CC BY
1192
ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
УДК 636.5.033:636.084:636.087.7
ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОРГАНИЗМОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
© 2014 г. А.И. Клименко, Г.В. Максимов, В.Н. Василенко
Проблема генетических ресурсов Земли, то есть поиск природных источников генов, приобретает особую актуальность. Она, в свою очередь, обусловливает необходимость строгого контроля за распространением трансгенных организмов. При этом оценка ГМО по критериям безопасности в каждой стране предусматривает два основных направления: по критериям безопасности ГМО и продуктов питания из них. Рассмотрены различные подходы к оценке содержания генетически изменённого сырья и готовых пищевых продуктов из него.
Ключевые слова: биотехнология, генная инженерия, генмодифицированные растения, трансгенные животные.
A problem of Earth's genetic resources, in other words - a searching for natural sources of genes, becomes especially actual. In turn, it conditions a necessity of rigid control in a transgenic organisms spreading. At that, GMO safety estimation in every country provides two main directions over GMO safety criterions and foodstuff made of GMO safety criterions. The article examines different methods of genetically modified raw materials content and foodstuff made of former.
Key words: biotechnology, genetic engineering, genetically modified plants, transgenic animals.
Термин «биотехнология» (греч. bios -жизнь; techne - мастерство, умение; logia -наука) при дословном переводе на русский язык означает «наука о воспроизводстве жизни». Классическое определение биотехнологии трактует, что это наука об использовании живых организмов и биологических процессов в производстве. Она объединяет различные научные направления из таких областей естествознания, как биология, микробиология, химия, физика, кибернетика, генетика и др. Сегодня, применяя биотехнологические способы, производят иммуномодуляторы (интерфероны), гормоны (инсулин), вакцины (против гепа-
тита В, гриппа и др.), ферменты для фармацевтической и пищевой промышленности, диагностические средства для клинических исследований (тест-системы на наркотики и гормоны), витамины, биораз-лагающиеся пластмассы, антибиотики, биосовместимые материалы.
Особый практический интерес представляют биотехнологические исследования по введению в геном животных различных генных конструкций, в том числе генов других видов животных и человека, генов растений и микроорганизмов, а также получение принципиально новых генных конструкций, не имеющих аналогов
в живой природе. Растения и животных, полученных методами генной инженерии, называют генетически измененными, а продукты их переработки - трансгенными пищевыми продуктами.
Генная инженерия - раздел биотехнологии, связанный с целенаправленным конструированием в условиях in vitro новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке и синтезировать заранее определенный продукт. Генная инженерия, как метод конструирования генетических программ, включает ряд сложных приемов, объединяющих усилия биохимиков, генетиков, микробиологов: получение генов путем их синтеза или выделения из клеток; получение рекомби-нантных молекул ДНК; перенос гена с помощью вектора в клетку реципиента, а при необходимости, включение его в геном реципиента; функционирование гена в клетке-реципиенте (адаптация гена) и синтез чужеродного белка.
Понятие трансгеноза определяет процесс переноса генов в другой геном, при этом животных, в геном которых интегрируют чужеродные гены, называют трансгенными.
В большинстве экспериментов, проведенных в США, Австралии, России и Шотландии, получение трансгенных особей - очень редкое явление и составляет около 1% при относительно большом количестве подопытных особей - от 56 до 295 голов.
Большой интерес представляет создание трансгенных животных, способных продуцировать с продуктами различные полезные ферменты. Уже получены трансгенные овцы, продуцирующие с молоком фермент химозин - основной компонент для производства сыра и лекарственного препарата аболина, используемого в терапии желудочных заболеваний. Выведена трансгенная овца, в молоке которой соотношение казеина и сывороточных белков составляет 1,67:1, в то же время при контроле 3,07:1. В российском Биотехцентре получены трансгенные овцы, продуцирующие химозин в молочной железе (293 мг/л), а в Ставропольском крае начато
осеменение овец спермой трансгенного барана для получения химозина из овечьего молока. Созданы трансгенные по гену химозина овцы романовской породы, которых скрестили с овцами цыгайской и ост-фринляндской пород. Полученные препараты использовали для изготовления сыра, качество которого оказалось очень высоким. Однако при этом молочная продуктивность трансгенных животных была в 8-10 раз ниже, чем у интактных особей (контроль), причиной чему послужила закупорка значительного числа альвеол и молочных протоков у овец в результате свертывания молока.
На ферме в Чарлстоне (штат Массачусетс, США) 30 генетически модифицированных коз с 2006 г. дают молоко с человеческим белком - антитромбином, который способен разжижать кровь, и именно на его основе получено первое лекарство АТгуп. Уже десять лет за рубежом успешно доят коз и коров для производства из молока человеческого лизоцима и лак-тоферрина.
