Генно-модифіковані організми: за і проти

Сільськогосподарські рослини вирощуються на полях, де генетично модифіковані організми мають багато можливостей вступити в контакт з іншими організмами і де такі вектори, як віруси, можуть перенести свої гени іншим рослинам. Проте поряд з цим величезні площі орних земель в світі засаджені спеціально виведеними видами, чужими для місцевої екосистеми, так що вже є всі підстави для такого роду розповсюдження генів. Так звані види-колоністи послужили причиною значних екологічних криз.

Рослини, що містять гени токсинів проти комах, таких як гени Bt, будуть, поза сумнівом, діяти як засіб відбору, що вбиває величезну кількість комах на великих полях, тому незабаром з'являться комахи, стійкі до таких токсинів. Це приведе до непередбачених екологічних наслідків. У одному дослідженні наголошувалося, що пилок, що містить токсин Bt, вбиває метеликів-монархів, але подальші дослідження показали, що в диких умовах це не представляє загрози. Будь-яка загроза токсинів зникає перед тією дією, яку надає знищення природного місця існування багатьох видів. Всі приведені міркування зовсім не означають, що необхідно брати до уваги можливу екологічну втрату від генетично модифікованих організмів. Навпаки, бажано постаратися усунути всі погрози, що витікають від людської діяльності. Загроза виведення стійких комах не обмежена рослинами з геном Bt. Будь-які поля, що обприскуються інсектицидами, -- це ідеальне середовище для виведення стійких різновидів.

6.4 Ризики неконтрольованого поширення генно-модифікованих рослин

Особливе занепокоєння викликають ризики, пов'язані з біофармінгом. Учені та незалежні експерти вважають, що неконтрольоване поширення ГМ рослин третього покоління є дуже небезпечними, оскільки існує реальна загроза забруднення нецільових рослин та продуктів харчування біологічно активними речовинами, вживання яких може зашкодити здоров'ю людей. Унаслідок активного обговорення в пресі цих питань у 2003 році виник термін «фармагеддон», що характеризує ризики, пов'язані з синтезуванням фармацевтичних препаратів та біологічно активних речовин ГМ рослинами, що вирощуються та мають харчові аналоги.

У науковій літературі розглядають наступні ризики неконтрольованого використання та поширення ГМ рослин, що несуть у собі біологічно активні речовини:

· загроза перезапилення ГМ сортами харчових сортів;

· загроза неконтрольованого розповсюдження ГМ сортів;

· ризик неконтрольованого експонування харчових вакцин вагітним;

· розповсюдження вакцин і біоактивних речовин, що виділяються в природних умовах з рослинних залишків через ґрунтові і поверхневі води.

Підставою для занепокоєння вчених та громадськості є велике число сортів рису, кукурудзи та сої, що несуть біологічно активні речовини та вирощуються на відкритих ґрунтах. Уже сьогодні в США серед харчових сортів рису проводяться відкриті польові випробування цієї культури, що містять людські білки лактоферин та лізозим, які використовуються у фармакології при ензимотерапії. Американська компанія «Епіцит» повідомила про створення сорту кукурудзи, що виробляє людські антитіла до білків сперми, з метою отримання протизаплідних препаратів.

Неконтрольоване перезапилення такого ГМ сорту з харчовими сортами може призвести до серйозних демографічних наслідків на територіях, де вони вирощуються. Неконтрольоване розповсюдження вакцин у складі харчових продуктів несе велику загрозу. Так наприклад, у ході ембріогенезу імунна система плоду, що формується, «вчиться» розпізнавати «свої» білки, не плутаючи їх в подальшому з «чужими». Білки, що експонуються клітинам імунної системи під час ембріогенезу, запам'ятовуються як «свої». Якщо білок вакцини в цей час потрапить в кровотік ембріона, то дитина, що народиться, не зможе виробити імунітет до даного захворювання, завжди розпізнаватиме дану бактерію або вірус як «свій».

Розглянуті вище ризики стосуються переважно ГМ рослин. Вони свідчать про існування реальних або потенційних загроз при вирощуванні й комерційному використанні ГМ культур та отриманих з них продуктів харчування. Ці ризики є наслідком недосконалості існуючих генних технологій та недостатньо глибокого знання структури, а також механізмів регуляції і функціонування генома рослин. Тому існує гостра необхідність у розвитку сучасних методів дослідження ризиків, пов'язаних з ГМО, які б дозволили попередити їх можливий негативний вплив.

Узагалі, ефекти такого складного явища, як цілеспрямована зміна спадкового матеріалу і пов'язаних із цим змін ознак і властивостей культур, які використовують як продукти харчування та корм для тварин, складно передбачити та проконтролювати. Ще складніше передбачити вплив таких змінених ознак на організм людей або тварин. Тому зараз іще немає точних експериментальних даних, які б чітко ілюстрували певні аспекти небезпеки трансгенних культур. Також не існує експериментальних даних, які б однозначно підтверджували безпечність ГМО продуктів для людини та тварин, особливо віддалені аспекти їх використання. Тому всі ризики, пов'язані зі шкідливим впливом ГМО на здоров'я людини, є більш або менш обґрунтованими гіпотезами, які потребують додаткових експериментальних підтверджень.

Біолог Роберт Манн, старший викладач університету Окленда, вважає, що спроби аналізу ризиків генної інженерії, очевидно, є такими, що ще більше дезорієнтують. Система живої клітини, навіть якщо не має вірусів і домішок чужорідних плазмид, незрівнянно складніша, ніж ядерний реактор, а загроза генних модифікацій переважає навіть загрозу ядерної війни. На думку Р. Манна, «біологія значно складніша за технологію, тому неможливо уявити всі жахливі сценарії, оскільки деякі штучні маніпуляції з генами створюють можливість поломки біосфери на такий тривалий час, що цього не зможе пережити жодна цивілізація», тому питання щодо розробки нових методів якомога повного дослідження та оцінки ризиків від поширення ГМО стоїть сьогодні надзвичайно гостро.

