Генетически модифицированые организмы

[1]  [2]  [3] 

В декабре 2007 года на сайте журнала «Наука и жизнь» было проведено Интернет-интервью, причём в несколько необычном формате: на вопросы отвечали сразу три специалиста, которые имеют разные точки зрения на обсуждаемую проблему. В интервью приняли участие: доктор биологических наук Владимир Васильевич КУЗНЕЦОВ, директор Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН, председатель комитета «Биобезопасность пищевых продуктов и методы её контроля» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии; кандидат биологических наук Александр Сергеевич БАРАНОВ, старший научный сотрудник Института биологии развития им. Н. К. Кольцова, президент Общенациональной ассоциации генетической безопасности (OАГБ); кандидат биологических наук Вадим Георгиевич ЛЕБЕДЕВ, старший научный сотрудник филиала Института биоорганической химии РАН им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (Пущино). Предлагаем вниманию читателей материал, подготовленный на основе Интернет-интервью.

Чтобы создать генетически модифицированное растение, в его клетки переносят сконструированные в лаборатории гены

В. Кузнецов: Прежде всего в качестве небольшого вступления я хотел бы сказать, что развитие генно-инженерных технологий — одно из важнейших достижений молекулярной биологии и молекулярной генетики. Эти технологии нашли постоянную «прописку» в фундаментальной науке, где трансгенные организмы активно используются при решении широчайшего спектра общебиологических проблем. Технологии с использованием реком-бинантных ДНК могут в перспективе сыграть важную роль при генотерапии наследственных заболеваний, создании лекарственных препаратов нового поколения, производстве фармакологических и косметических средств и получении технического сырья. Особая роль отводится генетически модифицированным (ГМ) микроорганизмам и изолированным клеткам или органам, например, лекарственных растений, которые культивируются в замкнутых биотехнологических системах и являются суперпродуцентами веществ, обладающих ценными потребительскими свойствами. Как правило, в этом случае речь идёт о произведённых генетически модифицированными организмами (ГМО) химически чистых соединениях, использование которых, по сравнению с продуктами питания, полученными из ГМО или содержащими компоненты ГМО, не сопряжено с биологическими рисками, а их производство является экологически чистым.

В области конструирования новых сельскохозяйственных сортов растений доминируют несколько гигантских биотехнологических компаний, которые производят преимущественно сорта, устойчивые к гербицидам и насекомым. По официальным данным, за период с 1996 по 2003 год общая площадь выращиваемых трансгенных культур увеличилась с 1,7 до 67,7 млн га, а общая рыночная стоимость продукции в 2003 году составила более 4,5 млрд долл. В настоящее время наибольшие площади заняты под трансгенными культурами сои (41,4 млн га, 61%), кукурузы (15,5 млн га, 23%), хлопка (7,2 млн га, 11%) и рапса (3,6 млн га, 5%). Из них растения с генами устойчивости к гербицидам выращиваются на 73% площадей, продуцирующие инсектицидные белки, прежде всего Bt-токсины, — на 18%. Примерно 95% территорий, занятых ГМ-сортами сельскохозяйственных культур, расположены в пяти странах: США, Канаде, Бразилии, Аргентине и Китае.

Генетически модифицированные (трансгенные) организмы можно определить как организмы, генетический материал которых (ДНК) изменён способом, недостижимым естественным путём в ходе внутривидовых скрещиваний. Для получения ГМО используется технология рекомбинантных молекул. Генная инженерия позволяет переносить отдельные гены из любого живого организма в любой другой живой организм в составе кольцевых молекул ДНК (плазмид). Встраивание в геном организма — хозяина новых конструкций имеет целью получить новый признак, недостижимый для данного организма путём селекции или требующий многолетней работы селекционеров. Применение биотехнологий позволяет значительно ускорить процесс получения нового сорта, существенно снизить его себестоимость и получить хорошо прогнозируемый эффект по признаку, определяемому встроенной конструкцией. Но вместе с данным признаком организм приобретает целый набор новых качеств. Это обусловлено как плейотропным эффектом — явлением, при котором один ген отвечает за несколько признаков, так и свойствами самой встроенной конструкции, в том числе её нестабильностью и регуляторным воздействием на соседние гены. Это и создаёт объективную базу для существования потенциальных рисков при использовании генетически модифицированных растений и полученных из них продуктов.

Какие продукты могут содержать ГМО, кроме колбасы и других изделий с добавлением сои? Где берут трансгенные компоненты (ту же сою) отечественные производители? Разве ввоз ГМ-ингредиентов разрешён?

В. Кузнецов. Трансгенная соя (или белок трансгенной сои) присутствует в очень многих пищевых продуктах. Почему это происходит? Потому что трансгенная соя много дешевле мяса, заменителем которого она служит. Помимо сои или соевого белка официально разрешены к хозяйственному использованию следующие трансгенные культуры (по состоянию на 2004 год): рапс аргентинский и рапс польский (получение масла), цикорий, хлопчатник, кукуруза, дыня, папайя, картофель, рис, кабачки, сахарная свёкла, табак, томаты. Из технических культур также разрешён генетически модифицированный лён, из декоративных — гвоздика.

Всё ГМ-сырьё является импортным, поскольку коммерческое выращивание трансгенных растений в открытом грунте в России не разрешено. 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.

В. Лебедев. По состоянию на 30 ноября 2007 года в России разрешены к использованию 12 трансгенных растений: 6 сортов кукурузы, 4 сорта картофеля и по 1 сорту сахарной свёклы и риса. Таким образом, все продукты, содержащие вышеперечисленные ингредиенты, могут содержать и ГМО. По данным Роспотребнадзора, компоненты ГМО содержатся менее чем в 1% оборота всех пищевых продуктов.

К сожалению, не всегда мы точно знаем состав покупаемых продуктов. Можете ли вы посоветовать, как уменьшить риск для здоровья при потреблении продуктов, содержащих ГМО?

В. Кузнецов. Ситуация не столь трагична, как может показаться на первый взгляд. Далеко не каждый ГМ-продукт опасен для человека. Скорее наоборот, подавляющее большинство допущенных к продаже ГМ-продуктов безопасны, но при этом сохраняются некоторые потенциальные негативные риски. С учётом того, что визуально невозможно отличить нормальный (традиционный) продукт от генетически модифицированного, ориентироваться нужно лишь на маркировку. В соответствии с недавно принятым федеральным законом подлежат маркировке все продукты, содержащие не менее 0,9% ГМ-компонентов. Подлежат маркировке, но зачастую не маркируются. Так, недавний мониторинг московского и подмосковного пищевых рынков показал, что из 400 наименований пищевых продуктов 111 были генетически модифицированными, причём лишь незначительная часть ГМ-продуктов была маркирована производителем.

А. Баранов. К сожалению, дать чёткий ответ на этот вопрос довольно трудно, так как нигде в мире не определён пороговый уровень допустимой концентрации ГМ-компонента в продукте питания, превышение которого может иметь необратимые отрицательные последствия для здоровья человека. Во многих странах, так же как и в России, установлены законодательные нормы, предписывающие маркировать продукцию, произведённую с использованием трансгенных компонентов растительного или животного происхождения. В России законодательно предписывалось маркировать продукцию независимо от количественного содержания ГМ-ингредиента (ГМИ). Такая качественная норма существовала до ноября 2007 года. Теперь же усилиями сторонников широкого внедрения и использования ГМО в России введена новая норма, позволяющая не маркировать продовольственную продукцию, если в ней содержится менее 0,9% ГМИ. Хотелось бы подчеркнуть, что введённый пороговый уровень 0,9% не имеет к здоровью человека никакого отношения и является послаблением для производителя, скрыто разрешающим использование ГМИ. Есть и ещё один нюанс. В Европе 0,9%-ный порог был введён не от хорошей жизни, а из-за того, что там выращиваются трансгенные растения на полях и генетическое загрязнение реально существует. Откуда этому загрязнению взяться у нас, если законодательно запрещено выращивание такой сельхозпродукции? Только через импорт сырья и готовой продукции. Вот и получается, что мы, как бы сделав два шага вперёд и опередив все страны по строгости своего отношения к ГМО в продуктах питания, с введением количественной нормы сделали шаг назад, тем самым поддержав импортёров и подтолкнув производителей к использованию трансгенного сырья в нашей пищевой промышленности. Так что я затрудняюсь советовать, как уменьшить риск для здоровья при потреблении продуктов, содержащих ГМО, поскольку не определены медико-биологические нормы. Смотрите на этикетки и не покупайте продукты, в которых содержатся ГМ-компоненты. Но это в том случае, если наши производители начнут маркировать такую продукцию, в чём я очень сомневаюсь, поскольку все предыдущие годы, несмотря на существование закона, они этого не делали.

Единственная трансгенная культура, которую разрешено выращивать в странах Европы, — кукуруза. В каталоге семян ЕС зарегистрировано 47 генетически модифицированных её сортов

В. Лебедев. Продукция, содержащая более 0,9% компонентов из ГМ-источников, должна маркироваться (такая же норма действует в странах Европейского союза). Однако это правило введено не по причине большей опасности продуктов с ГМ-компонентами, а только в информационных целях. Продукты, содержащие ГМО, разрешённые к использованию, не более опасны для здоровья, чем обычные продукты. Именно на этом принципе основана оценка их безопасности. ГМО, не разрешённые в нашей стране, вообще не должны поступать в продажу аналогично продуктам с превышением ПДК по пестицидам, нитратам и т.п. — за этим обязаны следить соответствующие органы.

Правда ли, что ГМ-растения очень агрессивны и могут «забить» другие растения, даже сорняки? Насколько реальна опасность их неконтролируемого распространения на Земле и уничтожения многих других видов растений?

В. Кузнецов. Скорее неправда, чем правда. Несмотря на то что ГМ-растения относят к инвазиям (это означает, что они имеют некоторую склонность «к агрессии» по отношению к другим видам), угроза давления со стороны трансгенных сортов растений на другие виды не очень велика. Особую обеспокоенность у экологов вызывают так называемые суперсорняки. 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. В печати иногда появляются сообщения о появлении суперсорняков в странах, выращивающих трансгенные сельскохозяйственные культуры, однако статьи на эту тему в рецензируемых научных журналах встречать до сих пор не удавалось.

А. Баранов. Если рассматривать трансгенные растения в плане их роли в экологических системах, то они агрессивны и способствуют нарушению целостности агроэкосистем. Это связано с тем, что большинство трансгенных растений (около 85%) созданы как устойчивые к пестицидам, а остальные — как устойчивые к инсектицидам. По мнению многих учёных, использование ГМ-растений может привести к следующим последствиям: — 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 35S, используемый при создании ГМ-растений. Загрязнение дикой формы, как выяснилось, произошло в результате транспортировки в страну трансгенной кукурузы из США (по данным статьи: Quist D., Chapela I. Transgenic DNA Introgressed into Traditional Maize Landraces in Oaxaca, Mexico // Nature 414, 6863, November 29, 2001); — 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. Примером такого «перепрофилирования» может служить ситуация в Канаде, где, переопылившись с дикими близкородственными видами, распространился ГМ-рапс. Будучи устойчивым к действию гербицидов, он превратился в суперсорняк (по данным статьи: Beckie H.J., Hall L.M., Warwick S.I. Impact of herbicideHresistant crops as weeds in Canada, proceedings Brighton Crop Protection Council — Weeds, 2001, р. 135H142).

Существуют и риски отсроченного изменения свойств, которые проявляются через несколько поколений и связаны с адаптацией нового гена в геноме растения. Так, у кукурузы, созданной устойчивой к засухе, после нескольких лет культивирования неожиданно проявился новый признак — растрескивание стебля, что привело к гибели всего урожая на полях.

В США сорняки, устойчивые к пестициду «Раундап», создали ряд серьёзных проблем для фермеров, выращивающих сою и хлопчатник. Чтобы бороться с сорняками на полях, фермеры вынуждены из года в год делать всё большие закупки этого химического реагента и использовать его всё в больших дозах, тем самым увеличивая химическую нагрузку на агроэкосистему, или в ряде случаев перейти на применение более токсичных пестицидов. Надо не забывать, что при этом варианте развития событий происходит накопление токсических веществ в зерне и плодах, что впоследствии приводит к значительным проблемам для здоровья человека.

Становится очевидным, что растения, созданные как устойчивые к насекомым-вредителям, не оправдали возлагаемые на них надежды. Через несколько лет массового использования данных сортов трансгенных растений их культивирование оказалось неэффективным и бессмысленным, поскольку у насекомых-фитофагов и других вредителей появляются формы, устойчивые к трансгенным токсинам. Так, по данным американских, российских и китайских учёных, уже через несколько поколений появляются устойчивые формы колорадского жука, других насекомых-фитофагов.

Суперсорняк, устойчивый к раундапу, на соевом поле в Аргентине. Фото: Stephen С. Weller, Универ. Пюрдью, США

Ещё одна проблема связана с заменой в экологической нише основного вредителя, против которого введён целевой токсин, на нецелевого. Колорадский жук, уничтоженный в результате выращивания ГМ-картофеля, заменяется совкой, а в некоторых агроценозах — тлёй. Данные недавнего исследования Корнельского университета (США) подтверждают факт финансовых потерь фермеров, выращивающих Bt-хлопчатник в Китае из-за нашествия именно вторичных вредителей.