В нашей стране получены трансгенные свиньи на основе инъекции в зиготы гена гормона роста крупного рогатого скота. D. Hermanetal (1995) описал трансгены (например, лактоферрина человека) для получения рекомбинантных полипептидов в молоке трансгенных видов крупного рогатого скота, включающих, по крайней мере, одну последовательность регуляции экспрессии, сигнал секреции (функциональный в клетках молочной железы) и целевую рекомбинантную ДНК.
По мнению R. Palmiteretal (1982) интеграция чужеродных генов в геном животных может вызывать различные изменения на уровне фенотипа, обусловленные дополнительной экспрессией рекомби-нантного продукта. При выведении генов, кодирующих белки гормона роста (рили-зинг-фактор, инсулиноподобный фактор и др.), у трансгенных животных выявлены повышенная скорость роста мышечной ткани и увеличение конечной живой массы. Полученные трансгенные мыши с геном гормона превосходили по скорости
роста своих аналогов в четыре раза и имели вдвое большую живую массу.
В Америке Hammer (1985) получил трансгенные мериносовые овцы, которые при одинаковой с обычными аналогами живой массе потребляли в 1,5 раза меньше корма, имели большую мышечную массу при уменьшенной жировой, а также в 1,5 раз превосходят последних по шерстной продуктивности.
В Австралии выведены трансгенные овцы, геном которых содержит дополнительную копию гена, детерминирующего гормон роста.
Исследования, проведенные в России, позволили получить свиней с интегрированным геном рилизинг-фактора гормона роста, что характеризует повышенные темпы роста на более поздних стадиях развития и определяется большим содержанием белка в туше (трансгенные ремонтные свинки в 10 мес. весят на 6 кг, а хрячки на 11 кг больше, чем нетрансгенные особи из одного гнезда). Также российскими учеными получены трансгенные рыбы с интегрированным геном гормона роста крупного рогатого скота, которые характеризуются более интенсивным ростом, а перепелки с таким интегрированным геном несут более тяжелые яйца.
В ряде стран интенсивно проводятся работы по выделению у разных видов животных генов, обеспечивающих им невосприимчивость к определенным инфекциям, и по введению этих генов в геном высоковосприимчивых животных других видов. Примером может служить Мх-ген мышей, обеспечивающий их невосприимчивость к гриппу. Уже получены свиньи с интегрированным Мх-геном, изучается их фенотип.
Интересно рассмотреть и качественные показатели продуктов животноводства, получаемых от биоизмененных животных. Установлено, что продуктивные и биологические особенности перепелов, трансгенных по гену бычьего соматотро-пина, характеризуются тем, что средняя масса яиц у них в опытной группе была выше на протяжении всего продуктивного периода, при этом различия по массе яиц
составили от 10 до 20% у трех изученных поколений перепелов.
За последние годы были получены трансгенные сельскохозяйственные животные, экспрессирующие с молоком целый ряд важных белков человека: а1-анти-трипсин, а-глюкозидазу, антитромбин III, антигемофилический фактор IX, фибриноген, лактоферрин, протеин С, сывороточный альбумин.
На сегодняшний день опубликовано большое количество научных сообщений об успешном получении модифицированных кроликов, свиней, коз, овец и коров, экспрессирующих рекомбинантные белки на уровне до 35 г/л и стабильно передающих трансгены по наследству.
В США созданы трансгенные животные, в молоке которых содержится человеческий альбумин. Одна трансгенная корова способна производить до 80 кг альбумина в год.
В Институте физиологии животных и генетических исследований в Эдинбурге (Великобритания), выведены трансгенные овцы (1988), секретирующие с молоком фактор IX свертываемости крови и тром-болитический фактор (а1-антитрипсин) человека. Одна из коммерческих английских фирм имеет стадо из 50 трансгенных овец, продуцирующих эти вещества. Авторы разработки обращают внимание на то, что получение фактора IX традиционными методами - очень дорогостоящее мероприятие (1 г препарата стоит 150 тыс. долларов).
Крупнейшая канадская компания, занимающаяся разработками в области трансгенеза животных, первой в мире получила клон козлят, названных Клинт, Арнольд и Дэни. Nexia создала так называемых коз BELE (раннее созревание, ранняя лактация) и использует их для производства различных белков фармакологического и другого технологического назначения (например, белка паутины с целью его использования в пуленепробиваемых жилетах и хирургии).
Чтобы создать нить, которая прочнее, мягче и длиннее, чем обычная шелковая, японские ученые ввели гены паука в геном
шелковичного червя, используемого для производства шелка уже более 5 тыс. лет. Любопытно, что в результате эксперимента ученые получили один из самых прочных материалов - паутинный шелк для бронежилетов впятеро прочнее, чем ткань той же толщины, сплетенная из металлических нитей. Он обладает удивительной способностью смягчать удары, превосходя по этому показателю даже знаменитый кевлар - синтетическое волокно, широко используемое для производства пуленепробиваемых жилетов.
