ГМО: факты, анализ, выводы

Применение технологий рекомбинантной ДНК

Биотехнология предлагает инновационные возможности для повышения урожаев сельскохозяйственных культур и увеличения популяции сельскохозяйственных животных без сопутствующего нанесения урона окружающей среде. Транснациональные корпорации вкладывают сегодня в сферу биотехнологий большие средства, ставя перед собой цель захватить рынки развивающихся стран. Точность, с которой можно осуществлять манипуляции с генами, открывает реальные возможности для выведения новых сортов растений и новых пород животных, приспособленных к самым разным условиям. В то время, как традиционная селекция оперирует большими группами генов, работая методами многократного обратного скрещивания и выбраковки, генная инженерия действует гораздо более быстрыми и специфическими методами. То, для чего раньше требовались большие площади земли и огромные затраты времени, сегодня можно делать в одной лаборатории. Таким образом, современная биотехнология – это весь спектр методов, начиная от давно разработанных и хорошо себя зарекомендовавших традиционных технологий и заканчивая методами генетической модификации растений и животных.

Можно сказать, что основы генной инженерии были заложены в то время, когда были поняты принципы кодирования генетической информации в ДНК и синтеза на основе определенной последовательности нуклеотидов белков, необходимых для жизнедеятельности клетки. Основываясь на этих принципах, исследователи со временем создали широкий спектр различных техник, позволяющих влиять на процессы кодирования и реализации генетической информации в клетке. Эти техники имеют собирательное название – технологии рекомбинантной ДНК. Основной проблемой этих технологий является поиск генов, которые, будучи перенесенными в клетку организма – бактерии, животного или растения, - обеспечат ей приобретение полезных свойств. Что касается растений, то технологии рекомбинантной ДНК уже помогли создать новые сорта, устойчивые к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Такие сорта можно выращивать на территориях, ранее считавшихся непригодными для ведения сельского хозяйства. Помимо более рационального использования земли, нужно принимать во внимание тот факт, что выращивание трансгенных культур может создать новые рабочие места и стать решением проблемы безработицы во многих регионах.

Влияние трансгенных растений на почвы и микробные сообщества

Трансгенные растения несут в своих геномах искусственно встроенные в них гены, что вызывает многочисленные дебаты и споры вокруг перспективы коммерциализации таких новых культур. Поскольку генномодифицированные растения более жизнеспособны, чем их естественные собратья, существует риск того, что ГМ-растения выйдут из-под контроля и, попав в окружающую среду, начнут вытеснять немодифицированные растения, оказывая негативное влияние на биоразнообразие и разрушая естественные биоценозы. Это вполне реально, поскольку невозможно, например, контролировать разнесение пыльцы ветром. Случайный перенос генов с пыльцой или горизонтальный перенос генов ассоциированными симбиотическими микроорганизмами может привести к тому, что растения других видов приобретут новые свойства, что повлияет на их положение в экосистемах [22-25].

В тканях ГМ-растений нередко содержатся гены устойчивости к антибиотикам различных микроорганизмов. Это повышает выживаемость самих ГМ-растений, однако употребление в пищу таких растений может привести к тому, что антибиотики, которые принимает человек, не будут оказывать никакого эффекта. Также гены устойчивости к антибиотикам могут попасть путем горизонтального переноса и в клетки патогенных микроорганизмов, обитающих в желудочно-кишечном тракте человека и животных [26]. Также существуют опасения, что измененная ДНК растений может попасть в клетки естественных почвенных микроорганизмов, хотя свидетельств этого до настоящего времени обнаружено не было. Было проведено несколько исследований, в которых ученые оценили возможность попадания ДНК из ГМ-растения в почвенные микроорганизмы в естественных условий. Оказалось, что, хотя фрагменты трансгенной ДНК действительно попадают в почву, почвенные микроорганизмы ее, по всей видимости, не захватывают [27-29].