6.5 Екологічні проблеми, пов'язані з використанням трансгенних рослин

В уявленні людини генетично модифіковані організми асоціюються насамперед з небезпекою, що загрожує здоров'ю населення. На думку ж фахівців, набагато більш істотними є ризики для навколишнього середовища. Адже першу групу ризиків (для здоров'я людини) можна оцінити досить точно, щоб їх попередити і практично повністю виключити. У випадку ж з ризиками для довкілля ситуація набагато складніше. Необхідно враховувати складну взаємодію організму і середовища, багато з яких практично не піддаються точній оцінці або навіть непередбачувані. Особливо складно буває спрогнозувати віддалені наслідки, різні каскадні ефекти: адже в дикій природі все взаємопов'язане. Та й усунути можливі несприятливі наслідки буває дуже складно: якщо ГМО потрапили в навколишнє середовище, розмножилися і, що найнеприємніше, передали свою генетичну інформацію іншим видам, то практично неможливо повернути все в початковий стан у випадку виявлення яких-небудь несприятливих ефектів.

Можливі такі несприятливі ефекти ГМО на навколишнє середовище:

· руйнівний вплив на біологічні системи і втрата цінних біологічних ресурсів в результаті засмічення місцевих видів генами, перенесеними від генетично модифікованих організмів;

· створення нових паразитів, перш за все бур'янів, і посилення шкоди вже існуючих на основі самих ГМО або в результаті перенесення трансгенів іншим видам;

· вироблення речовин -- продуктів трансгенів, які можуть бути токсичними для організмів, що живуть або харчуються на генетично модифікованих організмах і не є мішенями трансгенних ознак;

· несприятливий вплив на екосистеми токсичних речовин, похідних неповного руйнування небезпечних хімікатів, наприклад гербіцидів.

Як відомо, в природі немає нічого зайвого: існує певний баланс між окремими видами в межах будь-якого біологічної системи. Живі організми перебувають між собою в тісному контакті та взаємозалежності. Імовірність зміни біологічного різноманіття без втручання людини незначна. Збільшення чисельності популяції будь-якого виду в окремі проміжки часу, наприклад через коливання кліматичних факторів, негайно включає механізм, що обмежує це зростання, і баланс між видами відновлюється. Тому, говорячи про першу групу ризику мають на увазі наступне. При перенесенні окремих трансгенних ознак, перш за все мають адаптивне значення в навколишньому середовищі (стійкість до холоду, спеки, посухи, засолення), від культурних сортів до їх диких родичів можлива ситуація, при якій останні можуть придбати додаткові переваги в боротьбі за існування. А це загрожує зміною того самого балансу між видами, що існує в природі. Наслідки можуть бути сумні: збільшення чисельності одних видів може супроводжуватися зниженням чисельності інших і навіть їх втратою.

Проблема появи супербур'янів і супершкідників також фігурує серед основних, коли розглядають екологічні ризики, пов'язані з ГМО. Бур'яни -- це група рослин з певним набором адаптивних ознак, які допомагають їм існувати в навколишньому середовищі, в тому числі серед посівів культурних рослин, незважаючи на жорстку конкуренцію з боку інших організмів, а також постійний вплив з боку людини, яка всіма можливими засобами намагається їх знищувати, правда, без особливого успіху.

Генетично модифіковані організми розглядають в контексті досліджуваної проблеми, маючи на увазі потенційну можливість посилення агресивності існуючих бур'янів за рахунок придбання ними будь-якого додаткової ознаки, яка кодується привнесеним геном (трансгеном). Йдеться насамперед про адаптивні гени стійкості до різних стресових факторів. З одного боку, завдяки таким трансгенам небезпечними бур'янами можуть стати деякі культурні рослини, які за своєю природою не сильно відрізняються від диких видів (пасовищні трави, ріпак, люцерна та ін.) З іншого боку, існує ймовірність перенесення трансгенів від культурних видів до їх диких родичів, які можуть бути бур'янами. Тому не випадково при оцінці ризику несприятливих екологічних ефектів ГМО обов'язково аналізується сама трансгенна ознака на предмет її адаптивності, а також імовірність її перенесення диким родичам.

Застосування трансгенних сортів з інсектицидними властивостями (завдяки Bt-гену) відразу ж породило запитання: а чи не вплинуть негативно ці сорти на біологічне різноманіття, впливаючи на комах, які не є «мішенню» трансгенної ознаки? Маються на увазі перш за все такі корисні комахи, як бджоли. Але Bt-протеїни відрізняються високою вибірковістю своєї дії. Проте можливі негативні ефекти, пов'язані з нецільовим впливом ГМО на інші організми, обов'язково ретельно зважуються при проведенні оцінки їх біобезпеки.

У зв'язку з тим що перші ГМО володіли в основному ознаками толерантності до гербіцидів, виникло побоювання, що їх використання може призвести до несприятливого впливу на екосистеми токсичних речовин, похідних неповного руйнування небезпечних хімікатів, наприклад гербіцидів. Проте практика використання гербіцідостійких генетично модифікованих сортів показала протилежну тенденцію. Оскільки ефективність контролю над бур'янами за допомогою комбінації ГМО та відповідного гербіциду вище, ніж у звичайній практиці застосування хімікатів, то загальний обсяг гербіцидів, внесених на поля з генетично модифікованими сортами, виявляється нижче звичайного.

Для визначення ризику можливих несприятливих ефектів, пов'язаних з вивільненням ГМО у навколишнє середовище, розроблена спеціальна методика, що дозволяє проводити комплексну всебічну оцінку їх безпеки. Ця методика застосовується у всіх країнах, де вирощують ГМО, основні її положення закріплені в ряді міжнародних угод, що робить її застосування обов'язковою процедурою для країн, щодо них приєдналися. Методика добре зарекомендувала себе на практиці. По суті не відомо жодного випадку негативного впливу генетично модифікованих організмів на навколишнє середовище багато в чому завдяки ретельній оцінці безпеки всіх ГМО, які вивільняють в навколишнє середовище.

При оцінці ризику можливих несприятливих екологічних наслідків вивільнення ГМО у навколишнє середовище в першу чергу беруть до уваги інформацію, що стосується біологічних особливостей реціпієнтного і донорського організмів:

Систематичне положення, спосіб розмноження і розсіювання, виживання в навколишньому середовищі:

· географічне поширення, опис місць природного зростання;

· потенційно значущу взаємодію з організмами, відмінними від рослин (токсичність).

Особливу увагу приділяється інформації, що відноситься до характеру генно-інженерної модифікації:

· опису вбудованого в геном реціпієнтного організму фрагмента ДНК (розмір і джерело, передбачувана функція кожного складового елементу чи району вбудованої ДНК, включаючи регуляторні та інші елементи, що впливають на функціонування трансгенів);

· даними про структуру і функціональній відповідності вбудованого фрагмента ДНК, присутності в ньому відомих потенційно небезпечних послідовностей, локалізації вставки і стабільності інкорпорації, кількості копій трансгенів.