Первыми генно-модифицирован-ными (ГМ) рыбами стали радужная форель Опсоткупскж шуЫ^^ и серебряный карась Сата^шш аптаХш gibelio, а сейчас уже известны трансгенные семга, кижуч, чавыча, лосось Кларка, тиляпии, медака, карп, канальный сомик, африканский сомик, меш-
кожаберный сом, караси - серебряный (золотая рыбка) и его подвид, а также золотой, светлоперый (желтый) судак, обыкновенная щука, амурский сом, вьюны, дора-да, красный пагр, лещ черный, данио. В России получена рекомбинантная конструкция, обеспечивающая сайт-специфическую интеграцию гена зеленого флюоресцирующего белка (ОГР), с помощью которой можно маркировать породы рыб.
Наиболее часто используемые методы получения генмодифицированных растений показаны на рисунке [5]. Закладываемые свойства в трансгенные растения позволяют решать такие задачи, как борьба с вредителями, повышение потребительских свойств выращиваемой продукции, устойчивость к неблагоприятным природным факторам и др.
Методы получения генмодифицированных растений (Н.В. Тышко, 2003)
Борьба с вредителями осуществляется путем получения трансгенных растений, характеризующихся высоким уровнем экспрессии генов, кодирующих защитные пептиды. Например, экспрессия гена++ дефенсина из семян редьки (Raphanus satious L.) в клетках трансгенного табака придает ему повышенную устойчивость к листовому патогену Alternaría longipes (Broekaert W.F.et al., 1995) [8].
Хлопчатник обладает специальным природным инсектицидом - госсиполом, но в то же время некоторые насекомые выработали устойчивость к нему. В Шанхайском биологическом институте вывели растения табака с РНК, отключающей ген устойчивости к госсиполу. После того как гусеницы хлопковой совки пожевали листья такого табака, их пустили на хлопчатник - и через два дня все гусеницы сдохли, отравившись госсиполом. Следует заметить, что хлопковая совка ежегодно наносит китайскому хлопководству убытков на миллиард долларов. В США подобным же образом собираются уничтожать вредителей кукурузы.
Генетическая модификация растений позволяет в несколько раз уменьшить количество гербицидов при борьбе с сорняками, ослабить химическую нагрузку на окружающую среду. В США и Канаде на десятках миллионах гектаров высеваются устойчивые к гербицидам сорта хлопка, рапса, сои, кукурузы, сахарной свеклы.
Повысить потребительские свойства сельскохозяйственной продукции можно следующим образом: например, из семечек генетически модифицированного подсолнечника получают масло, по вкусу и составу близкое к оливковому. Кроме этого в практику землепользователя уже входят трансгенные сорта гороха, сои, злаков с улучшенным составом белков.
Растения часто подвергаются различным неблагоприятным воздействиям окружающей среды, таким как засуха, засоленность почвы, высокая и низкая температура. Х. Хаяши с соавторами (1997) показали, что введение гена ХМО (холин-монооксидаза) в Arabidopsis вызывает увеличение устойчивости к солевому и холо-
довому стрессу. Аналогичный результат получили А. Сакамото с соавторами (1998) при создании трансгенного риса. Г. Джиа с соавторами в 2002 г. получили трансгенные томаты, экспрессирующие БАД (бето-инальдегиддегидрогеназа) лебеды Atriplex hortensis и проявляющие достаточно высокую устойчивость к солевому стрессу. Американские и канадские ученые вывели сорт помидоров, которые можно поливать соленой водой, что позволит заметно повысить урожайность в зонах, где содержание соли в почве превышает норму.
Важнейшим сырьем для получения ряда химических веществ являются жирные кислоты - основной компонент растительного масла. В США получено разрешение федеральных властей на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным составом растительного масла, в котором вместе с обычными 16- и 18-членными жирными кислотами содержится также до 45% 12-членной жирной кислоты - лаури-новой. Полученное вещество широко используется для производства стиральных порошков, шампуней, косметики. Это позволит значительно изменить производство кондитерских изделий, лекарств, косметики, детергентов, затвердителей, полимеров, смазочных материалов, дизельного топлива и много другого, что связано, например, с использованием углеводородного сырья.
