«ГМО: Фундаментальные основы возможных экологических рисков». Опять штанга!

В февральском номере журнала «Методы оценки соответствия» за 2008 г., (весьма, надо сказать, достойный, узкоспециализированный журнал, выпускаемый РИА «Стандарты и качество») была опубликована статья к.б.н. Цыдендамбаева В.Д. – «ГМО: Фундаментальные основы возможных экологических рисков», в которой автор пытается, переворачивая с ног на голову факты, «оценить риски» производства генетически модифицированных растений. Если бы дело ограничивалось только оценкой рисков. Беда в том, что автор делает попытки сформулировать «фундаментальные основы» этих рисков. Приведенные господином Цыдендамбаевым аргументы являются, строго говоря, несостоятельными, так как в большинстве своем не имеют под собой не только научной основы, но и логических предпосылок. Справедливости ради необходимо отметить, что некоторые факты действительно неоспоримы. Но давайте обо всем по порядку. Мы сразу обращаем внимание читателей на то, что ваши покорные слуги не являются сторонниками или же противниками ГМО, а хотят лишь посмотреть на дело с точки зрения ученых (да простит нас читатель за столь громкое слово).

Итак, начнем. После стандартного введения, в котором автор приводит статистику по посевным площадям и вводит читателя в «тему», преподнося ему определение ГМО и смысл их производства, происходит мягкий переход к сути. Господин Цыдендамбаев называет технологии получения ГМ-организмов «фантастически несовершенными». С точки зрения просто грамотного читателя было бы неплохо привести критерии совершенства, прежде чем критиковать технологии, которые стали прорывными для науки и медицины в конце 20-го столетия. Описание технологий приводится в [1, 2]. В главе, где автор описывает причины биологических рисков, мы читаем следующее: «В настоящее время исследователь не умеет «вставлять» чужеродный фрагмент ДНК в данное конкретное место генома хозяина. Ситуация усугубляется еще и тем, что механизмы функционирования генетического аппарата высших организмов еще недостаточно изучены». Умеет он «вставлять», господин Цыдендамбаев! Если не верите, почитайте, например [3]. А почему не вставляют в конкретное место, спросите вы? Да потому, что ничего от этого не меняется. Прочие «риски» нисколько не уменьшаются, а возни больше, вследствие чего конечный продукт от этого только дорожает. Что же касается неизученности механизмов функционирования: ну и что? Разве достаточно изучены механизмы функционирования атомов? А ведь атомные электростанции строим. Разве достаточно изучены, например, стадии химической деструкции бетона во времени? А ведь все мы живем в домах, где он, так или иначе, присутствует. Примеры можно продолжать приводить до бесконечности. Что же теперь, ждать тысячелетия, пока все полностью изучат? А до этого перестать производить не только ГМ - растения, но и инсулин, интерферон, ДНК-вакцины и т.д?

В пункте 2 той же главы автор пишет: «Плейотропный эффект встроенного гена». Плейотропностью (множественностью функций) обладают практически все гены, отчего они не становятся более опасными для организма и окружающей среды. В подавляющем большинстве случаев, побочная функция гена исследователям неизвестна. Сам по себе факт плейотропности не может считаться риском. Эффект плейотропности действительно нельзя предсказать, но он всегда проявляется в первых пяти поколениях ГМ-растений, т.е. уже на стадии испытаний на безопасность. Если в спецификации к ГМ-линии не указан конкретный плейотропный эффект, значит, в ходе испытаний его не удалось обнаружить, и он не оказывает значимых влияний на свойство ГМ-линии и окружающей среды.

Далее автор вкратце останавливается на рисках, связанных с нарушениями стабильности генома и изменением его функционирования. Стабильностью генома называется его способность передаваться в следующие поколения без значимых для функционирования клетки изменений. Стабильность генома представляет собой одну из основ наследственности. Нарушениями стабильности могут считаться изменения, начиная с простых мутаций и заканчивая изменениями кариотипа. Главный же критерий стабильности – выживаемость потомства и сохранение им своих биологических и социальных функций [4]. Причем тут генетическая модификация, не приводящая к таким последствиям для модифицированного организма? А если и приводящая (о чем вашему покорному слуге неизвестно), то причем тут экологический риск, если мы говорим о культурных растениях? Какую опасность такие организмы могут представлять для человека и среды его обитания? Но проблема даже не в этом. Проблема в том, что господин Цыдендамбаев почему-то не говорит о том, что к гораздо большей нестабильности генома и, кстати, не какой-нибудь кукурузы, а человека приводят выхлопы автомобилей, курение, технологические стоки предприятий, моющие средства, содержащие хлор и т.п. и т.д. А о каких изменениях функционирования генома идет речь? Действительно, они могут иметь место, но если они не летальны для растения, не понижают его урожайность и собственно пищевые свойства, то пусть себе меняются на здоровье. При использовании методов классической селекции изменения функционирования генома куда более значительны, однако о них почему-то умалчивают.