Было продемонстрировано, что ГМ-растения способны изменять свое биологическое окружение – главным образом, сообщества симбиотических почвенных бактерий, ассоциированные с корневой системой [30]. При этом даже внесение в геном растения одного-единственного нового гена приводит к реакции микробного сообщества. Согласно исследованию, проведенному в 2004 г. [31], эффекты генетической модификации растений на почвенные микробные сообщества нестабильны – в разных частях одного и того же поля прикорневые микробные сообщества могут изменяться по-разному и в разной степени (как правило, в очень небольшой), также эти изменения неодинаковы в разные сезоны. Таким образом, нельзя сказать, что ГМ-растения совсем не влияют на состояние почвенной микрофлоры, однако эти изменения не слишком существенны и вряд ли могут повлечь за собой какие-то нарушения в почвенных биоценозах.

Риски для окружающей среды и здоровья человека

Микроорганизмы присутствуют всюду. Многие из них являются безобидными комменсалами, а большинство - симбионтами, защищающими наш организм от колонизации патогенными микробами. Симбиотические микроорганизмы синтезируют многие необходимые нам витамины, а также необходимы для нормального функционирования пищеварительной системы. Такие симбиотические микробы называются «микробиотой» или «нормальной микрофлорой». Нарушение микробиоты может привести к тому, что патогенные микроорганизмы проникнут в ткани организма, начнут размножаться, выделять различные токсины и вызовут заболевание. Поэтому оценка состава микрофлоры является весьма информативным методом, с помощью которого можно узнать о состоянии организма.

С другой стороны, микроорганизмы уже очень давно используются для того, чтобы улучшить качество жизни человека. Сначала люди использовали микробов чисто эмпирически, не зная, кто в действительности ответственен за такие процессы, как, например, брожение или гниение. Сегодня благодаря успехам молекулярной биологии и пониманию структуры и функций нуклеиновых кислот и ферментов, микроорганизмы стали одним из главных инструментов биотехнологии, поскольку именно они являются наилучшим источником генетического материала. У микроорганизмов существует огромное количество различных приспособительных молекулярных механизмов, разнообразие их ферментов и продуктов жизнедеятельности поражает, и в то же время с ними весьма просто работать в лаборатории, а их высокая изменчивость открывает множество возможностей для генетических экспериментов [32].

Гены микроорганизмов, ответственные за синтез антибиотиков и других соединений, необходимых для медицины, производства продуктов питания и проч., выделяют и используют для модификации растений. Изучение биоразнообразия микроорганизмов сделало возможности генетической модификации растений практически неограниченными.

Риски, связанные с ГМО, напрямую зависят от того, из какого микроорганизма был получен искусственно привнесенный ген, и какой организм, собственно, был подвергнут модификации. Существуют обоснованные опасения, что вместе с ГМ-продуктами появятся новые аллергены и токсины, а также устойчивые к антибиотикам штаммы болезнетворных микроорганизмов. Некоторых исследователей также беспокоит, что внесение экзогенного гена в геном растения может вызвать продукцию клетками алкалоидов в концентрациях, опасных для человека. Действительно, если встраивание нового гена в ДНК нарушит структуру и работу других генов, это может привести к повышению продукции токсинов, в норме используемых растением для защиты от вредителей. Несмотря на то, что на сегодняшний день таких примеров относительно ГМ-растений обнаружено не было, подобный эффект иногда проявляется в традиционной селекции.

Несмотря на уверенность биотехнологических компаний, ученых и правительств многих стран, до сих пор нельзя сказать, что ГМ-растения абсолютно безопасны. Внесение в природные экосистемы новых, искусственно созданных видов, у которых нет естественных врагов, чревато весьма негативными последствиями. Например, внесение в геном растений гена бактерии Bacillus thuringiensis, кодирующего инсектицидный белок, виделось исследователем решением проблемы вредителей «раз и навсегда», однако очевидно, что рано или поздно у насекомых выработается устойчивость к этому инсектициду, что приведет к резкому размножению насекомых-вредителей. Таким же образом внесение в геном полезных сельскохозяйственных культур генов устойчивости к гербицидам может повлечь за собой глобальные экологические последствия. Чрезмерное использование гербицидов для борьбы с сорняками неизбежно приведет к появлению сорняков, устойчивых к гербицидам, что лишь усугубит проблему. Таким образом, биотехнология может стать жертвой собственного успеха. Уже появляются сообщения о том, что урожаи ГМ-сои снижаются в связи с тем, что у такой сои ухудшается развитие корневой системы, поскольку у нее нарушено взаимодействие с симбиотическими азот-фиксирующими бактериями и не образуются жизненно необходимые корневые клубеньки, в которых происходит фиксация азота.