К настоящему времени клонированы гены, кодирующие нечувствительные к действию гербицидов ферменты-мишени, что привело к созданию трансгенных растений, устойчивых к таким препаратам, как глифосфат (коммерческое название Roundup), хлорсульфуроновые и имидазолиноно-вые гербициды. Изолированы также гены, которые кодируют ферменты деградации некоторых гебицидов, что позволило получить трансгенные растения, устойчивые к фосфинотрицину (коммерческое название BASTA), 2,4 - дихлорфеноксиуксусной кислоте (2,4 D), далапону. Например, устойчивая к Roundup трансгенная соя, распространяемая компанией Asgrow, была в 1997 г. признана в США сельскохозяйственным продуктом года.
Инсектицидные растения были созданы введением в них гена дельта - эндотоксина Bacillus thuringiensis (Bt). Белок Bt высокотоксичен для насекомых, но безопасен для других видов животных и человека. Он является протоксином, который протеолитически расщепляется в кишечнике личинок насекомых, образуя активированный токсин.
Большое внимание уделяется исследованиям, направленным на создание растений с улучшенными питательными качествами. Получены и испытываются трансгенные растения хлопка с окрашенным волокном. Интересной областью применения методов генетической инженерии является создание трансгенных растений с измененными декоративными свойствами, такими как необычная окраска цветов и т.п. Недавно созданы трансгенные растения табака, в листьях которых содержание никотина в десятки раз ниже по сравнению с исходными растениями. Полагают, что курение сигарет из такого табака будет менее вредным для здоровья. Ученые из Технического университета штата Вирджиния (США) сумели ввести гены крыс в генетический материал салата, благодаря чему содержание в нем витаминов возросло на 700%. Канадские молекулярные биологи передали винограду ген морозоустойчивости от дикорастущего родственника капусты брокколи. Методами генной инженерии получен картофель с полным набором белков человеческого материнского молока. В одном клубне содержится 7 г казеина, что в 30 раз больше, чем в чашке материнского молока. По замыслу разработчиков, такой картофель должен поднимать иммунитет у людей любого возраста.
Получение «съедобных» вакцин, то есть вакцин, производимых генно-модифицированными (ГМ) растениями, является очень заманчивым направлением инновационных технологий. Но при этом следует отметить, что основной недостаток вакцин, синтезируемых в растениях и предназначенных для употребления в пищу - это значительная зависимость их содержания от условий выращивания и хранения растений. При прохождении через желу-
дочно-кишечный тракт вакцина инактиви-руется, поэтому для достижения результата требуется в 100-1000 раз больше антигена, чем при внутривенном введении.
ГМ-растения, производимые в промышленных масштабах, - это прежде всего: 6 сортов сои, 24 - кукурузы, 10 - хлопка, 15 - рапса, 28 - картофеля, 2 - кабачков, 1 - папайи, 11 - томатов, 2 - риса, 2 - сахарной свеклы, 2 - мускусной дыни, 2 - льна.
Бразилия в 2010 г. увеличила площади посевов ГМ-культур больше, чем любая другая страна в мире - на 4 млн га. В Австралии после многолетней засухи годовой прирост площадей под трансгенными культурами составил 184%. В Мьянме темп внедрения ГМ-сортов на полях хлопчатника достиг 75%. В Индии значительный рост площадей продолжается 9-й год подряд. В 2010 г. он составил 86% - ^-хлопчатник выращивали на 9,4 млн га. Лидерами в выращивании ГМ-растений остались США, на их долю пришлось 45% мировых посевов трансгенных культур в 2010 г. (А. Зе-лятров, 2010).
Так, например, в мире в 2010 году трансгенными сельскохозяйственными культурами было засеяно 148 млн га. В США производится не менее 150 наименований генетически измененных продуктов.
В России разрешены к использованию двенадцать трансгенных растений: 6 сортов кукурузы, 4 сорта картофеля и по 1 сорту сахарной свеклы и риса. По данным Роспотребнадзора, компоненты ГМО содержатся менее чем в одном проценте оборота всех пищевых продуктов.
Главным достоинством распространения ГМО в сельском хозяйстве является упрощение агротехнологии и, соответственно, удешевление производства.
Мировым сообществом предприняты шаги, ограничивающие использование генно-модифицированных организмов (ГМО) и генно-модифицированных ингредиентов (ГМИ) в продуктах питания. Заключены международные конвенции (Кар-тахенский протокол по безопасности к
конвенции о биологическом разнообразии от 29.01.2000 г.). Многие страны законодательно исключили из сферы торговли пищевые продукты, содержащие ГМИ, или ограничили их продажи, хотя при этом не всегда мотивируют подобные действия наличием агрументированных научных данных о негативных эффектах ГМО. В странах ЕС и в России установлено, что минимальное содержание ГМИ в пищевой продукции, при котором обязательна ее маркировка по этому показателю, составляет 0,9% [3].
