Биобезопасность генетически модифицированных организмов

Безопасность ГМО (генетически модифицированный организм) — это отсутствие нежелательного сопутствующего воздействия ГМО на человека, сельскохозяйственных животных и нецелевую биоту. Поскольку биобезопасность не может быть ни вечной, ни абсолютной, необходимо выявить, по возможности, все реальные факторы риска, связанные с потреблением и производством ГМ-продуктов.

Потенциальная опасность трансгенных растений (ТР) оценивается по медико-биологической и экологической категориям. Эти оценочные категории методологически обоснованы и изучены в неодинаковой степени. В соответствии с медикобиологическими показателями вредности, продукция ТР подвергается токсиколого-гигиенической и зоо- гигиенической оценкам. Экологические последствия культивирования ТР в настоящее время оценить достаточно сложно, поскольку аналогов производства таких растений в истории земледелия не было. Большинство показателей и экологических критериев, по которым принято фиксировать изменения и/или нарушения, происходящие в агроландшафте вследствие пресса ТР, характеризуются вероятностной оценкой, т.е. со значительной долей неопределенности.

При определении безопасности ТР, продуцирующих новые белки (продукты трансгена), используются те же самые методологические подходы, что и в отношении потенциально опасных химических соединений — ксенобиотических или природных. Для этого исследуются: а) прямое воздействие на здоровье (токсичность); б) тенденции вызывать аллергическую реакцию (аллергенность); в) конкретные компоненты, предположительно обладающие питательными или токсичными свойствами; г) устойчивость введенного гена; д) воздействие на питание, связанное с генетической модификацией и е) любое непредусмотренное воздействие, которое может возникнуть в результате введения гена.

Генетически модифицированные пищевые продукты оцениваются в экспериментах на животных и микроорганизмах с широким набором биотестов (иммунный ответ, аллергенность, мутагенность, эмбриотоксичность, репродуктивная токсичность, тератогенность, канцероген- ность, продолжительность жизни подопытных животных). На основании этих данных разрабатываются гигиенические нормативы, уточняются регламенты применения гербицидов и других пестицидов, осуществляется государственная регистрация химических средств защиты для применения на посевах ТР.

Обязательно проводится проверка многочисленных возможных последствий широкого использования трансгенных организмов. Так, в Германии проверка на безвредность генетически измененных растений, животных и микроорганизмов продолжается от 5 до 6 лет, а в США — до 10 лет. В то же время существует несовершенство методов определения безопасности (риска) использования ГМ-растений, что связано со слабой пока научной базой экологических, медико-биологических и токсикологогигиенических оценок последствий широкого распространения трансгенных растений. В этой связи пока практически невозможно доказать как полную безопасность использования трансгенных растений, так и проверить возможные негативные последствия.

Основные проблемы, вызывающие обеспокоенность в отношении здоровья человека являются: тенденция вызывать аллергическую реакцию (аллергенность), перенос гена и ауткроссинг.

Аллергенность. В принципе не рекомендуется перенос гена из обычно аллергенных пищевых продуктов, если не будет показано, что белковый продукт перенесенного гена не является аллергенным. Хотя разработанные традиционными методиками пищевые продукты обычно не проверяются на аллергенность, была проведена оценка в отношении генетически модифицированных пищевых продуктов Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО) и ВОЗ. Не было выявлено аллергенного действия в отношении ГМ продуктов, поступающих в настоящее время на рынок.

Перенос гена. Перенос гена из ГМ пищевых продуктов в клетки организма или в бактерии в желудочно-кишечном тракте вызывал бы обеспокоенность, если перенесенный генетический материал отрицательно воздействовал бы на здоровье человека. Это особенно важно в случае, если необходимо осуществлять перенос генов, дающих резистентность к антибиотикам, которые используются при создании ГМО. Хотя вероятность переноса низка, на последнем заседании Комиссии экспертов ФАО/ВОЗ было рекомендовано использовать технологию без применения генов устойчивости к антибиотикам.