Внесение в ДНК растения чужеродного гена может иметь неожиданные и непредсказуемые последствия. Например, в 2001 г. американские исследователи перенесли ген одной почвенной бактерии из рода Xanthomonas в геном другой почвенной бактерии, Klebsiella planticola. По задумке, новый ГМ-организм должен был перерабатывать солому в этиловый спирт и стать новым источником дохода для фермеров, которым не пришлось бы больше сжигать солому. Однако выяснилось, что землю, зараженную новой бактерией, нельзя засеять пшеницей, поскольку генетически модифицированная бактерия полностью уничтожала посевы [33].

Отрасль генной инженерии в мире сегодня практически полностью контролируется частными компаниями. Из-за этого прогресс в данной область зачастую обусловлен не тем, что новые методики могут помочь в решении старых проблем, но тем, какую прибыль может принести так или иная методика. Например, в 1980х гг. транснациональная компания «Монсанто» (Monsanto), мировой лидер в области биотехнологий растений, не была заинтересована в модификации растений с целью создания сортов, устойчивых к вирусам, поскольку этот проект не сулил особенной выгоды, и поставила на другое направление, а именно на так называемые «терминирующие технологии». Эти технологии позволяют контролировать всхожесть семян, «включая» и «выключая» ее с помощью специальных препаратов, разработанных компанией. Семена «отвечают» на обработку благодаря тому, что в ДНК их клеток содержатся специальные гены, чьи продукты и определяют биологический ответ. Такие технологии весьма выгодны для фермеров, поскольку позволяют им избежать многих убытков, связанных с пересевом семян и проч.





Карикатуры, сделанные противниками продуктов, содержащих ГМО, критикующие компанию Monsanto. Надпись на верхней картинке: «Земля Монсанто: тебе нужно быть генетически модифицированным, чтобы противостоять токсичным химикатам, если ты надеешься здесь выжить. От создателей ПХБ (полихлорированных дифенилов), диоксина и Агента Оранж. Надпись на нижней картинке: «Гляди-ка! Мой генетически модифицированный фрукт укусил меня!»

Несмотря на то, что «терминирующие» технологии встретили резкое неприятие общественного мнения, поскольку означали монополизацию отрасли, компания до сих пор сохраняет за собой все полученные патенты. Но действительно ли ГМ-технологии так необходимы, чтобы справиться с голодом в развивающихся странах и повысить продуктивность фермерских хозяйств? Действительно ли появление на рынке ГМ-растений привело к снижению бедности в мире? Продовольственная и Сельскохозяйственная Организация Объединенных Наций (ФАО, Food and Agriculture Organization, FAO) в 2009 г. заявила следующее: «на сегодняшний день в мире производится достаточно и более чем достаточно продуктов питания, чтобы удовлетворить растущие запросы потребителей, способных оплатить расходы и обеспечить прибыли фермерским хозяйствам». Таким образом, ничего не было сказано о возможностях обеспечения продовольствием население развитых стран. Но это вовсе не означает, что спасение – только в ГМ-технологиях. Потенциал традиционной биотехнологии, предполагающей использование естественных механизмов защиты растений от вредителей и патогенных микробов, на сегодняшний день не исчерпан, однако на него, грубо говоря, практически не обращают внимания.

Многие экологические принципы, которые игнорируются биотехнологическими компаниями, недооцениваются и «отодвигаются в сторону» более прогрессивными молекулярными технологиями, в действительности также могут обеспечить человечество сравнительно недорогими, контролируемыми и действенными методиками, которые послужат решением проблем, с которыми сталкиваются фермеры. Более того, такие подходы могут быть связаны с более низкими экономическими и экологическими рисками в сравнении с теми, которые порождают ГМ-технологии.

Борьба с вредителями – одна из самых сложных проблем сельского хозяйства. Поэтому разработка новых технологий в этом направлении просто жизненно необходима, и ГМ-технологии считаются наилучшим решением для защиты культур растений от насекомых, вредоносных бактерий и вирусов, что должно снизить необходимость использования вредных химикатов. Однако можно воспользоваться и естественными, природными механизмами защиты растений от вредителей, не прибегая к помощи генных технологий [34].