Всебічному розгляду піддається інформація, що стосується біологічних особливостей ГМО і характеру взаємодії його з навколишнім середовищем, а саме:

· дані про нові ознаки і характеристики, які стали виявлятися або перестали виявлятися у генетично модифікованого організму порівняно з реціпіентним організмом, особливо ті, які можуть впливати на виживання, розмноження та розповсюдження в потенційному приймаючому середовищі;

· відомості про генетичну стабільності ГМО, ступеня і рівні експресії трансгена;

· активність і властивості протеїну, кодованого трансгеном;

· здатність до перенесення генетичної інформації (наявність в потенційному приймаючому середовищі диких або культурних споріднених видів, здатних до гібридизації з ГМО, вірогідність перенесення трансгенів від ГМО до таких організмів);

· ймовірність конкурентної переваги генетично модифікованого організму порівняно з інтактним реціпіентним організмом, різкого збільшення чисельності популяції ГМО в потенційному приймаючому середовищі;

· відомості про opганізми-мішені і організми-немішені, передбачуваний механізм та результат взаємодії ГМО з ними.

Остаточний висновок про безпеку ГМО для навколишнього середовища робиться з урахуванням перерахованої вище інформації і характеристики потенційного приймаючого середовища:

· географічного положення ділянки, де буде здійснюватися вивільнення, близькості його до заповідників, заказників та інших природоохоронних об'єктів і територій;

· його розміру і обробленої, кліматичної, геологічної та ґрунтознавчої характеристики, флори і фауни.

Сьогодні в число трансгенних (генетично модифікованих) рослин (ГМО) вже входять дві сотні польових, пасовищних, овочевих, деревних, декоративних і лікарських культур. Для генної інженерії не існує перешкод, які обмежують перенесення генів при традиційній селекції, заснованої на статевий гібридизації: джерелом нових генів можуть бути будь-які організми -- тварини, рослини або мікроби. Більш того, генні інженери можуть так змінити будову цих генів, пристосувавши їх до організму нового господаря, щоб змусити працювати продуктивніше або в строго певний період розвитку рослини.

Сьогодні генна інженерія сільськогосподарських рослин розвивається, головним чином, в руслі класичної селекції. Основні зусилля вчених зосереджені на захисті рослин від несприятливих (біотичних та абіотичних) факторів, зниженні втрат при зберіганні і поліпшенні якості продукції рослинництва. Зокрема, це підвищення стійкості до хвороб і шкідників, заморозків або засолення грунту, видалення небажаних компонентів із рослинної олії, зміна властивостей білку і крохмалю в пшеничному борошні, покращення лежкості і смаку плодів томата та ін.

Селекціонерів приваблює можливість цілеспрямованого генетичного перетворення сільськогосподарських рослин. Так, сорт, який добре зарекомендував себе за більшістю господарських характеристик, можна доповнити однією відсутньою ознакою, наприклад, стійкості до конкретної хвороби.

Крім того, завдяки генетичній модифікації рослини можуть виконувати раніше невластиву їм роль. Вони стають «фабрикою» лікарських речовин і харчових добавок або інструментом для «м'якого» введення ліків, вакцин і необхідних харчових добавок. Це, наприклад, коренеплоди цукрових буряків, які накопичують замість сахарози низькомолекулярні фруктани, або банани, які використовують як їстівні вакцини. Завдяки введенню генів бактерій вищі рослини набувають здатність брати участь в руйнуванні чужорідних органічних сполук (ксенобіотиків), що забруднюють навколишнє середовище.

Противники генетично модифікованих рослин не без підстав нагадують, що створення, випробування і насінництво трансгенних сортів монополізовано кількома транснаціональними корпораціями, які в змозі обмежувати доступ інформації про несприятливі екологічні наслідки широкого застосування продуктів з ГМО. Очевидно, буде потрібно кілька років для їх екологічної експертизи та пристосування до консервативних смаків споживачів. Останні вправі очікувати, що закон захистить їх право вибору між традиційними та генетично модифікованими продуктами харчування.

Гарантією проти можливих небажаних наслідків генетичної модифікації рослин є законодавче регулювання поширення ГМР та розробка пов'язаних із цим методів оцінки екологічного ризику. У багатьох країнах вже прийняті закони, що запобігають несанкціонованому поширенню трансгенного насіннєвого матеріалу і забезпечують моніторинг трансгенів в посівах, а також маркування харчових товарів, виготовлених з продуктів ГМО або з їх додаванням.

Спеціальні дослідження показали, що обмежене надходження трансгенів і білкових компонентів їх експресії в організм людини з продуктами харчування не може мати тих серйозних наслідків, які дали б підставу для заборони продуктів харчування з ГМР. У той же час ГМР можуть істотно оздоровити навколишнє середовище. Обробіток ГМР, стійких до широкого спектру хвороб та комах-шкідників, зможе істотно знизити, а в подальшому і звести до мінімуму пестицидне навантаження на навколишнє середовище. Рослини, ослаблені несприятливими погодними умовами, легше уражуються хворобами та шкідниками. Тому трансгенні сорти, стійкі до заморозків, засолення і посухи, меншою мірою потребують хімічного захисту, і вирощування таких ГМО, що також забезпечить зниження пестицидного навантаження і на середовище проживання.

Хвороби рослин не тільки знижують урожай, але і погіршують якість продукції. При цьому деякі мікроорганізми забруднюють зерно та іншу продукцію рослинництва високотоксичними метаболітами, наприклад, мікотоксинами. Ось чому вирощування ГМО, стійких до несприятливих факторів навколишнього середовища, дозволить підвищити екологічну безпеку і якість життя населення.

ГМО, які більш ефективно використовують мінеральні добрива, зможуть значно зменшити забруднення навколишнього середовища нітратами та фосфатами.

Важче оцінити екологічні наслідки широкого застосування трансгенних сортів, стійких до сучасних гербіцидів суцільної дії (гліфосат). Ці гербіциди застосовуються в помірних дозах, вони малотоксичні для людини і тварин і нестійкі в ґрунті, тому посіви ГМО вдається практично повністю звільнити від бур'янів. Однак розширене застосування цих гербіцидів може мати несприятливі наслідки для дикорослих рослин і навколишньої природи в цілому.