Ауткроссинг. Перемещение генов из генетически модифицированных растений в обычные культуры или в соответствующие виды в естественных условиях (так называемый «ауткроссинг»), а также смешение культур, полученных из обычных семян, с культурами, выращенными с использованием генетически модифицированных культур, могут иметь косвенное воздействие на безопасность пищевых продуктов и на продовольственную безопасность. Этот риск является реальным, как было показано, что элементы растения типа маиса, которые были одобрены лишь для применения в качестве корма для скота, появились в продуктах из маиса для потребления человеком в Соединенных Штатах Америки. Несколько стран разработали стратегии по уменьшению смешения, включая четкое разделение областей, в которых выращиваются генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры и обычные сельскохозяйственные культуры. Однако надо иметь в виду, что гибриды между культурными растениями и сорняками, особенно если они относятся к родственным видам, возможны, но они обречены или на вымирание, или на вырождение в исходную дикую форму. Половина хромосом у такого гибрида будет нести гены культурного родителя. В том числе — несколько десятков или сотен генов, кодирующих признаки, полезные для человека, но вредные для выживания растения. Иногда они оказывались полезными для человека и давали начало новым сортам культурных растений, но в природе такие гибриды вряд ли выживут.

В целом степень риска при использовании трансгенных организмов следует оценивать с учетом долговременных интересов жизнеобеспечения всего общества. Бесспорно, произвольная изменчивость высших растений ограничивается «системой саморегуляции» и в этом одна из эволюционных гарантий безопасности использования методов трансгеноза в селекции растений. Однако следует также учитывать, что ДНК-технологии представляют собой активное вмешательство человека в эволюционное развитие биосферы, последствия которого во многом пока остаются не ясными.

Таким образом, можно предположить, что при широком использовании трансгеноза принципиально изменится эволюционная ситуация: информационно закрытые системы, каковыми исторически являются культурные виды и дикие родичи растений, окажутся открытыми для прямого обмена генетической информацией практически со всеми живыми организмами Земли. Скорость и направление эволюционного процесса в биосфере могут существенно измениться под влиянием лавинообразного увеличения числа ГМО. При этом непредсказуемые сукцессии в биосфере могут происходить в результате реализации средообразующих возможностей самих трансгенных организмов. В то же время изменение информационного окружения или его составляющих при широком распространении ГМО может повлиять на структуру экзометаболитов, био- геохимические циклы, пищевые цепи, процессы биосинтеза, динамику и генетическую структуру популяций биогеоценозов и пр. Неслучайно в соответствии с Национальной стратегией сохранения биологического разнообразия России, принятой на Национальном форуме в 2001 г., важнейшей задачей является «предотвращение распространения генетически измененных форм живых организмов, используемых в биотехнологиях, в открытые агроэкосистемы и природные экосистемы».

Все возрастающие масштабы использования ГМ-растений требуют более тщательного рассмотрения вопроса об их биобезопасности, особенно о связи биологического разнообразия агроэкосистем с их генетической и экологической уязвимостью. Любая сельскохозяйственная система жестко влияет на окружающую среду. Проблема выбора в том и заключается, чтобы определить, какое именно воздействие мы предпочтем. Использование генной инженерии — лишь один из факторов общего «уравнения выбора».

Одной из опасностей является возможность бесконтрольного выпуска ГМО в природу. Чтобы не допустить этого, создаются специальные механизмы, препятствующие этому. Например, в нескольких лабораториях созданы генетические механизмы, позволяющие ГМ-растениям успешно скрещиваться между собой, но делающие бесплодными семена, у которых только один из родителей был трансгенным.

