Генетическое загрязнение - кошмар, растущий ... прогрессии Генетически модифицированные (ГМ) растения содержат ...

Генетическое
прогрессии
загрязнение
-
кошмар,
растущий
в
геометрической
Генетически модифицированные (ГМ) растения содержат гены, искусственно
перенесенные от других биологических видов. Это могут быть гены бактерий,
вирусов, других растений и даже животных. Если такие чужеродные гены в
дальнейшем переносятся на другие организмы, то начинается процесс
генетической контаминации, или заражения исходного пула генов. Генетическая
контаминация может произойти в следующих случаях:
 Если происходит опыление дикой родственной флоры, растущей
вблизи полей, ГМ культурой
 Если на соседних полях культивируются традиционные, неГМ
культуры, и происходит перекрестное опыление с ГМ растениями
 Если после посевов ГМ культур на полях остаются «одичавшие»
популяции либо самосевные ГМ растения, способные выжить в
сельскохозяйственных либо природных условиях
 Чужеродные гены встраиваются в геном микроорганизмов,
обитающих в почве или кишечнике животных, питающихся ГМ
культурой
В отличие от других видов загрязнения, уровень генетической контаминации
способен увеличиваться по мере роста и размножения растений и
микроорганизмов. Следовательно, ущерб, который ГМ организмы причиняют
окружающей среде, не может быть ограничен первоначальным местом их
распространения. В данном обзоре собраны известные на сегодняшний день
сведения о возможных рисках, и данные, полученные в ходе
экспериментального и коммерческого выращивания ГМ культур. В основном
приведенные данные касаются масличного рапса, однако закономерности
распространения ГМ материала могут быть экстраполированы на ГМ культуры в
целом.
Контаминация природы
Сегодняшние сельскохозяйственные культуры были получены из диких
предшественников поколениями земледельцев и селекционеров. В регионах
исходного одомашнивания культурных растений и в настоящее время в
естественной среде произрастают их дикие родственники, способные к
скрещиванию с культурными растениями и, таким образом, к воспроизводству
гибридных растений. В случае ГМ культур этот механизм может обуславливать
перенос чужеродных генов (т.н. «поток генов») в геном дикорастущих гибридов.
Вероятность гибридизации зависит от совместимости двух задействованных
видов и от свойств получаемых гибридов (их выживаемости и способности к
воспроизводству).
Перенос чужеродных генов в природную среду несет с собой огромный риск для
естественного биоразнообразия. Например, в Южной Африке, которая является
родиной кукурузы, под угрозу будет поставлено существование диких видов
кукурузы. В Азии вблизи рисовых полей произрастают дикие родственники
риса. В Северной Америке распространены дикие родственники тыквы и
кабачка, в Европе - растения, родственные сахарной свекле и масличному рапсу,
с которыми возможно скрещивание. Если это произойдет, мы столкнемся не
только с необратимым изменением генетического фонда этих растений
(последствия таких изменений неизвестны), но, вполне верятно, и с появлением
«супер-сорняков» в результате приобретения дикими растениями свойств ГМ
культуры. Борьба с такими сорняками станет очень сложной задачей для
фермерских хозяйств. Устойчивость к гербицидам, вредным насекомым и
различным болезням - основные типы свойств, приобретаемые в результате
генетической модификации, каждое из которых способно дать преимущество
дикому растению по сравнению с нормальным, и сделать сорные растения
трудноискоренимыми.
Вероятность генетической контаминации особенно высока для масличного
рапса, который широко известен своей способностью к перекрестному
опылению с дикими родственниками, распространенными во всей Европе. Так,
исследования показали, что спонтанная гибридизация происходит с диким
редисом, дикой репой, дикой капустой и горчицей 1,2. Другая культура, широко
выращиваемая в индийском сельском хозяйстве - индийская горчица, способна
скрещиваться с дикой репой, эфиопским рапсом и масличным рапсом3.
