CC BY
204
УДК 528.2:528.4
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КУЛЬТУР
Никита Иванович Сенькин
Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 17, кандидат экономических наук, тел. (383)363-27-07, e-mail: [email protected]
Доля под ГМ-культурами в общемировом сельском хозяйстве, а также монополизация в сфере производства и продаж трансгенного семенного материала будет продолжать увеличиваться. Генетическая манипуляция открывает потенциально широкие возможности для создателей и продавцов ГМ-семян.
Ключевые слова: генетически модифицированные культуры, рост продуктивности, устойчивость, монополизация, патент, влияние на потребителя.
PROSPECTS OF GENETICALLY MODIFIED CULTURES DEVELOPMENT
Nikita I. Senkin
Institute for Economics and Industrial Engineering, Siberian Branch of RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 17 Akademik Lavrentiev Prospect, Ph. D., tel. (383)363-27-07, e-mail: [email protected]
GM-cultures share in world agriculture, monopolization in the sphere of transgene seed material production and sales will continue to increase. Genetic manipulation opens potentially wide opportunities for creators and sellers of GM-seeds.
Key words: genetically modified cultures, efficiency growth, stability, monopolization, the patent, influence on the consumer.
В последнее время в мире широкое распространение получили продукты питания, произведенные при помощи генной инженерии. Несмотря на определенные преимущества при выращивании таких культур как кукуруза, соя, картофель, томаты (устойчивость к гербицидам, насекомым вредителям; длительный срок хранения урожая), существует множество противников новой технологии. Прежде чем обратиться к основным аргументам за и против генной инженерии, необходимо рассмотреть саму технологию и краткую историю ее развития.
Получение ГМО с целью изменения исходных свойств/параметров растений или животных связано со «встраиванием» в их ДНК чужого гена (его транспортировкой, т. е. трансгенизацией). В конце XX в. ученые пришли к пониманию того, что геномы живых организмов довольно непостоянны, а процесс обмена генетической информацией в эволюции - скорее правило, чем исключение.
Прорыв в генетической инженерии растений случился в 1977 г., когда было обнаружено, что почвенные бактерии из рода Agrobacterium способны переносить свою ДНК в геномы многих растений. Таким образом, бактериям удавалось перепрограммировать геном растительных клеток на производство до-
ступных только этим бактериям питательных веществ. В начале 1980-х гг. механизм переноса ДНК становился все более понятен ученым, они научились его модифицировать так, что бактерии вместо полезных для себя генов стали переносить полезные людям гены, стабильно наследуемые по законам классической генетики. Этот метод получил название агробактериальной трансформации и на сегодня является наиболее распространенным методом трансформации двудольных растений.
В 1988 г. был предложен другой метод, пригодный для генетической трансформации большинства организмов, включая растения. В его основе - механический перенос ДНК, сорбированной на микрочастицах твердого вещества (золота). Микрочастицы разгоняют до высоких скоростей с помощью генной пушки и выстреливают ими в ткани трансформируемого организма. Попадая в клетки, чужеродная ДНК встраивается в хромосомы случайным образом и также наследуется по законам классической генетики. Этим методом удобно трансформировать растения, плохо поддающиеся агробактериальной трансформации. Например, ЯЯ-соя с признаком «Раундап Рэди», придающим устойчивость к гербициду «Раундап», которая доминирует сегодня на рынке ГМ-растений, была получена этим методом компанией А§гасе1ш в 1988 г., когда агробактериальная трансформация сои была еще плохо налажена.
Первый ГМ-микроорганизм - кишечная палочка с человеческим геном, кодирующим синтез инсулина - был создан в 1973 г. В связи с непредсказуемостью результатов ученые, совершившие это изобретение, обратились к мировому научному сообществу с призывом приостановить исследования в области генной инженерии. В феврале 1975 г. на конференции в Асиломаре (Калифорния) ведущие специалисты в области генной инженерии решили прервать мораторий и продолжить исследования с соблюдением специально разработанных правил. На отработку методики промышленного производства микробно-человеческого инсулина и его проверку с особым пристрастием понадобилось семь лет: только в 1980 г. американская компания Genentech начала продажу нового препарата.
Инсулин, производимый ГМ-бактериями, полностью аналогичен человеческому, он усваивается легче свиного (отличающегося от человеческого на одну аминокислоту) и легче инсулина крупного рогатого скота (отличающегося от человеческого на три аминокислоты).