Найбільш серйозні заперечення проти ГМО пов'язані з припущенням, що їх поширення призведе до появи і швидкого розмноження стійких форм бур'янів. Потенційна загроза горизонтального перенесення модифікованих генів стійкості заслуговує серйозної уваги. Наприклад, рапс може схрещуватися з близькородинними дикорослими рослинами, а його пилок переноситься на відстань кількох кілометрів. Схрещування бур'янів того ж роду може привести до появи бур'янів, що несуть гени стійкості до гербіцидів.

Настільки ж реально поява комах-шкідників, які придбали стійкість до В1-токсинів, синтезованих ГМО. Щоб уникнути розповсюдження серед комах-шкідників набутої стійкості до токсинів трансгенної природи, необхідно дотримуватися кількох правил. Комахи, що живляться ГМР, повинні отримувати високу дозу токсину, що забезпечує знищення більшості шкідників і зменшення кількості особин, потенційно стійких до токсину. Необхідно чергувати посіви трансгенних сортів так, щоб популяції комах послідовно стикалися з токсинами різного механізму дії. Нарешті, по сусідству з ГМР повинні створюватися «заповідники» звичайних (нетрансгенних) рослин того ж виду. При цьому гени небагатьох уцілілих (стійких до токсину) шкідників будуть «поглинатися» при схрещуванні генами сприйнятливих до токсину комах.

Іншим несприятливим наслідком поширення ГМР може стати скорочення генетичного різноманіття дикорослих і особливо культурних рослин на нашій планеті.

Зменшення чисельності фітофагів або придушення фітопатогенів може привести до розмноження контрольованих ними видів рослин і зниження чисельності ентомофагів, що змінить структуру агро-табіоцинозів.

Число сортів ГМР обмежена, і якщо вони повністю витіснять місцеві сорти, це призведе до скорочення сортового різноманіття, що несе загрозу в разі різких змін погодних умов, при епіфітотіях та інвазіях.

Є небезпека, що в умовах, що змінилися трансгенний сорт поведе себе непередбачуваним чином.

ГМР можуть поступатися традиційним сортам в продуктивності або якості продукції.

Щорічна шкода від хвороб, шкідників, бур'янів і псування продукції рослинництва при зберіганні така велика, що втраченої при цьому у всьому світі їжі вистачило б для того, щоб прогодувати населення такого континенту, як Південна Америка. Ось чому в умовах триваючого зростання народонаселення навряд чи вдасться зупинити швидке поширення конкурентоспроможних трансгенних рослин. Впровадження в сільськогосподарську практику стійких до фітопатогенів і шкідників трансгенних сортів і гібридів неминуче призведе компанії, що працюють на пестицидному ринку, до великих фінансових втрат, оскільки відпаде необхідність у тотальному застосуванні гербіцидів і інсектицидів. Зараз у всьому світі на хімічний захист рослин від шкідників, збудників хвороб і бур'янів щорічно витрачається близько 32 млрд. доларів. У зв'язку з цим робляться спроби усіма можливими шляхами, в тому числі через засоби масової інформації перешкоджати просуванню трансгенних культур на перспективні сільськогосподарські світові ринки.

Зазвичай трансгенні рослини мають вузькоспецифічну стійкість до фітопатогенів (особливо до фітовірусів): в деяких випадках включення окремого фрагмента вірусу, виділеного з певного штаму, індукує стійкість рослини до цього вірусного штаму, але не до іншого штаму того ж вірусу. Це знижує практичну цінність трансгенних рослин. Тому здійснюється пошук білків, здатних індукувати неспецифічну стійкість рослин до фітопатогенів. Кілька років тому виділені білки, які здатні індукувати неспецифічну стійкість різних рослин до грибної та вірусної інфекцій, ідентифіковані та клоновані гени цих білків, створені генно-інженерні конструкції.Розпочато роботи з перенесення цих генно-модифікованих конструкцій у геном клітин тютюну та картоплі. Отримано результати, які підтверджують експресію цільових генів і індукцію ознаки стійкості у трансгенних рослин одночасно до кількох вірусів.

В даний час американськими вченими виведені сорти картоплі, стійкі до колорадського жука, і сорти сої, стійкі до гліфосату. Колорадський жук є проблемою для основних районів картоплярства і виробництва інших пасльонових культур в Росії, США, Канаді та інших країнах. Виробники змушені проводити від 4 до 8 обробок дорогими хімічними інсектицидами для захисту посадок від цього шкідника. Хімічні інсектициди до того ж є різною мірою токсичними для теплокровних тварин і людини. Крім того, при використанні сполук одного хімічного класу (наприклад, піретроїдів) у шкідників до них порівняно швидко виникає резистентність.

Фахівці компанії Монсанто перенесли в геном ряду сортів картоплі ген, виділений з бактерії Вacillusthuringinsis, різновид tenebrioides (Bt. f) Цей ген кодує синтез білка-ендотоксин, який володіє специфічною токсичністю по відношенню до певних груп комах, включаючи колорадського жука. Токсична дія білка Bt.f обумовлена тим, що він паралізує травну систему жука. Вміст білка-ендотоксина Bt. f в листках картоплі коливається від 5,4 до 28,3 мкг / г сирої маси, а в бульбах - від 0,4 до 2,0 мкг / г (менше 0,01% загального вмісту білка в бульбі).

Токсикологічні дослідження показали, що білок Bt.f безпечний для людини і нецільових організмів. Безпека обумовлена ??специфічністю його впливу лише на чутливі рецепторні мішені, наявні тільки у певних груп комах. У ґрунті цей білок порівняно швидко деградує. В результаті Державна комісія з продовольства і ліків США виключила білок Bt.f з офіційного списку потенційно токсичних речовин.

Бадилля трансгенної картоплі, що несе ген Bt.f, активно поїдається 28-точковим сонечком (Епіляхною) без будь-яких негативних наслідків для шкідника, що підтверджує високу видоспецифічність дії ендотоксину.