В пункте 4 автор указывает на нарушение стабильности встроенного в геном чужеродного фрагмента ДНК. Это уже напоминает голливудский блокбастер про чудовищ – мутантов. Чем собственно чужеродный фрагмент ДНК отличается от собственного? Структурно – абсолютно ничем. Только функционально [4]. Из этого следует, что нарушение стабильности равновероятно как для чужеродной, так и для собственной ДНК.

Что же касается технологического мусора (маркерные элементы в плазмидах, которыми трансформируются растения), о котором автор пишет в пункте 5 причин биологических рисков, то здесь мы с ним согласны, риск нежелательного проявления такого генетического мусора действительно присутствует, однако вероятность его реализации ничтожно мала.

А вот пункты 6 и 7 той же главы пестрят совершенно странными с точки зрения здравого смысла высказываниями. Дескать, чужеродные белки могут иметь аллергические и токсические эффекты. Чужеродные, судя по всему, для организма – донора, а эффекты они должны вызывать у человека. Господин Цыдендамбаев, любой белок, потребляемый человеком, может вызвать аллергический эффект! И токсический тоже, если его много съесть. И даже не сам белок, а продукты его неполного распада в желудочно-кишечном тракте и в основном у индивидуумов с нарушениями пищеварения [5].

Здесь следует сделать небольшое отступление, чтобы поделиться с читателем нашими соображениями относительно понятия «риски». Риск – это вероятность наступления какого-либо события. А вероятность, в свою очередь, понятие математическое и измеряемое практически во всех случаях [6]. Возможно ли численно определить вероятность наступления событий, которые перечисляет автор? Возможно, но очень приближенно и с очень большой погрешностью. Дело в том, что рассматриваемые автором статьи случаи если и проявятся, то конкретном организме – доноре, и статистически рассчитанная вероятность их наступления минимальна. Таким образом, вероятность наступления события для, скажем, всех организмов данной линии ГМО в отдельной популяции ничтожна мала. А что делают в математике с ничтожно малыми величинами? Правильно, ими пренебрегают. Все вышесказанное совершенно не означает, что на риски использования ГМО не стоит обращать внимания. Но здесь нужно быть осторожным и рассматривать ГМО не как что-то из ряда вон выходящее, а поступать также как со всеми новыми технологиями в любом секторе экономики: рассчитывать наиболее вероятные риски, принимать меры для уменьшения вероятности наступления рискового события, а для менее вероятных рисков набирать статистику. Именно это и делает необходимым контроль за оборотом ГМО на протяжении всей производственной цепи.

Пойдем далее по статье господина Цыдендамбаева. Собственно предметом рассмотрения в данной работе, по заявлению автора, являются агротехнические риски, но до них приводятся риски экологические. Здесь мы будем рассматривать заключения автора в порядке, приведенном в его работе:

1. «Снижение сортового разнообразия, вследствие массового применения ГМО». А разве классическая селекция не приводит к снижению сортового разнообразия, вследствие массового применения организма, являвшегося целью селекции? И опять у нас выходит, что генетическая модификация (как технология) не при чем. Вся вина ложиться на технологию производства культурных растений как таковую.

2. «Неконтролируемый перенос (генетических) конструкций…». Опять голливудская страшилка. Для того, чтобы понять абсурдность указанного риска, необходимо подробней рассмотреть конструкцию. Автор имел ввиду целевую генетическую конструкцию, которая для каждой линии ГМО своя. Мы возьмем для примера конструкцию, используемую для получения самой распространенной линии ГМ – растений, сои GTS 40-3-2 (Roundup Ready®) (Рис.1) [7].



Рис. 1. Схематическое изображение целевой генетической конструкции, применяемой для трансформации сои линии GTS 40-3-2.