В 1983 г. немецкие генетики из Института растениеводства в Кельне вывели ГМ-табак, устойчивый к воздействию насекомых-вредителей. Еще через пять лет, в 1988 г., впервые в истории была посажена ГМ-кукуруза. После этого генная инженерия развивалась очень быстро. В 1992 г. в Китае стали выращивали трансгенный табак. В 1994 г. началась коммерческая продажа ГМ-продуктов. Первыми на прилавке появились созданные в Калифорнии устойчивые к гниению помидоры. С этого момента можно говорить о бурном развитии индустрии. Если в 1995 г. по всему миру выращивались ГМ-культуры только на 1,7 млн га, то в 2007 г. уже было задействовано 114 млн га, а в 2012 - 170,3 млн га (11% от всех пахотных земель) [1].
США - лидер по производству ГМ-культур (69, 5 млн га) и их потреблению. К новой технологии активно приобщаются также Бразилия, Аргентина, Канада. Всего в 2012 г. ГМО выращивали в 28 странах мира, по некоторым из них данные представлены в таблице.
Таблица
Площадь под ГМ-культурами по некоторым странам мира в 2012 г.
Страна Площадь под ГМО, Пахотные земли, Доля ГМ-культур в площади Основные ГМ-культуры
млн га млн га пашен, %
США 69,5 160,2 43,4 Кукуруза, соя, хлопок, рапс, сахарная свекла, люцерна, папайя, тыква
Бразилия 36,6 71,9 50,9 Соя, кукуруза, хлопок
Аргентина 23,9 38,0 62,9 То же
Канада 11,6 42,97 27,0 Рапс, кукуруза, соя, сахарная свекла
Индия 10,8 157,35 6,9 Папайя
Китай 4,0 111,6 3,6 Хлопок, папайя, тополь, помидор, перец сладкий
Парагвай 3,4 3,9 87,2 Соя, кукуруза, хлопок
ЮАР 2,9 12,03 24,1 Кукуруза, соя, хлопок
Пакистан 2,8 20,7 13,5 Хлопок
Уругвай 1,4 1,8 77,8 Соя, рис
Боливия 1,0 3,84 26,0 Соя
Филиппины 0,8 5,4 14,8 Кукуруза
Австралия 0,7 47,7 1,5 Хлопок, рапс
Буркина-Фасо 0,3 5,7 5,3 Хлопок
Мьянма 0,3 10,79 2,8 То же
Мексика 0,2 25,5 0,8 Хлопок, соя
Испания 0,1 12,5 0,8 Кукуруза
Чили < 0,1 1,3 < 0,5 Кукуруза, соя, рапс
Больше всего в мире выращивается ГМ-сои - около 80 млн га (81% от всей площади выращиваемой культуры), далее идут: кукуруза - 50 млн га (35%), хлопок - 15 млн га (81%) и рапс - 5 млн га (30%). Важно отметить, что с 2011 г. развивающиеся страны обогнали по площади под ГМ-культурами все развитые страны и, видимо, отрыв будет расти. Из 170 млн га, отведенных под ГМ-культуры, почти на 100 млн га выращиваются культуры, невосприимчивые к гербицидам (с геном увеличивающим толерантность к данной группе химикатов), около 18 млн га заняты культурами, устойчивыми к насекомым-вредителям и более 30 млн га - культурами с обоими признаками.
Основная причина быстрого распространения ГМ-культур, снижение себестоимости производства на тонну урожая, за счет более высокой продуктивности. Устойчивость ГМ сортов к гербицидам и насекомым позволяет реже вспахивать землю, использовать меньше пестицидов и в конечном итоге экономить на зарплате работников.
Рост урожайности - важный аргумент в пользу сохранения биоразнообразия, так как позволяет уменьшить темпы вырубки лесов для сельского хозяйства. Использование ГМ-культур за период с 1996 по 2011 г. обеспечило 328 млн т дополнительной продукции, что сэкономило 108,7 млн га пахотных земель (примерно столько земли пришлось бы вовлечь при использовании традиционных культур). Повышение урожайности, вероятно, единственный реальный способ прокормить растущее население планеты без существенного прироста пахотных угодий. В ближайшей перспективе в Северной Америке и в Африке будет выращиваться ГМ-кукуруза, устойчивая к засухе, в Индонезии -устойчивый к засухе сахарный тростник. На Филиппинах планируется культивировать «Золотой рис» - ГМ-сорт риса с повышенным содержанием витамина А.