Несмотря на то, что частота такого скрещивания невелика, перенос генов
неизбежен при коммерческом выращивании ГМ культур. Сторонники
использования генной инженерии говорят о том, что эти гибриды слабы, и их
выживание и распространение маловероятно, так как устойчивость к гербицидам
не дает дикому растению преимуществ перед другими особями. Однако, данные
исследований свидетельствуют о том, что гены устойчивости к гербицидам не
имеют негативного влияния на выживаемость, и что гибриды более устойчивы
во внешней среде, чем предполагалось ранее, и могут передавать эти свойства
следующим поколениям4,5.
Условия внешней среды, так же, как размеры и масса пыльцы, оказывают
существенное влияние на ее распространение ветром и насекомыми. Однако
пыльца может переноситься на большие расстояния (см. ниже «Контаминация
пищевых продуктов»). Попытки защитить дикорастущую флору от попадания
ГМ пыльцы путем создания «забора» из традиционных, немодифицированных
культур на границах поля, засеянного ГМ культурой, неэффективны в случае
коммерческого выращивания, так как эта «граница» должна быть гораздо шире,
чем само поле6.
Контаминация пищевых продуктов
Еще более вероятным является скрещивание ГМ растений с выращиваемыми
поблизости традиционными культурами того же вида, что приведет к
генетическому заражению еды и кормов, полученных из этих культур. Степень
заражения будет различной в зависимости от вида растений - для пшеницы,
например, в основном характерно самоопыление, и ее пыльца может
переносится на расстояние, не превышающее нескольких метров. Для других
растений, таких, как масличный рапс, перекрестное опыление имеет такое же
значение, как и самоопыление, и их пыльца переносится ветром и насекомыми
на многие километры. В 2000 году Адванта импортировала не
модифицированный масличный рапс из Канады в Европу,
при этом
обнаружилось заражение ГМ рапсом, культивируемым на расстоянии 4 км 7.
Поскольку семена, импортируемые адвантой, были гибридными, они были
получены путем выращивания мужских стерильных растений с равномерным
вкраплением (обычно около 20%) мужских фертильных растений для опыления.
При таких условиях выращивания на поле имеется меньшее количество пыльцы,
чем обычно, и пыльца, попадающая на поле извне, имеет больше шансов
опылить растения. Поскольку сегодня в сельском хозяйстве делается ставка на
все более активное использование гибридов, подобная контаминация будет
расти. Даже в случае выращивания традиционных негибридных сортов отмечено
перекрестное опыление с ГМ рапсом на расстоянии 2 км8, при том, что
исследования на небольших экспериментальных полях зарекомендовали себя
плохими предикторами последствий выращивания ГМ рапса в масштабах
коммерческого сельского хозяйства. Свидетельства генетического заражения
аборигенных сортов кукурузы ГМ кукурузой были получены в Мексике,
являющейся местом происхождения этой культуры10.
Контаминация меда ГМ пыльцой неизбежна, если пчелы добывали ее в местах
выращивания ГМ культур. Пчелы способны пролетать большие расстояния в
поисках пищи, и в Великобритании ГМ пыльца была обнаружена в улье,
расположенном в 4,5 км от экспериментальных посадок ГМ масличного рапса11.
Заражение урожая в традиционных и органических хозяйствах ставит под
сомнение возможность снабжения потребителя немодифицированными
продуктами питания, которые, как уже показано, предпочитают люди во всем
мире. Опрос 2001 года показал, что 70% граждан Европы не желают употреблять
ГМ продукты12. Генетическая контаминация угрожает также существованию
самих традиционных и органических фермерских хозяйств, так как фермеры
обнаружат падение спроса на свою продукцию, в котором сами они невиновны.
Не существует законов, способных защитить фермеров в случае нанесения
подобного экономического ущерба.
«Одичавшие» растения
Кроме возможности перекрестного опыления, последствием которого является
генетическая контаминация традиционных культур и дикорастущей флоры,
существуют и проблемы, связанные с распространением семян ГМ растений.