Из рисунка видно, что целевая конструкция начинается с элемента P-E35S. Это промотор – регуляторный элемент, необходимый для выражения функции целевого гена. Без этого элемента ферменты, отвечающие за выражения целевого гена в организме, не могут выполнять свою функцию. Самое интересное в том, что промотор E35S не придуман человеком и не синтезирован во вражеских лабораториях. Он встречается в природе, и, более того, большинство из нас достаточно часто употребляют его в пищу, даже не подозревая об этом. И отнюдь не в составе ГМО. Все просто. Промотор E35S является частью генома вируса мозаики цветной капусты, которым поражена вся капуста (и не только цветная, но и обычная, белокочанная). Как же господин Цыдендамбаев вкушает борщи, зная о том, что там сидит такой монстр? Далее следует ген СТР4, продукт которого отвечает за перенос целевого белка в хлоропласты и обратно. Этот ген также не является плодом фантазии ученых, а является частью генома растений Petunia hybrida. Вполне безобидное, надо сказать, растение, растущее у многих на балконах. Ну, пойдем дальше. Самый страшный, с точки зрения господина Цыдендамбаева элемент – целевой ген. cp4epsps. Собственно, это ген кодирует фермент EPSPS, который определяет признак – устойчивость сои к глифосфатному гербициду Roundup®. А вот приставка СР4 означает, что этот ген был позаимствован у Agrobacterium tumefaciens штамма СР4. Агробактерии – совершенно безобидные для человека микроорганизмы, основной особенностью которых является их способность индуцировать «опухоли» у растений. И самое интересное, что индуцирование опухолей происходит за счет переноса части генома агробактерий растениям. Этот факт доказан и никого он не возмущает [1]. Но для такого переноса недостаточно только гена cp4epsps и других элементов конструкции. Перенос конструкции родственным и предковым формам по горизонтальной линии, как правильно сказал господин Цыдендамбаев, запрещен эволюцией. Вот и непонятно, могут ли гены, внедренные в растения, горизонтально переноситься, или не могут. Господин Цыдендамбаев противоречит сам себе. А если вдруг перенесется вся конструкция, спросит читатель. Как мы уже сказали, межвидовой перенос генетической информацией проблематичен. Из растения в растение по горизонтальной линии перенос осуществляться не может. Конструкция может быть «съедена» ризосферной микрофлорой в процессе гниения растения. Но эта конструкция, даже если произойдет ее инкорпорирование в геном микрофлоры, не проявит своей функции, потому, что ген cp4epsps находится под контролем растительного промотора. Таким образом, мы приходим к выводу, что конструкция может функционировать только в высших растениях (и то не во всех), а туда она просто не может перенестись. Как сказал господин Цыдендамбаев, горизонтальный перенос генов запрещен эволюцией.

1. Риски переноса конструкций в ризосферную микрофлору. Представим ситуацию, что по какому-то никому невиданному механизму конструкция перенеслась в ризосферную микрофлору. Мы затрагиваем здесь именно термин «перенос», который предполагает наличие некоего механизма. Действительно, при гниении корней как немодифицированного, так и ГМ-растения, его ДНК естественным образом попадает в ризосферную микрофлору. Это нормальный процесс, существующий миллионы лет, в ходе которого микрофлора «поедает» остатки растений и, естественно, ДНК растений тоже передается микрофлоре. В большинстве случаев она (ДНК) метаболизируется микрофлорой, но бывает и так, что части растительного генома встраиваются в геном микрофлоры. Ваши покорные слуги не являются агротехниками, но что-то нам подсказывает, что если такое происходит с целевой конструкцией модификации (вероятность этого события ничтожна), то от этого будет только польза, так как у ризосферной микрофлоры появится устойчивость к чему либо, или же эта микрофлора сможет поражать насекомых-вредителей. Это хорошо, так как ризосферная микрофлора необходима для нормального развития растений. А если она будет устойчива к гербицидам, которыми поливают эти растения, то от этого будет только польза. Но еще раз подчеркнем: никто и никогда не фиксировал факт именно переноса генов от растений к ризосферной микрофлоре.

2. «Негативное влияние на биоразнообразие через поражение токсичными трансгенными белками нецелевых насекомых и почвенной микрофлоры и нарушение трофических цепей». А задумывался ли господин Цыдендамбаев, сколько погибает нецелевых насекомых и почвенной микрофлоры при поливе полей пестицидами? При применении ГМО количество мертвых насекомых и микрофлоры, наоборот, снизится.

3. «Риски быстрого появления устойчивости к трансгенным токсинам у насекомых…». Так порадуйтесь за букашек, господин Цыдендамбаев. У них будет время на спокойную жизнь, пока не появятся новые ГМ-линии, а для сельского хозяйства это вообще не проблема. Польют какой-нибудь химией и гордо заявят, что ГМО не использовали. А мы с вами эту химию потом кушать будем.