Одной из опасностей появления генетически-модифицированных растений является уменьшение генетического биоразнообразия культивируемых человеком растений. Известно, что коммерческие интересы транснациональных компаний ограничивают число сортов и гибридов, реализуемых во всем мире, что неизбежно снижает генетическое разнообразие агроэкосистем. В результате генетическая база некоторых важнейших видов растений может оказаться крайне узкой, что неизбежно повысит опасность массового поражения фитоценозов вредными видами. Однако такая опасность может грозить и при использовании классических методов селекции. Непрерывное использование лучших сортов в качестве исходного селекционного материала приводит к концентрации в селекционном пуле генов, полученных из ограниченных коммерческих источников. Последние в большинстве случаев не включают представленные на уровне соответствующего вида аллели того или иного признака. Эту опасность можно преодолеть, вводя в селекционный процесс, как дикорастущие виды, так и сорта, полученные в географически отдаленных регионах, обладающие желательным для исследователя признаком. А для трансгенных растений существует необходимость получения растений новых генотипов, заменяя ими ранее созданные растения, несущие определенные признаки.

Существует также опасность (особенно при широком применении гербицидоустойчивых растений), что некоторые мутантные сорные виды растений, не чувствительные к гербицидам, будут выживать при широкомасштабном и длительном применении гербицидов с одним и тем же спектром действия (типа раундап). Тогда эти не чувствительные к гербицидам сорные виды растений могут оказаться в агроценозах доминирующими. Только за последние годы десятки видов сорных растений сравнительно быстро приобрели устойчивость к производным сульфонилмочевины. Однако аналогичные эффекты «пестицидного бумеранга» известны при длительном применении однотипных инсектицидов и фунгицидов и там, где произрастают трансгенные растения не используются. Из-за повышения пестицидо- устойчивости растений приходится увеличивать дозы химикатов, что в свою очередь резко снижает возможность экологически безопасного и рентабельного использования химических средств защиты растений и является причиной нарушения трофических связей и экологического равновесия в агробиогеоценозах.

К числу опасностей широкого использования ГМ-растений относят возможность влияния целенаправленного изменения содержания какого-либо одного белка на изменение других белков. Например, показано, что в полевых условиях устойчивая к глифосату трансгенная соя неожиданно оказалась чувствительной к действию высоких температур.

Тем не менее, существуют и прямые выгоды использования трансгенных растений, что позволило им за достаточно непродолжительное время широко распространиться по всему миру. Во-первых, предотвращается эрозия почвы, поскольку растения, устойчивые к гербицидам, допускают щадящий беспахотный метод обработки почвы, что только в 2002 г. позволило сэкономить 3,5 млрд долл, в США только на расходах по очистке рек и дренажей, обработке питьевой воды. Заметно снижается и выброс в атмосферу углекислого газа (пашня — один из главных источников парникового эффекта). За счет перехода на беспахотный метод увеличивается биоразнообразие биоты — за последний год популяции певчих птиц на полях, занятых под ГМ-сортами, выросли на 10—37%. За счет сокращения обработки полей пестицидами и отказа от вспашки снижается использование сельскохозяйственной техники (и, соответственно, расход топлива и выбросы углекислого газа в атмосферу). В США в 2002 г. так сэкономили 1,5 млн м3 дизельного топлива. Если бы в Европе площади под сахарной свеклой, хлопчатником, рапсом и кукурузой хотя бы наполовину были засеяны ГМ-сортами, это сократило бы выбросы парниковых газов на 73 тыс. т в год. Снижается химическая загрязценность воды и почвы благодаря применению более «мягких» гербицидов, экономится почвенная влага (70% мирового потребления пресной воды приходится на сельское хозяйство). Весьма впечатляют результаты, полученные в 2002 г. в США для шести основных ГМ-культур: сои, хлопчатника, кукурузы, рапса, папайи и кабачка. По сравнению с традиционными культурами на тех же площадях получено на 1,8 млрд т пищевых продуктов, кормов и волокон больше, использовано на 21 тыс. т пестицидов меньше, а доход фермеров возрос на 1,5 млрд долл. Существуют и другие экологические преимущества ГМ-растений: фиторемедиация загрязненных почв, получение биоразлагаемых пластмасс, использование их в качестве возобновляемого источника энергии и синтеза важнейших полимеров (так, недавно создана кукуруза, из крахмала которой налажено рентабельное производство 1,3-пропандиола — исходного компонента для синтеза полипропилена).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >