными линиями (Lehesranta et al. 2005). Между ГМ и не-ГМ линиями одного генетического происхождения было обнаружено гораздо меньше отличий, чем между различными нетрансгенными сортами. Подтверждение этих результатов получено в ходе еще одной работы, в рамках которой тотальный метаболитный состав нескольких культивируемых в коммерческих масштабах линий ГМ картофеля сравнивался с метаболитным составом традиционных сортов (Catchpole et al. 2005). Кроме целенаправленно измененных признаков, ГМ картофель практически ничем не отличается от традиционных сортов, в то время как для последних характерно существенное разнообразие метаболитного состава.

Резюме: генетически модифицированные культуры, современные сельскохозяйственные системы и окружающая среда

– независимо от использования ГМ культур современные сельскохозяйственные системы оказывают выраженное воздействие на все экологические ресурсы, в том числе весьма отрицательно влияют на биологическое разнообразие. Некоторые перемены в тактике обработки сельскохозяйственных угодий за последнее столетие привели к снижению разнообразия видов растений, беспозвоночных и птиц, населяющих агроэкосистемы. Современные сельскохозяйственные угодья представляют собой комплекс полей, на которых практически не растут сорняки и обитает очень малое количество беспозвоночных, что не обеспечивает достаточного количества корма для птиц;

– безопасность ГМ культур охарактеризована лучше, чем безопасность сортов, выведенных с помощью традиционной селекции. Кроме отбора, проводимого в процессе создания культуры, внедрение ГМ культур в практику дополнительно регулируется проводимой до их появления на рынке программой всесторонней оценки возможного нежелательного влияния ГМ культур на окружающую среду.

Перевод: Евгения Рябцева,
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/

Продолжение: Возможное непреднамеренное влияние устойчивых к насекомым растений на нецелевые организмы.