Было установлено, что около 75% американцев рассматривают применение биотехнологии как большой успех общества, а 44% европейцев - как серьезный риск для здоровья. Противники рекомби-нантной ДНК (по данным опроса - 30% в Европе и 13% в США) считают, что данная технология является не только рискованной, но и морально неприемлемой. За последние пять лет ни одна из стран Африки, кроме ЮАР, не допустила на свою территорию ни трансгенные сельскохозяйственные культуры, ни полученные из них продукты.
Во Франции считают, что достигнутые успехи в области трансгенных пищевых или кормовых композиций еще не достаточно обоснованы, а маркировка новых продуктов, содержащих такие компоненты, не дает полной информации о предлагаемых продуктах.
В нашей стране все ГМ-сырье является импортным, поскольку коммерческое выращивание трансгенных растений в открытом грунте в России не разрешено, но в то же время границы РФ абсолютно прозрачны для ГМ-продуктов. В настоящее время нет ни одного документа, который требовал бы от поставщика обязательной сертификации ГМО (ГМ-сырья) при выпуске его на таможенную территорию: ни в одном документе не содержится регламентации ввоза и оборота трансгенного сырья [3].
Существуют различные подходы к оценке содержания генетически измененного сырья и готовых пищевых продуктов
из него. Рассматривают собственно исходные растительные продукты (соя, рис, картофель, яблоки и др.), полученные путем генетических изменений и продукты их переработки (трансгенные продукты), которые могут содержать или не содержать измененный ген; а также учитывают содержание трансгенных продуктов в готовой пище [5].
Результаты идентификации ГМИ в пищевых продуктах, имеющих генетически модифицированные аналоги, показали, что из 747 образцов лишь в 103 были обнаружены трасгенные молекулы ДНК.
Ученые-исследователи сформировали двоякое мнение: одни подвергают сомнению широкое применение ГМО и ГМИ, а другие, наоборот, утверждают, что за такого рода животными, растениями и продуктами из них - будущее. Они считают, что:
• неправильно эксплуатировать технологию, которая может непредвиденно вызвать появление опасных для здоровья веществ, прежде чем не будет тщательно изучена возможность такого риска;
• неправильно эксплуатировать технологию, которая может оказать необратимое воздействие на окружающую среду, прежде чем не будет доказано, что продукты этой технологии не нанесут серьезного ущерба окружающей среде;
• неправильно подвергать людей и окружающую среду даже самой малой опасности, учитывая то, что в настоящее время имеющиеся продукты питания, модифицированные с помощью генной инженерии, не представляют ценности или она незначительна;
• неправильно сегодня оправдывать эксплуатацию потенциально опасной технологии, приводя в обоснование научно не доказанное мнение, что эта технология может дать полезные продукты в будущем.
Вместе с этим проблема генетических ресурсов Земли, то есть поиск природных источников генов, приобретает особую актуальность. Она, в свою очередь, обусловливает необходимость строгого контроля за распространением трансгенных организмов. При этом оценка ГМО по критери-
ям безопасности в каждой стране предусматривает два основных направления: исследование биобезопасности ГМО, а также определение пищевой безопасности ГМО и продуктов питания из них. Так, в США контроль за производством и коммерциализацией трансгенных культур осуществляют Министерство сельского хозяйства (USDA), управление по охране окружающей среды (EPA) и управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Система контроля ГМО может различаться.
В России проблемой безопасного получения, использования, передачи и регистрации ГМО занимаются различные организации, в том числе и Центр санитарно-эпидемиологического нормирования гигиенической сертификации и экспертизы, центр «Биоинженерия», МГУ, Институт питания АМН РФ, Межведомственная комиссия ГМО, институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова и Московский НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана.
Во многих странах Запада за безопасностью продовольственного рынка также следят общественные структуры, которым государство делегирует эту функцию.
Пока нет убедительных доказательств причинения вреда трансгенными растениями здоровью человека, но ученые опасаются, что изменения в геноме растений в будущем могут поменять генетическую программу животных и человека. Последствия такого вмешательства непредсказуемы. Этот факт и послужил поводом к запрещению в странах Западной Европы импорта продуктов, содержащих компоненты трансгенных растений. В России сложилась парадоксальная ситуация: разрешено реализовывать продукты питания с компонентами трансгенных растений после соответствующей сертификации, а вот выращивать их нельзя [3].
В целом законодательство РФ в отношении ГМО одно из наиболее строгих, но в то же время лекарственные и косметические компоненты, полученные из трансгенных форм, не считаются опасными. Формально ГМО в определенном количе-
стве присутствует примерно в 20% пищевых продуктов, а фактическая цифра, вероятно, близка к 70% [7].