Протягом останніх 30 років в сільськогосподарському виробництві різних країн широко і успішно застосовуються біоінсектициди, створені на основі Васilusthuringiensis (лепідоцид, Дінел, Інсектин, Ентеробактерин, Новодор та ін.). Один з основних діючих компонентів цих препаратів - білок Bt.f. Всесвітня Організація охорони здоров'я (ВООЗ), а також державні регулюючі органи в багатьох країнах санкціонували використання зазначених інсектицидів в якості безпечного для людини і навколишнього середовища мікробіологічного засобу захисту рослин. Трансгенні сорти картоплі компанії Монсанто, які представлені на випробування їх безпеки, дозволені до використання в якості харчових продуктів в США, Канаді, Японії та в ряді інших країн.

Завдання, які були вирішені при оцінці біобезпеки, представлених компанією Монсанто, сортів трансгенної картоплі, полягали в наступному:

· перевірити відповідність генно-модифікованих конструкцій, внесених в геном трансгенних сортів, заявленим;

· визначити рівень накопичення ендотоксину в тканинах рослин і стабільність збереження цього рівня в наступних генераціях;

· вивчити можливий вплив трансгенних рослин на видовий склад різосферних і епіфітних мікроорганізмів;

· провести порівняльну характеристику стійкості представлених трансгенних сортів до найбільш поширених збудників грибних, бактеріальних і вірусних хвороб до шкідників сільськогосподарських культур;

· оцінити реакцію трансгенних сортів картоплі на обробку пестицидами згідно з прийнятими в Росії технологічними регламентами;

· провести порівняльну оцінку збереження бульб;

· вивчити можливість виникнення резистентності колорадського жука до ендотоксину Вt;

· оцінити відповідність господарсько корисних ознак, обумовлених введенням чужорідних генів в рослину-реципієнт, заявленим.

Тільки після ретельного аналізу цих даних та за погодженням з відповідними міністерствами і відомствами буде вирішуватися подальша доля трансгенних сортів картоплі в Росії.

В даний час різні методичні прийоми генетичної інженерії стали складовою частиною сучасної молекулярної і клітинної біології. До основних завдань генно-інженерної біотехнології рослин належать їх генетична трансформація, експресія чужорідних генів і її регулювання в клітинах трансгенних культур.

Три видатних досягнення фізіології рослин створили основу для інтеграції технології рекомбінантних ДНК в генно-інженерну біотехнологію рослин. По-перше, відкриття фітогормонів, які регулюють ріст і розвиток рослин. По-друге, розробка методів культивування клітин і тканин рослин на середовищах, що містять макро-та мікроелементи, цукри, вітаміни і фітогормони (ці методи дозволяють вирощувати клітини, тканини і цілі рослини в стерильних умовах та проводити їх селекцію на специфічних середовищах).

Найближчим часом потенціал генно-інженерної біотехнології рослин значно зросте завдяки розробці методів генетичної трансформації клітинних органел. Подальші успіхи генно-інженерної біотехнології рослин будуть залежати від розуміння особливостей трансгенної експресії. Тут слід зазначити явище «замовкання» генів, яке іноді спостерігається, і роль метилювання ДНК в цьому процесі. В даний час можна говорити про зародження ядерної інженерії, спрямованої на модифікацію ядер за допомогою чужорідних і рекомбінантних ядерних білків (наприклад, ДНК-метилаз) і специфічну структурну модифікацію чужорідних генів. Показано, що трансгенну експресію можна підвищити на кілька порядків шляхом приєднання до чужорідних генів нуклеотидних послідовностей, міцно пов'язаних з ядерним матриксом.

6.6 Можливі несприятливі ефекти генно-модифікованих організмів на здоров'я людини, методи їх оцінки та способи попередження

Перші генно-інженерні сорти сільськогосподарських рослин з'явилися у виробництві в 1992 році. За минулий період вони показали свою високу ефективність, перевагу перед сортами, створеними за допомогою традиційної селекції. Площі під ними стрімко розширюються. Досі ж існує думка про нібито велику небезпеку генетично модифікованих організмів для здоров'я людини і навколишнього середовища, небезпеку, яку ототожнюють, наприклад, з наслідками чорнобильської катастрофи.

До теперішнього часу розроблена ефективна система оцінки безпеки ГМО для здоров'я людини і навколишнього середовища. Вона містить цілий ряд підходів і методів, що застосовуються, починаючи з етапу планування передбачуваної генетичної модифікації і закінчуючи державною реєстрацією ГМО, що дає привід використовувати його у господарській діяльності.

Експертиза безпеки ГМО здійснюється науково-обгрунтованим чином. При її проведенні може враховуватися інформації, опублікована в науково-технічній літературі й міститься в спеціалізованих базах даних, результати випробувань і відомості з попереднього використання ГМО, висновки експертів, методичні рекомендації, розроблені національними та міжнародними організаціями.

Оцінка ризиків повинна здійснюватися на індивідуальній основі. Інформація, необхідна для прийняття висновку про безпеку ГМО, може варіювати по характеру і рівню деталізації в кожному конкретному випадку залежно від відповідного ГМО, характеру його передбачуваного використання і потенційного приймаючого середовища.

Потенційно небезпечними для здоров'я людини і навколишнього середовища можуть бути сорти, породи, штами організмів, виведені за допомогою традиційної селекції. Для того щоб вичленувати ефект саме генетичної модифікації, необхідно порівнювати генетично модифікований організм з вихідним, звичайним сортом.

Загальна методика оцінки ризику можливих несприятливих ефектів ГМО включає наступні етапи:

- виявлення будь-яких нових генотипових і фенотипових характеристик, пов'язаних з присутністю трансгенів, які можуть викликати несприятливу дію ГМО на здоров'я людини і навколишнє середовище;

- оцінка ймовірності виникнення несприятливих наслідків виходячи з інтенсивності, тривалості і характеру впливу генетично модифікованого організму на людину або на потенційно приймаюче середовище;

- оцінка наслідків у тому випадку, якщо такий несприятливий вплив дійсно матиме місце;

- оцінка сукупного ризику, що викликається ГМО, на основі оцінки ймовірності виникнення та наслідків виявлених негативних ефектів;

- винесення рекомендації щодо того, чи є ризики прийнятними або регульованими, включаючи, якщо це необхідно, визначення стратегій для управління такими ризиками.