4. «Риски появления новых, более патогенных штаммов фитовирусов…». А вы, господин Цыдендамбаев думаете, что фитовирусы, на протяжении всей эволюции сидели и ждали, пока появится ГМО, чтобы стать, наконец, патогенными? Или вы не знаете, что у вирусов уже есть отлично работающий механизм инкорпорирования в геном хозяина, и любая новая генетическая конструкция будет этому только мешать? Не сдержусь и посоветую оппоненту почитать учебник по вирусологии и молекулярной биологии [8].

Агротехнические риски.

1. «Риски непредсказуемых изменений нецелевых свойств и признаков модифицированных сортов…». Риск на то и риск, что его можно предсказать. Все непредсказуемые изменения являются больше философскими категориями и не являются предметом обсуждений исследователей. Фактором непредсказуемых изменений может являться что угодно, начиная от слишком жаркой или прохладной погоды и заканчивая утечкой ГСМ из комбайнов. Но никто же не рассматривает эти «риски», запуская комбайн в поле.

2. «Риски отсроченного изменения свойств через несколько поколений, связанные с адаптацией нового гена…». Мы уже говорили, что «ген» - это функция определенного участка молекулы ДНК. Структурно «чужой» ген от «собственного» ничем не отличается. Ген можно обнаружить только по его функции, никакие физические и химические методы тут не помогут. Изменить свои свойства может любой ген. И неважно, свой он или чужой. Частота мутаций зависит не от функции участка ДНК, а от его нуклеотидной последовательности [2]. Соответственно, как мы уже говорили, причиной изменения фенотипа растения через несколько поколений, может стать как свой, так и чужой ген.

3. «Неэффективность трансгенной устойчивости к вредителям через несколько лет после массового использования данного сорта». Еще раз обращаем внимание на то, что с появлением ГМО, проявляющих устойчивость к вредителям, мало что изменилось для тех самых вредителей. Если раньше Bt-токсин распрыскивали с кукурузников, то сегодня ГМ-растения могут сами его производить. Так какая разница для вредителя, откуда поступает мутагенный фактор (именно мутациями объясняется спонтанное появление того или иного признака у организма, в том числе и устойчивости к токсинам), из вкусной для вредителя клеточной массы или же с поверхности того органа растения, которым он питается [9].

4. «Возможность использования производителями терминальных технологий для производства семенного материала». Спокойно, товарищ! Любая технология является объектом интеллектуальной собственности, имеющим своего законного правообладателя. И то, что компания не позволяет вам производить семенной материал из тех зерен, которые вы у нее однажды закупили, с нашей точки зрения является, во-первых, грамотным маркетинговым ходом, а, во-вторых, снижает многие «риски», которые вы перечислили до этого. А если вы боитесь остаться без генетически модифицированного семенного материала, так делайте его. Это вам не газ и не нефть добывать. Монополии здесь быть не может по одной простой причине. Во всех учебниках по биотехнологии описаны процедуры получения ГМ-растений. Для этого вам понадобиться приблизительно 500 тыс. долларов, один грамотный специалист и парочка грамотных лаборантов. И лет через 3-5 вы уже сможете нас порадовать (или огорчить) новой ГМ-линией.

На этом перечисление «фундаментальных основ рисков» заканчивается. Дальнейший текст статьи изобилует примерами ужасающих последствий применения ГМО в различных странах. Дескать, из-за применения ГМО на полях Аргентины и США появляются «суперсорняки» которые ничем не выведешь. Мол, в молоке коров, питающихся комбикормом, изготовленным из ГМ-источников, обнаруживаются некие «следы» генетически модифицированных растений. Что за следы? В молоко коров и других млекопитающих могут проникать только низкомолекулярные соединения из потребляемых продуктов. Никаких следов генетических модификаций там нет и быть не может [10]. И вам, господин Цыдендамбаев, и тем самым немецким ученым, исследования которых наверняка были кем-то лоббированы, следует вспомнить курс физиологии человека и животных.