Генномодифицированные пищевые добавки, сельскохозяйственное сырье и корма в Россию поставляют более 50 зарубежных и отечественных фирм, а также большое число поставщиков теневого бизнеса. По оценкам экспертов, эти поставки составляют 500 тыс. т в год, в том числе около 260 тыс. т кормов. Государственный мониторинг количества и типов поставляемого ГМ-сырья, продуктов и кормов, а также показателей их безопасности не проводится. При этом следует отметить, что поток ГМ-продуктов в Россию резко возрос за последние годы [6].
В отличие от большинства стран мира, ГМ-продукты в России не маркируются. Следует отметить, что в настоящее время в стране отсутствуют сертифицированные лаборатории по анализу продуктов на трансгенность. Кроме того, в России не проводятся независимые исследования безопасности ГМ-растений.
Опасность широкого использования выращиваемых трансгенных сельскохозяйственных культур, по мнению большинства специалистов, сводится к таким факторам, как возможность нарушения экологического равновесия за счет получения и распространения новых, не существующих в природе растений, а также роста использования гербицидов на культурах, устойчивых к ним; возможная несанкционированная передача добытой устойчивости к гербицидам от культурных растений к сорнякам; появление резистентных к пестицидам популяций вредителей, микроорганизмов и сорняков; возможность подавления «между делом» устойчивых к вредителям новых растений популяций полезных насекомых (например, пчел); отрицательное влияние на здоровье людей, связанное с возможным аллергенным или иным воздействием чужеродных белков и генетического материала, а также возможность так называемых ^-белков, которые синтезируются генами, перенесенными из бактерий в растения, при высокой их концентрации плохо влиять на здоровье человека.
Для предотвращения нежелательных последствий «генетической революции» ЮНЕСКО в 1997 г. принята «Всеобщая декларация о геноме человека и правах человека» [1]. Потенциальную опасность трансгенных организмов для окружающей среды, а следовательно, и для человека, связывают со такими возможными отрицательными последствиями, как вытеснение природных организмов из их экологических ниш с последующим нарушением экологического равновесия; уменьшение биоразнообразия; бесконтрольный перенос чужеродных генов из трансгенных организмов в природные, что предположительно может привести к активации ранее известных или образованию новых патогенов.
В настоящее время имеются следующие четыре общеметодологические причины, которые ставят под сомнение оправданность создания и использования ГМО и ГМ-продуктов в питании человека [2, 4]:
1. ГМО приобретают не только желаемые их создателями, но и непредсказуемые, неблагоприятные и опасные свойства и признаки.
2. Не существует надежных методов определения последствий распространения ГМО и их продуктов для природы и человека. Для того чтобы обнаружить все опасности ГМО, нужно изучить последствия выращивания, разведения ГМО во всех условиях, а также воздействие ГМ-продуктов на все группы живых организмов, проследить возможные генетические, тератологические, иммунологические и эндокринологические изменения во всех системах органов всех этнических и половозрастных групп людей. Ни теоретически, ни практически такие исследования сегодня провести невозможно.
3. Опасна технология создания ГМО. Чужой ген вставляется в цепочку ДНК хозяина с помощью бактерии-переносчика. При этом нельзя заранее определить, в какой участок хромосомы попадает вставляемый ген.
4. Невозможно контролировать распространение ГМО и их продуктов в при-
роде. Пыльца ГМ-растений разносится насекомыми-опылителями на десятки, а с ветром и водой - на сотни километров. Пыльца ГМ-рапса обнаружена, например, на поле генетически чистого сорта на расстоянии 5 км, а во взятке пчел - до 11 км.
Кроме ранее сказанного выявлены следующие группы рисков распространения ГМО и ГМ-продуктов для живой природы и человека [2, 4]:
• неблагоприятное воздействие на здоровье человека;
• угроза разнообразию аборигенных пород и сортов. Распространение ГМО ведет к снижению разнообразия других сортов и пород - основы устойчивого развития сельского хозяйства;
• появление новых сорняков и вредителей;
• засорение традиционных сортов трансгенными формами;
• переход традиционных вредителей на новые культуры;
• нарушение естественного контроля вспышек численности вредителей;
• истощение и нарушение естественного плодородия почв.
По мнению ученых, использование ГМ-растений может привести к следующим последствиям [4]:
■ гибели почвообразующих микроорганизмов и беспозвоночных животных в результате оставления на полях фрагментов трансгенных растений, несущих токсины;
■ потере разнообразия генофонда диких сородичей культурных растений в генетических центрах их происхождения вследствие переопыления их с родственными трансгенными растениями. Так, в Мексике, центре происхождения по меньшей мере 59 сортов маиса, в 2001 году в аборигенном, диком виде кукурузы обнаружен фрагмент искусственной генетической вставки - вирусный промотор 35 S, используемый при создании ГМ-растений. Загрязнение дикой формы, как выяснилось, произошло в результате транспортировки в страну трансгенной кукурузы из США [10];
■ неконтролируемому переносу генетических конструкций, особенно определяющих различные типы устойчивости к пестицидам, вредителям и болезням растений вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми видами, в связи с чем происходит снижение биоразнообразия дикорастущих предковых форм культурных растений и формирование новых форм суперсорняков. Они вызывают особую обеспокоенность у экологов (В. Кузнецов, 2008). Под суперсорняками понимают сорные растения, которые вследствие близкородственного переопыления с культурными сортами растений (или с другими сорными растениями) приобретают гены устойчивости к широко применяемым гербицидам, то есть к тем самым химикатам, которые используются для борьбы с сорняками.