Будь-який трансгенний сорт рослини відрізняється від вихідного тільки тим, що в його генетичному матеріалі до 25-30 тисяч існуючих генів доданий відносно невеликий фрагмент ДНК, в якому записана інформація про один-два нових гени та їх регуляторні елементи. Активність цих доданих генів в організмі виражається в біосинтезі одного-двох нових для організму протеїнів (ферментів або структурних білків). Оскільки генетична інженерія може оперувати будь-якими генами, існуючими в природі, а не тільки генами від організмів, які перебувають в еволюційному спорідненості з окремими видами культурних рослин, як це робиться в традиційній селекції, то продукти привнесених генів (ферменти, протеїни) можуть виглядати в генетичено модифікованому організмі як незвичайні, невластиві, чужорідні для даного виду, які в природі у нього не зустрічаються. Відповідно саме продукти трансгенів являються найбільш суттєвими, відчутними факторами ризиків, пов'язаних з генно-інженерними організмами.

З упевненістю можна стверджувати, що це не відноситься до доданого фрагменту ДНК, так як будова спадкового матеріалу у всіх організмів на планеті універсальна. І у людини, і у тварин, рослин, грибів, бактерій і вірусів він влаштований однаково: мова йде про полімер, що складається з двох зв'язаних ланцюжків, які чергуються в різному поєднанні чотирьох нуклеотидів. Сама по собі ДНК в чистому вигляді є абсолютно безпечним для людини продуктом. Протягом всього життя людина щодня споживає його без якого-небудь збитку для свого здоров'я..

Що стосується рекомбінантних протеїнів, то не у всіх ГМО вони є абсолютно чужорідними, невластивими для визначеного виду сполуками. По-перше, існує досить велика група трансгенних сортів рослин, які отримані внаслідок генетичних маніпуляцій з їх власними генами (томати з подовженим періодом зберігання, соя, рапс з поліпшеним складом олії, картопля з поліпшеною якістю крохмалю, кава без кофеїну, тютюн без нікотину та інші).

По-друге, багаточисельні віддалені в еволюційному плані організми мають велику кількість ідентичних шляхів метаболізму, і відповідно склад і будову ферментів, які забезпечують їх реалізацію, також ідентичні. Фермент 5-енолпіру-вілшікімат-3-фосфат синтаза (EPSPS) є ключовим у біосинтезі ароматичних амінокислот у всіх рослин, грибів, бактерій. Бактеріальний EPSPS, що утворюється у трансгенній сої, толерантний до гербіциду Раундап, цілком успішно виконує відповідні функції в рослинному організмі після обробки рослин гербіцидом, коли свій, рослинний EPSPS сої дезактивований. Однак при оцінці безпеки таких близьких за функціональної активності генів слід звертати увагу не стільки на сам білок -- продукт трансгену, скільки на можливу зміну окремих шляхів метаболізму трансгенної рослини через підвищення концентрації одного з їхніх компонентів. У випадку з тим же EPSPS при оцінці безпеки генетично модифікованої сої приймалося до уваги, що цей фермент каталізує реакцію, що не лімітує кінцеву швидкість синтезу ароматичних амінокислот, тому, як і очікувалося, показники їх синтезу у ГМО не відрізнялися від таких у вихідних рослин.

По-третє, наукові дані, отримані в результаті вивчення будови генетичного матеріалу людини, деяких тварин і рослин, істотно розширили уявлення про подібність і відмінність генів різних систематичних груп і ймовірності їх перенесення від однієї віддаленої систематичної групи до іншої (горизонтальний перенос генів). Виявилося, що в геномі рослини арабідопсис присутні близько сотні генів людини, в тому числі таких, як ген раку молочної залози. Грунтова бактерія Agrobacterium tumefaciens регулярно переносить частину своїх генів в рослини, викликаючи у них утворення пухлини -- корончатий галл. Це абсолютно природний процес, який з успіхом використовують і генні інженери.

Таким чином, те, що роблять генетики, ні в якій мірі не перечить законам природи. Обмін генетичною інформацією між віддаленими видами в ній відбувається постійно. В окремих випадках для цього потрібні мільйони років, а в деяких (агробактеріальна трансформація) це може відбуватися щодня і щогодини. Проте будь-який науковець, плануючи додати рослині, мікробу чи тварині який-небудь новий ген, повинен ретельно вивчити сам цей ген, а також продукт його активності і переконатися в їх безпеці.

Друга основна група ризиків пов'язана із самим фактом вставки трансгенів в генетичний матеріал організму. Є підстави подумати, що вбудовування трансгенів відбувається випадковим чином, тобто вони можуть вбудуватися практично в будь-яку область молекул ДНК, що містяться в трансформованій клітині: в будь-яку хромосому, будь-яку частину хромосоми, якщо мова йде про вищі організмах. Але це може мати певну загрозу. Перш за все привнесений ген може торкнутися область ДНК, яка кодує структуру або регуляторні елементи будь-якого гена організму, що модифікується. Ймовірність цієї події в цілому не так велика, як може здаватися на перший погляд. Справа в тому, що генетичний матеріал вищих організмів влаштований таким чином, що власне генами та їх регуляторними елементами зайнято менше 10% довжини молекули ДНК, а це підвищує стабільність, стійкість молекули ДНК до зовнішніх впливів. Це означає, що гени на молекулі ДНК розташовані не щільно один за іншим, як кадри на кіноплівці, а через великі проміжки, зайняті некодуючими послідовностями нуклеотидів. Більш того, навіть в межах кодуючих послідовностей генів є ділянки, які також не несуть ніякої генетичної інформації. Вони вирізаються в ході «дозрівання» молекули інформаціонної РНК, що утворюється при транскрипції гена.

Проте ймовірність того, що трансген може вбудуватися в ділянку ДНК, вже зайняту іншим геном, все ж існує. Якщо при цьому буде порушена частина, що кодує структуру пошкодженого гена, то в результаті продукт даного гена утворюватися не буде. Цей ген як би розпадається на дві неповноцінні частини: одна, передня, має елементи, необхідні для початку транскрипції (утворення інформаційної РНК), але не має термінальної послідовності, інша, ззаду, має тільки термінальні елементи. До того ж обидві частини області, що кодуються є неповними. Очевидно, що аналогічний результат буде мати місце і в разі пошкодження промотора або термінальних послідовностей. Якщо порушений ген виконує якусь важливу функцію в організмі, то відсутність його продукту може мати сумні для нього наслідки, аж до втрати життєздатності. Зрозуміло, що до рівня комерційного сорту генотипи з пошкодженими генами дійти не можуть в принципі.