Существуют определенные перспективы развития ГМ-культур в лесоводстве, сейчас основные усилия генетиков направлены на деревья, используемые в целлюлозно-бумажной промышленности. В частности, одна из технологий предполагает внедрение гена, резко снижающего выработку лигнина. Лигнин -комплексное органическое соединение, основной компонент клеточной стенки. Это вещество придает древесине прочность и является компонентом механизма защиты дерева от внешних воздействий: ветра, дождя, вредителей. Он может составлять 15-35% сухого веса в древесной породе. Однако в целлюлозно-бумажной промышленности лигнин, особенно содержащийся хвойных деревьях, является нежелательным компонентом, а его удаление из древесных волокон дорогостоящий и, с точки зрения загрязнения окружающей среды, опасный процесс.
В большинстве стран мира для тех или иных ГМ-культур разрешены продажа и выращивание. В соответствии с заключением Европейского управления по безопасности продуктов питания, употребление в пищу мяса и молока ГМ-животных безвредно [2]. Однако часть европейских стран пошла по пути отказа от ГМО. Например, так поступила Австрия: помимо введенных национальных запретов на выращивание трансгенных культур, все девять федеральных земель этой страны объявили себя свободными от ГМО. Аналогичный закон принят в Греции, а также в Польше и Швейцарии. В некоторых провинциях Испании и многих других европейских странах также существуют «зоны, свободные от ГМО». В Австралии и Новой Зеландии имеется несколько таких зон, но на федеральном уровне производство ГМ-культур разрешено и продукты из них не маркируются.
Одно из опасений специалистов и экологической общественности в связи с использованием ГМО в сельском хозяйстве - риск разрушения естественных экосистем за счет перекрестного опыления. Например, ГМ-тополь способен пе-
реопылиться с осиной, передав ей «умение» заблокировать выработку нужного количества лигнина. Устойчивый к гербицидам рапс может переопылиться с дикими близкородственными видами и превратиться в «суперсорняк».
Дикие растения, которые получат ген стойкости к насекомым от трансгенного растения, способны стать более стойкими к одному из своих естественных вредителей. Это может увеличить присутствие данного растения, а вместе с тем и уменьшить количество животных, находящихся в пищевой цепи выше вредителя. Таким образом, точные последствия трансгенов с селективным преимуществом в естественной среде почти невозможно надежно предусмотреть.
Среди экологических последствий использования ГМО вероятно проявление непредсказуемых новых свойств трансгенного организма из-за множественного действия внедренных в него чужеродных генов - так называемого плейотропного эффекта (возможность действия одного гена на целый ряд свойств организма, прямо не связанных между собой). Например, попытка перенести ген Bt-токсина в картофель с целью борьбы с колорадским жуком оказалась неудачной, поскольку трансгенный картофель стал уязвим к тле Aphidius nigripes [3]. По одной из версий тлю привлек сладкий запах трансгенного белка. Возникновения сладкого запаха никто не планировал и предугадать не мог - он появился в результате плейторопного эффекта.
Другая проблема связана с недостатком информации о воздействии ГМ-культур на организм человека. Основные риски употребления в пищу ГМ-продуктов: угнетение иммунитета, возможность острых нарушений функционирования организма - аллергических реакций и метаболических расстройств (в результате непосредственного действия трансгенных белков). Влияние новых белков, которые продуцируют встроенные в ГМО гены, неизвестно. Человек их ранее никогда не употреблял, поэтому неясно, являются ли они аллергенами. Есть научные данные, что, в частности, Bt-токсин, который производят многие сорта трансгенных растений (кукуруза, картофель, свекла и пр.), в пищеварительной системе человека разрушается медленнее, чем ожидалось, а значит, он может являться потенциальным аллергеном.
Однако главная угроза ГМО - растущая монополизация в сфере ГМ-технологий и химикатов. На сегодняшний день около 80% рынка сельскохозяйственных химикатов контролируют всего пять компаний, безусловный лидер среди которых - американская компания Monsanto (344-е место в списке крупнейших компаний мира по данным Forbes). Эти же компании являются мировыми лидерами в создании и внедрении в производство трансгенных растений, устойчивых к производимым ими пестицидам.