Следует отметить и существующие риски. К наиболее значимым и доказанным на настоящий момент аграрно-экологи-ческим рискам использования ГМ-культур можно отнести [2, 4]:
- снижение разнообразия традиционных (аборигенных) сортов растений и пород животных. Распространение ГМО ведет к вытеснению других сортов и пород, а значит, к снижению сортового (породного) биоразнообразия. Это разнообразие является основой устойчивого сельского хозяйства;
- сокращение видового разнообразия. Производство ГМО приводит к сокращению видового разнообразия растений, животных, грибов и микроорганизмов, обитающих на полях, где они выращиваются, и вокруг них. Быстрорастущие виды трансгенных организмов могут вытеснить обычные виды из естественных экосистем;
- неконтролируемый перенос генов, особенно генов, определяющих устойчивость к пестицидам, вредителям и болезням, вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми видами. Как следствие - снижение биоразнообразия дикорастущих предковых форм культурных растений и формирование суперсорняков;
- распространение использования гербицидов широкого спектра (например, глифосината или глифосата), которое приведет к обеднению видового состава полезной энтомо - и орнитофауны (насекомые и птицы) и разрушению агробиоцено-зов;
- истощение и нарушение естественного плодородия почв. ГМ-культуры с генами, ускоряющими рост и развитие растений, в значительно большей степени, чем обычные, истощают почву и нарушают ее структуру. В результате подавления токсинами ГМ-растений жизнедеятельности почвенных беспозвоночных, почвенной микрофлоры и микрофауны происходит нарушение естественного плодородия почв.
Можно выделить следующие основные агротехнические риски при выращивании ГМ-сортов:
- риски непредсказуемых изменений нецелевых свойств и признаков модифицированных сортов, связанные с плейотроп-ным действием введенного гена. Например, у сортов, устойчивых к насекомым-вредителям, может снизиться устойчивость к патогенам при хранении и устойчивость к критическим температурам при вегетации;
- снижение сортового разнообразия сельскохозяйственных культур вследствие массового применения монокультур ГМО;
- риски отсроченного изменения свойств через несколько поколений, связанные с адаптацией нового гена и с проявлением как новых плейотропных свойств, так и изменением уже декларированных;
- неэффективность трансгенной устойчивости к вредителям через несколько лет массового использования данного сорта;
- сверхзависимость фермеров от монополизма производителей генетически модифицированных семян и химикатов;
- невозможность предотвратить генетическое загрязнение посевов нормальных (не трансгенных) сельскохозяйственных культур на прилегающих полях при выра-
щивании генетически модифицированных растений.
В то же время ряд независимых опытов, проведенных в России, дает повод говорить о рисках, связанных с употреблением ГМ-продуктов в пищу. Последние исследования отечественных ученых доктора биологических наук И. Ермаковой (Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН) на крысах, а также М. Коноваловой (Саратовский аграрный университет) на мышах при добавлении в корм ГМ-сои и ГМ-кукурузы выявили у подопытных животных возрастание агрессивности, потерю материнского инстинкта, поедание приплода, повышенную смертность среди новорожденных в первом поколении, отсутствие второго и третьего поколений и т.д.
Несмотря на широкое продвижение в практику растениеводства трансгенных сортов есть и отрицательные примеры использования их в кормлении животных. Так, Д. Карман (Австралия) в своих исследованиях выяснил, что у свиней, которых кормили генетически модифицированной соей и кукурузой, количество тяжелых форм воспаления стенок желудка возрастает в 3 раза по сравнению с животными, которые получали корм без ГМО. Им установлено и аномальное увеличение матки самок, которых кормили кормом с ГМО, что также ставит вопрос о возможной связи ГМО с нарушениями работы репродуктивных органов.
Так, часть трансгенных свиней, полученных в Белтсвилле (США), была склонна к летаргии, имела плохой аппетит, чувствительна к артриту. Большинство из них не доживали до 12-месячного возраста. Но такие последствия трансгеноза не являются обязательными. В Швейцарии получен трансгенный кролик, возраст которого равен 10 годам. Возраст кролика необычен по сравнению с нормой.