Якщо в процесі вбудовування будуть порушені інші регуляторні елементи -- енхансери («підсилювачі» активності генів) або сайленсери («сповільнювачі»), то це може привести до зміни активності затронутих вставкою генів. Сорти рослин, що утворюють будь-які токсичні сполуки (наприклад, соланін картоплі) в концентраціях, нешкідливих для здоров'я людини, в результаті генетичної модифікації здатні посилити їх синтез до рівня, що перевищує гранично допустимі значення. Такі генотипи вже стають небезпечними для здоров'я.

Третя основна група ризиків, пов'язаних з генно-модифікованих організмами, заснована на несприятливих ефектах, викликаних перенесенням трансгенів іншим організмам: вертикальним перенесенням генів від ГМО диким родичам культурного виду або горизонтальним переносом генів, наприклад селективних генів стійкості до антибіотиків від генетично модифікованої рослини мікроорганізмам шлунково-кишкового тракту. Тут все зрозуміло: гени та їх продукти, нешкідливі у ГМО, можуть виявитися досить небезпечними в іншому генетичному та екологічному середовищі. Так, набуття хвороботворними бактеріями травного тракту стійкості до антибіотиків може істотно ускладнити лікування хвороб, які вони здатні викликати.

Серед потенційних ризиків для здоров'я людини, пов'язаних з використанням генно-модифікованих організмів, розглядаються наступні:

· синтез нових для реціпієнтного організму білків-продуктів трансгенів, які можуть бути токсичними або алергенними;

· зміна активності окремих генів живих організмів під впливом вставки чужорідної ДНК, в результаті якого може відбутися погіршення споживчих властивостей продуктів харчування, які одержані з цих організмів. Наприклад, в генетично модифікованих продуктах може бути підвищений в порівнянні з реціпієнтними організмами рівень будь-яких токсичних, алергенних речовин, що перевищує встановлені межі безпеки;

· горизонтальна передача трансгенів іншим організмам, зокрема маркерних генів стійкості до антибіотиків від ГМО мікроорганізмам травного тракту.

Зрозуміло, що коли говорять про ризики для здоров'я людини, пов'язаних з ГМО, мають на увазі насамперед ризики при споживанні продуктів, отриманих з них або вироблених ними (наприклад, молока від генетично модифікованих корів).

Згідно з цим принципом, оцінюється не рівень безпеки нових продуктів харчування як такої, а його зміна в порівнянні з традиційними харчовими аналогами, які мають тривалу історію безпечного використання.

Для ідентифікації в нових продуктах і вихідній сировині відмінних від аналогів ознак, що впливають на рівень безпеки і поживну цінність харчових продуктів, ретельному аналізу піддається інформація, що стосується характеристик вихідного організму, від якого взято ген, призначений для трансгеноза, а також характеру генетичної модифікації. Далі проводять порівняльний аналіз генетично модифікованого організму і вихідного (немодифікованого) організму. Для цього зпівставляють агрономічні показники, продукти вбудованих генів, склад ключових хімічних компонентів (у тому числі поживних і антипоживних), профіль основних метаболітів, ефекти переробки вихідної сировини.

Новий продукт (сорт рослин) може бути:

· еквівалентним за істотними ознаками обраному аналогу;

· еквівалентним аналогу, за винятком однієї (кількох) суттєвої, добре визначеної ознаки;

· не еквівалентним аналогу по істотних ознаках.

У 2-му і 3-му випадках проводиться ретельна оцінка безпеки відмінних від вихідного аналога ознак ГМО за такими показниками, як потенційна токсичність, потенційна алергенність, можливість переносу генів стійкості до антибіотиків мікроорганізмам травного тракту, ймовірність потенційного погіршення харчової цінності і засвоєння поживних речовин.

Стратегія оцінки потенційної токсичності нових продуктів харчування полягає в наступному. Якщо досліджувана відмінна від аналога речовина є відомим компонентом рослинної їжі, яка має тривалу історію безпечного використання, дослідження токсичності нових продуктів не є обов'язковими. В інших випадках здійснюються:

· визначення концентрації потенційних токсинів у їстівних частинах рослин;

· встановлення питомої ваги даного продукту в харчовому раціоні певних груп населення;

· оцінка стабільності нових речовин до термічної обробки;

· визначення швидкості руйнування потенційних токсинів в шлунково-кишковому тракті;

· аналіз рівня токсичності нових речовин в модельних системах;

· аналіз токсичності в експериментах з примусового згодовування лабораторним або домашнім тваринам їжі, що містить продукти, отримані з досліджуваного генетично модифікованого організму, або її нових компонентів протягом тривалого часу або протягом короткого часу, але з використанням високих концентрацій досліджуваних продуктів.

Будь трансгенний сорт, перш ніж буде офіційно допущений до використання в господарській діяльності, повинен проходити ретельну всебічну, багаторічну перевірку на безпеку, особливо в тих випадках, коли його урожай передбачається споживати в якості продовольчої сировини.

З усього різноманіття трансгенних сортів можна вибрати фактично тільки одиниці, у яких в результаті генетичної модифікації утворюються дійсно нові, не характерні для звичайних сортів даного виду з'єднання. Це ферменти фосфінотрицінацетілтрансфераза і неоміцинфосфотрансфераза, які забезпечують дезактивацію відповідно гербіциду глюфозіната амонію та антибіотиків-аміноглікозидів канаміцину, неоміцину, генетіцину. Тим не менш і речовини, що мають тривалу історію безпечного використання, теж проходять ретельну перевірку.

Більшість білків-продуктів трансгенів відносяться до нестійких з'єднаннь: вони легко денатурують навіть при відносно невисоких температурах і кислотності середовища. Всі вони швидко перетравлюються в шлунковому соці. Вміст їх в рослинних тканинах дуже низький. Це означає малу імовірність того, що перераховані протеїни можуть викликати алергичні реакції. Адже для алергенів характерні такі ознаки: стійкість до перетравлювання, до переробки, вміст у їжі більш ніж 1%. Для того щоб розвинулася алергічна реакція, білок повинен надходити в тонкий кишківник в практично незмінному стані (там відбувається його всмоктування в кров з подальшим утворенням антитіл).