Далее автор опять останавливается на неконтролируемых мутациях, которые могут привести к появлению новых вирусов, поражающих сельскохозяйственные культуры. Как будто в дикой природе существуют контролируемые мутации. Мутации всегда спонтанны и являются одним из двигателей эволюции на молекулярном уровне. И опять повторимся: для появления новых вирусов ГМО не нужно, достаточно любого мутагенного фактора, в роли которого может выступать любое физическое или химическое воздействие на вирусы и организмы. А что касается устойчивых сорняков, так ГМО тут не причем. Природа так устроена, что если на какой-то организм чем-то воздействовать в небольших дозах, а потом дать даже очень большую, то организм выживет и приобретет устойчивость к этому фактору [11]. Уже более 50 лет поля опрыскивают гербицидами. Естественно, что появились сорняки, устойчивые к ним. И будут дальше появляться, сажай мы ГМО или не сажай.

Неужели ГМО действительно так безопасны, спросит читатель. Разве не нужен контроль за ГМО? Разве все, что пишут в прессе про опасность ГМО - чушь? Начнем с того, что, как у любой новой технологии, способной сдвинуть баланс на рынке, у технологии ГМО есть свои сторонники и противники. Самая распространенная на сегодняшний день модификации сои GTS 40-3-2 при появлении на рынке вызвала негодование у конкурентов компании Monsanto, работающих в сфере производства гербицидов, так как резко повысила конкурентоспособность Monsanto. Конкуренты стали «продавливать» общественное мнение, результатом чего и служит сегодняшняя мировая истерия. Кроме того, ГМО – это новое поле деятельности для зеленых, причем довольно прибыльное. Следует обратить внимание на то, что такая крупная компания как Monsanto не выпустила бы на рынок заведомо опасный продукт, тем самым вырыв себе могилу. Однако необходимо отметить, что компания Monsanto тоже в ряде случаев «перегибает палку» называя ГМО абсолютно безопасными.

Отметим, что любая новая технология и продукты ее применения являются потенциально опасными для человека и окружающей среды. ГМО тоже является потенциально опасным продуктом. Подчеркиваем потенциально опасным, а фактически безопасным. Что это значит? А значит это то, что мы не знаем факторов, которые могут определять опасность ГМО, а безопасность, как качественная характеристика, на сегодняшний день доказана. Что же делать? Ну уж точно не высасывать из пальца домыслы и называть их рисками. Каждый имеет право на свое мнение, но это мнение никогда не следует определять как «фундаментальную основу».

Еще раз подчеркнем: контроль за ГМО нужен обязательно. Он необходим для сбора статистически достоверных данных об изменениях происходящих или не происходящих в окружающей среде при применении ГМО. Обязательно должна существовать система маркировка продукции, содержащей ГМО. Прослеживая всю цепь производства человечество, через несколько поколений, может точно дать ответ на вопрос, опасно это или нет. Запрещать ГМО нельзя, так как эта технология - мощный толчок в развитии сельского хозяйства.

В заключение хочется сказать о достаточно резком тоне, в котором выдержана данная статья. Мы еженедельно сталкиваемся с различными публикациями, где корреспонденты бульварных и не очень бульварных изданий муссируют тему ГМО с передергиванием фактов. Одно дело корреспонденты. Совсем другое дело сотрудники институтов академии наук и специализированных, уважаемых изданий. Плохо, когда научные сотрудники, обремененные учеными степенями, поддаются всеобщей истерии. Это вредно как для научной общественности, так и для экономической и экологической безопасности страны в целом. Именно это, а не ГМО.

Авторы:
Максим Патрушев - руководитель отдела молекулярно – генетического анализа, центра по испытаниям и сертификации пищевой продукции и кормов «Тест-Пущино»; научный сотрудник института теоретической и экспериментальной биофизики РАН; Максим Возняк – руководитель испытательной лаборатории центра по испытаниям и сертификации пищевой продукции и кормов «Тест-Пущино». Для Интернет-журнала «Коммерческая Биотехнология»

Литература:
1. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Мир. 2002.
2. B. Lewin. Genes 8. Jones & Bartlett 2004.
3. Site-specific transfection of eukaryotic cells using polypeptide-linked recombinant nucleic acid. United States Patent 5843643. 1998.
4. Сингер М., Берг П., Гены и геномы. Мир. 1998.
5. Хаитов М.Р. Клиническая аллергология. Медпресс. 2002.
6. Википедия
7. Agbios
8. Белоусова Е.В., Муравьев В.Н. Репродукция вирусов в клетке. М.МВА. 1982.
9. Graham R. Taylor. Guide to Mutation Detection. Wiely. 2004.
10. Richard W. Hill, Gordon A. Wyse, and Margaret Anderson. Animal Physiology, Second Edition. Sinauer. 2008.
11. Wen-Hsiung Li. Molecular evolution. 1997.