Например, сорт кукурузы, трансформированный белком - токсином Bacillus thuringiensis CRY9C (этот токсин белковой природы, уничтожающий европейского кукурузного червя, представляет собой чело-
веческий аллерген - он не переваривается, не разрушается при высокой температуре и приводит к развитию аллергической реакции вплоть до анафилактического шока), в 1998 году был разрешен к использованию американским Агентством по охране окружающей среды с ограничениями как кормовая культура. Однако в результате неконтролируемого переопыления с пищевыми сортами кукурузы урожай от гибридных растений был использован для получения пищевых продуктов.
Оптимисты все же считают, что вновь появляющиеся на рынке продукты так же безопасны, как и традиционные. Контроль со стороны государственных и общественных организаций позволяет снизить или предотвратить возможные негативные последствия внедрения в производство трансгенных сельскохозяйственных культур.
С 1970-1980-х годов происходит интенсивное слияние фармацевтических, химических и энергетических компаний с селекционно-семеноводческими фирмами и образование на этой основе крупных транснациональных корпораций (Monsanto Co в США, Syngenta в Швейцарии и во Франции, Bayer в Германии), которым принадлежит более 90% патентов на ГМ-продукты.
По прогнозам аналитиков, к 2030 г. мировая экономика будет получать порядка 30% химической продукции, 80% лекарственных средств и 50% сельскохозяйственной продукции с использованием современных биотехнологий.
О размахе развития биотехнологий в Китае свидетельствует такая цифра - к 2020 г. страна планирует выпускать биотехнологическую продукцию на сумму 500 млрд дол.
Сегодня доля Российской Федерации в мировом объеме производства биотехнологической продукции составляет менее 0,2%, хотя еще четверть века назад она была на уровне 5%. В то же время доля США достигает 42%, Евросоюза - 22%, Китая -10%, Индии - 2% [9].
Литература
1. Всеобщая декларация о геноме человека и правах человека. Принята 11 ноября 1997 года Генеральной конференцией Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры -Код доступа:
http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/ declarati ons/human_genome. shtml
2. Гаппаров, М.М. Генетически модифицированные продукты. Мифы и реальность / М.М. Гаппаров, Е.Ю. Сорокина, Н.В. Тышко. - Москва: Издательский дом журнала «Здоровье», 2004. - 40 с.
3. ГОСТ Р52173-2003 «Сырье и продукты пищевые. Метод идентификации генетически модифицированных источников растительного происхождения» -Код доступа:
http://standartgostru/g/%D0%93%D0%9E% D0%A 1%D0%A2_%D0%A0_52173-2003.
4. Ермишин, А.П. Генетически модифицированные организмы. Мифы и реальность / А.П. Ермишин. - Минск, 2004. -100 с.
5. Тышко, Н.В. ГМИ пищи: создание, мировое производство / Н.В. Тышко // Пищевая промышленность. - 2003. - № 6. -С. 6-14.
6. Онищенко, Г.Г. ГМИ пищи: законодательное регулирование в Российской Федерации / Г.Г. Онищенко, А.И. Петухов // Пищевая промышленность. - 2003. -№ 6. - С. 14-17.
7. Федеральный закон № 86-ФЗ от 05.07.1996 «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности» - Код доступа: http://base.garant.ru/10135402/.
8. Plant defensins: novel antimicrobial peptides as components of the host defence system / W.F. Broekaert, F.R.G. Terras, B.P.A. Cammue and R.W. Osborn // Plant Physiol. - 1995. - Vol. 108. - P. 1353-1358.
9. James, C. Отчет ISAA № 34-2005. Площади трансгенных (ГМ) культур в мире. - 2005. - 11 с.
10. Quist, D. Transgenic DNA Intro-gressed into Traditional Maize Landraces in Oaxaca Mexico / D. Quist, I. Chapela // Nature 414, 6863, November 29, 2001. - Р. 541543.
Сведения об авторах
Клименко Александр Иванович - член-кор. РАН, доктор с.-х. наук, профессор, ректор ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» (п. Персианов-ский).
Максимов Геннадий Васильевич - доктор с.-х. наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» (п. Персиановский).
Василенко Вячеслав Николаевич - член-кор. РАН, доктор с.-х. наук, профессор, заместитель Губернатора Ростовской области.
Information about the authors
Klimenko Alexander Ivanovich - Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences (RAS), Doctor of Agricultural Sciences, professor, rector of the Don State Agrarian University (v. Persianovskyi).
Maximov Gennadyi Vasilievich - Doctor of Agricultural Sciences, professor, Don State Agrarian University (v. Persianovskyi).
Vasilenko Vyacheslav Nikolaevich - Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences (RAS), Doctor of Agricultural Sciences, professor, Deputy Governor of Rostov region.