На практиці зазвичай одержують велику кількість трансгенних форм, з яких в ході подальшої традиційної селекції відбирають зразки без видимих мутацій. Потім ретельно вивчають безпеку відібраних форм для здоров'я людини і навколишнього середовища. Зокрема, аналізують вміст в рослинній сировині як поживних, так і потенційно небезпечних для здоров'я речовин. Щоб трансгенний сорт був допущений до господарського використання, він не повинен суттєво відрізнятися від вихідного сорту, окрім як за привнесеною в результаті трансгенеза ознакою або за ознакою, яка була метою генетичної модифікації. Результати дослідів, по вивченню сої, стійкої до Раундаупу, підтвердили повну ідентичність трансгенного і вихідного сортів сої як за поживними, так і антипоживними властивостями. В якості перших фігурували: вміст білка, жиру, волокон, зольних елементів, вуглеводів, калорійність, вологість зерна, «поживні» властивості переробленого зерна -- сухого борошна, знежиреного борошна, білкового ізоляту, концентрату, лецитину, очищеного масла, дезодорованої олії і т.п. Не виявлено відмінностей за специфічними жирними кислотами, амінокислотами, зокрема ароматичним амінокислотам. Особливу увагу було приділено «антипоживним» компонентам зі соевого зерна: інгібітору трипсину, фітоестрогенам. За змістом цих речовин генетично модифікований організм і вихідна лінія також не розрізнялися. Аналіз «суттєвої еквівалентності» ГМО і вихідної лінії найбільш актуальний для видів рослин, які в принципі можуть бути небезпечними для здоров'я людини: картопля, томати (через токсичні глікоалкалоїди), бавовна (через токсичність госиполу) і деякі інші.

Наступним фактором, який розглядається в якості потенційного несприятливого ефекту генетично модифікованих організмів на здоров'я людини, є горизонтальний перенос трансгенів (насамперед генів стійкості до антибиотиків) від ГМО мікрофлорі травного тракту людини і тварин. До складу будь-якої трансгенної конструкції, як правило, входить крім власне трансгенів і його регуляторних елементів і так званий селективний (або маркерний) ген, необхідний для відбору трансформованих клітин. В якості селективних генів зазвичай використовують гени стійкості до антибіотиків (канаміцину, ампіциліну, стрептоміцину), які вже втратили своє значення як антимікробні препарати через стійкість мікроорганізмів до цих антибіотиків.

Крім того, вірогідність перенесення селективних генів з ДНК продуктів харчування, отриманих з генетично модифікованих організмів, до мікроорганізмів травного тракту вкрай низька. Для цього необхідно кілька вкрай малоймовірних подій: ділянка ДНК, яка має селективний ген, не повинна бути пошкодженою в процесі травлення, необхідна гомологія селективного гена або прилягаючих до нього районів ДНК з ДНК хромосоми або плазміди хвороботворної бактерії травного тракту, а для того, щоб селективних ген експресувався в неї після перенесення, він повинен вбудуватися під відповідним прокаріотичним промотором.

Хоча наявність в трансгенних конструкціях селективних генів антибіотикостійкості не є небезпечним для здоров'я людини і навколишнього середовища, але, враховуючи стурбованість, а часто і неприйняття громадськістю цього факту, вчені докладають зусиль по розробці альтернативних селективних систем. Так, все частіше як селективні гени використовують гени стійкості до гербіцидів, нетоксичним цукрам, гени індукованої експресії фітогормонів та інші.

7. Позитивні аспекти генно-модифікованих організмів

7.1 Аргументи прихильників генно-модифікованих організмів

У доповіді ФАО, підготовленій до форуму «Як прогодувати світ у 2050 році» вказано, що збільшення виробництва продовольства потребуватиме різкого зростання інвестицій у розвиток сільського господарства, які повинні бути направлені на дослідження, розробку та впровадження нових технологій, а також методів ведення фермерського господарства та отримання нових сортів сільськогосподарських культур. Експерти ФАО підкреслили, що найбільших урожаїв можна досягнути шляхом підвищення врожайності посівів та інтенсивності обробки орної землі, що вже використовується, а не за рахунок збільшення посівних площ. Згідно з прогнозом на підвищення врожайності та інтенсивності сільського господарства припаде 90 % зростання виробництва і лише 10 % -- на розширення площ орних земель. Для країн, що розвиваються, ФАО оцінює це співвідношення як 80:20. Але в країнах з обмеженою кількістю землі практично все зростання виробництва має бути досягнуто за рахунок підвищення врожайності. Попит на продовольство, згідно з прогнозом ФАО, зростатиме й надалі внаслідок збільшення чисельності населення та зростання його доходів.

У залежності від цін на енергоносії, за оцінками ФАО, виробництво біопалива також може сприяти збільшенню попиту на сільськогосподарську продукцію. Незважаючи на те, що 90 % зростання врожайності очікується переважно за рахунок інтенсивнішої обробки земель, площа орної землі повинна збільшитися на 120 млн. га у країнах, що розвиваються, здебільшого в Африці, на південь від Сахари та Латинській Америці. Площа орної землі в розвинених країнах зменшиться на 50 млн. га, хоча цей показник може змінюватися під впливом попиту на біопаливо. Експерти ФАО вважають, що у світі є достатня кількість земельних ресурсів, щоб прогодувати майбутнє населення світу.

Прихильники широкого використання ГМО заявляють, що всі можливості збільшити продовольчий потенціал у світі фактично вичерпані, тому постає необхідність шукати принципово нові підходи та широко використовувати сучасні біотехнології для поповнення запасів продовольства.

Окрім цього в літературі наводять інші аргументи на користь ГМО:

· сучасна біотехнологія дозволяє використовувати потрібні гени живих організмів, а також конструювати нові гени, клонувати їх та вводити різними методами в організм рослини-реципієнта. Таким чином можна створювати нові трансгенні рослини із заданими корисними властивостями в багато разів швидше, ніж це відбувається за традиційної селекції;

· шляхом генетичних маніпуляцій можна забезпечити стійкість сільськогосподарських рослин до хвороб, шкідників, пестицидів, складних кліматичних умов, їх краще зберігання, поліпшити їхні агротехнічні властивості, збільшити врожайність, а також уповільнити старіння та підвищити харчову цінність культур;

· сучасна біотехнологія дозволяє при створенні нових рослин діяти більш цілеспрямовано, ніж при традиційній гібридизації. Якщо перше покоління генетично модифікованих рослин включало лише додаткові гени стійкості, то вже наступне покоління набуває нових властивостей, які раніше певним рослинам не були властиві.