Особое место в этом негативе занимает гибель нецелевых насекомых-опылителей и медосборов. В Азербайджане и США в некоторых районах в результате высевания трансгенной кукурузы и картофеля произошла массовая гибель пчёл. Сорта с внедрённым геном устойчивости к вредителям могут оказаться опасными не только для самих вредителей, но и для других живых существ (см. Аграрная Россия: Научно-производственный журнал. — М.: Фолиум. — 2005, № 1). К примеру, божьи коровки, которые питались тлями, жившими на ГМ-картофеле, становились бесплодными.

Другая проблема — сокращение биологического разнообразия на полях выращивания трансгенных культур. Так, в экспериментах, проведённых в Англии, показано, что биологическое разнообразие на таких полях падает в три раза. Причём резкое его снижение характерно как для почвенных организмов, так и для насекомых, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.

В. Лебедев. Правда ли, что ГМ-растения очень агрессивны? Нет, это неправда. ГМ-растения обладают одним-двумя новыми признаками, представляющими ценность для человека при условии их возделывания в качестве монокультуры (например, устойчивостью к гербицидам), но не повышающими их жизнеспособность в условиях дикой природы. Они, как и любые культурные растения, предназначенные для интенсивного земледелия, не способны конкурировать с другими видами без помощи человека и уж тем более уничтожать их каким-либо способом.

Насколько предсказуемы результаты экспериментов с генными структурами? Есть ли реальная опасность получения методами «научного тыка» некоего растительного либо животного монстра, способного уничтожить всё живое на этой планете? Хорошо ли генетики осознают отдалённые последствия массового употребления людьми и животными генетически модифицированных продуктов? Ощущают ли они моральное право воздействовать на наследственный механизм и геном человека ? Есть ли в научной деятельности какие-либо табу, то есть границы, которые нарушать никак нельзя?

В. Кузнецов. Думаю, что в настоящее время отсутствует «реальная опасность получения методами «научного тыка» некоего растительного либо животного монстра, способного уничтожить всё живое на этой планете». В то же самое время невозможно, к сожалению, предсказать отдалённые последствия массового и долговременного употребления населением многих стран ГМ-продуктов питания. Причин несколько: несовершенство генно-инженерных технологий получения ГМ-растений, которые не позволяют предсказать возможные негативные изменения метаболизма растений в процессе трансформации, то есть самого переноса «чужеродного» гена; недостаточно надежные методы исследования биобезопасноти ГМ-продуктов и, наконец, несоблюдение производителями и продавцами ГМО и ГМ-продуктов питания требований законодательства в области биобезопасности. Так, для примера следует назвать кукурузу сорта MON863. Эта культура выращивается на коммерческой основе в США и Канаде с 2003 года. Её одобрили для импорта и использования в качестве продуктов питания в таких странах, как Япония, Корея, Тайвань, Филиппины и Мексика. После длительных дебатов кукуруза MON863 получила одобрение Европейской комиссии для использования в качестве корма животных (в 2005 году) и продукта питания людей (в 2006 году). В России же трансгенная кукуруза MON863 была одобрена к использованию ещё в 2003 году. Причём во всех этих странах, в том числе и в странах Евросоюза, должны были исследовать (и, наверное, исследовали) безопасность указанного сорта и полученных из него продуктов. Однако французские учёные лишь в 2007 году показали, что продукты, полученные из данного сорта кукурузы, токсичны для печени и почек животных, а следовательно, с большой вероятностью и для человека.

Другой пример непредсказуемости развития событий в процессе коммерческой эксплуатации ГМ-растений касается кукурузы сорта Star Link®, скандал вокруг которой разгорелся в 2000—2001 годах. Сорт, трансформированный белком-токсином Bacillus thuringiensis СгуЭС (этот токсин белковой природы, уничтожающий европейского кукурузного червя, представляет собой человеческий аллерген — он не переваривается, не разрушается при высокой температуре и приводит к развитию аллергической реакции вплоть до анафилактического шока), в 1998 году был разрешён 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. В 2000 году фирма «Авентис» предоставила материалы, подтверждающие возможность использования сорта StarLink® в пищевых целях. Данные экспериментов по оценке токсичности и аллергенности модифицированного продукта (проведённые всего на десяти крысах) якобы свидетельствовали о его безопасности. В пользу своей точки зрения «Авентис» указывала на 30-летний опыт применения белка Cry9C в США в качестве инсектецида и отсутствие в научной литературе данных о токсичном и аллергенном действии белка Cry9C. Тем не менее в результате дополнительных исследований были получены результаты, свидетельствующие об аллергенности указанного сорта. Пример с сортом кукурузы StarLink® не единственное подтверждение реальности таких рисков. В Мексике и Гватемале дикорастущие виды кукурузы содержат трансгенные вставки за счёт переопыления с возделываемыми культурными сортами.

[1]  [2]  [3]