В июне 2007 г. Monsanto поглотила Delta and Pine Land - ведущую компанию США, специализирующуюся на производстве семян хлопчатника и имеющую ряд патентов, в том числе совместный патент с Министерством сельского хозяйства США на технологию «терминатор» (№ 5723765 «Контроль генной экспрессии в растениях»). Он позволяет его владельцам и покупателям лицензии создавать стерильные семена, программируя ДНК растения на уничтожение своих собственных зародышей. Патент распространяется на растения
и семена всех видов. В 2008 г. Monsanto приобрела голландскую семенную компанию De Ruiter Seeds. Всего за 2007-2008 гг. Monsanto было скуплено 50 компаний по производству семян во всем мире [4].
В 2007 г. Monsanto, контролировало 23% мирового рынка семян, а ее ГМО-разработки составляли по разным данным от 85 до 94% трансгенных культур, выращиваемых в мире. Компания защищает свои модификации живых организмов с помощью патентов и является главным сторонником запрета для фермеров использовать полученный ГМО-урожай в качестве семенного фонда на будущее. Фермеры, сотрудничающие с Monsanto, попадают в двойную экономическую зависимость, так как вынуждены покупать и ГМ-семена, и гербициды (запатентованные компанией), к которым растения, выращенные из этих семян, имеют устойчивость. Monsanto в судебном порядке получила десятки млн долл. от фермеров, признанных виновными в незаконном использовании ГМО-семян, в компании развита агентская сеть (более 70 сотрудников), выявляющая фермеров-нарушителей.
В 1996 г., когда Monsanto стала продавать ГМ-семена сои, устойчивые к выпускаемому ею гербициду «Раундап», только 2% сои, выращиваемой в США, содержало ген устойчивости. Сейчас более 90% сои в США содержат ген устойчивости к «Раундапу», запатентованный Monsanto [5].
Monsanto доминирует в патентах на соевые бобы, кукурузу, хлопок и другие важные культуры. Швейцарская агротехническая компания Syngenta обладает потенциальным контролем над большей частью риса в Пакистане, Индии и Азии. Существенную проблему для них представляет задача получения платежей роялти с многочисленных мелких самостоятельных крестьянских хозяйств. Сбор патентных платежей за ГМ-семена во многих развивающихся странах является крайне сложным делом.
Наиболее эффективный способ решения проблемы сбора патентных платежей - продажа трансгенных «семян-терминаторов». Технология «терминатор», за приобретение которой Monsanto заплатила 1,6 млрд долл., позволяет внедрить «ген самоуничтожения» в такие растения, как кукуруза, хлопок, соя и даже в пшеницу. Фермер, использующий «семена-терминаторы», больше не сможет делиться семенами с другими фермерами или сажать свои собственные семена в последующие годы и вынужден будет покупать семена у обладателя патента.
Подведем итоги: генная инженерия может создать рис с повышенным содержанием витамина А или сою, устойчивую к вредителям, но также (преднамеренно или нет) - семена, содержащие токсичные белки для любого вида. Генетическая манипуляция открывает потенциально широкие возможности для создателей и продавцов ГМ-семян. Они способны влиять на развитие как позитивных процессов в организме человека, потребляющего ГМО (укрепление иммунитета), так и негативных (снижение репродуктивной функции). Несмотря на то, что ГМ-растения увеличивают урожайность, снижают количество вносимых химикатов и т.п., потенциальный контроль за обеспечением продоволь-
ствием целых наций - слишком большая власть для какой-либо одной корпорации или правительства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. 2012 ISAAA Report on global status of biotech/GM crops [Электронный ресурс].-https://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/44/pptslides/default.asp (дата обращения 20.03.2017).
2. Эксперты ЕС оправдали "генные" мясо и молоко [Электронный ресурс].-http://news.bbc.co.uk/hi/russian/business/newsid_7184000/7184523.stm (дата обращения 20.03.2017).
3. Transgenic-Bt potato plant resistance to the colorado potato beetle affect the aphid parasi-toid Aphidius nigripes [Электронный ресурс].- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15759411 (дата обращения 20.03.2017).
4. Who Owns Nature? [Электронный ресурс]. - http://www.etcgroup.org/sites/ www.etcgroup.org/files/publication/707/01/etc_won_report_final_color.pdf (дата обращения 20.03.2017).
5. Американские фермеры и Монсанто [Электронный ресурс]. - http://gmoobzor.com/ video/amerikanskie-fermery-i-monsanto.html (дата обращения 20.03.2017).
© Н. И. Сенькин, 2017