Та часть семян, которая попадает на землю во время сбора урожая, сохраняется в
почве и позже прорастает. Когда эти растения появляются на поле, где
выращиваются уже другие культуры, они становятся сорняками (т.н.
«волонтерами»), и подлежат удалению. «Волонтеры» ГМ масличного рапса,
приобретшие свойства устойчивости к двум или трем разновидностям
гербицидов (т.н. наложение, или стэкинг генов), были обнаружены при
пилотных исследованиях в Англии13 и при последующем коммерческом
выращивании ГМ рапса в Канаде14. В настоящее время в Канаде широко
распространены проблемы, связанные с неэффективностью 175-метровой
разделяющей дистанции для ГМ и традиционных культур15. Поскольку семена
масличного рапса перед прорастанием могут находиться в почве в дремлющем
состоянии на протяжении 5-10 лет, эти проблемы могут быть весьма
долгосрочными, увеличиваться со временем и представлять значительные
трудности для фермеров.
Даже фермеры, предпочитающие не иметь дела с ГМ культурами, могут
пострадать в случае заражения урожая ГМ семенами. Это приведет не только к
контаминации продукции ферм, но и к возникновению проблемы ГМ сорняков.
Семена ГМ растений могут также распространяться через потери при
транспортировке с поля на другие фермерские территории, или просыпаться на
обочины дорог при перевозке урожая к местам хранения и переработки.
Одичавшие популяции масличного рапса - распространенное явление, они
выживают на протяжении многих поколений.
Если по вышеперечисленным причинам в окружающей среде сохраняются и
вопроизводятся ГМ культуры, они становятся не только сорняками, но и
постоянным источником генетической контаминации для других культур и
диких растений.
Заражение микроорганизмов
Микроорганизмы обладают поразительной способностью к переносу генов от
одной особи к другой. Это движение генетического материала между
организмами известно под названием «горизонтального переноса» в отличие от
«вертикального переноса», при котором гены передаются от предыдущего
поколения к последующему благодаря процессу полового размножения. В
настоящее время обсуждается вопрос о том, могут ли чужеродные гены быть
перенесены от ГМ растения в геном микроорганизмов, обитающих в почве или в
кишечнике животных, питающихся ГМ кормами. Существуют лабораторные
данные, свидетельствующие о возможности переноса генов с генетически
модифицированного растительного материала к бактериям, а также о
возможности сохранения ДНК в почве на протяжении многих месяцев18. Весьма
вероятно, что частота встречаемости такого переноса довольна низка существенно ниже, чем в случае переноса генов на другие растения посредством
пыльцы - однако недостаток научных данных означает, что такой перенос не
может быть исключен.
Последствия могут быть очень серьезными, особенно в случае переноса генов
устойчивости к антибиотикам. Многие ГМ культуры содержат ген устойчивости
к антибиотикам (включая канамицин, неомицин, ампициллин, стрептомицин и
спектиномицин) в качестве «генов-маркеров» для установления факта
успешности процесса генетической модификации. Если эти гены будут
перенесены в геном болезнетворных микроорганизмов, то антибиотикотерапия
окажется слабоэффективной или неэффективной. Это может произойти в случае
встраивания генов в геном микроорганизмов, обитающих в почве или в
кишечнике животных, питающихся ГМ кормами, и последующего переноса в
геном болезнетворных бактерий. Если перенос генов от растений к бактериям довольно редкое явление, то обмен генами между микроорганизмами широко
распространен.
Такие антибиотики, как канамицин и неомицин, применяются нечасто, однако
ампициллин, стрептомицин и спектиномицин широко используются в медицине.
Кроме того, стрептомицин является важным средством контроля туберкулеза в
Индии (в России стрептомицин также широко применяется для лечения
туберкулеза - примеч. перев.). Гены устойчивости к антибиотикам являются
маркерами, не имеют никакого функционального значения для растения и могли
бы быть удалены на дальнейших стадиях процесса генетической модификации,
однако это отсрочило бы коммерческое внедрение ГМ культур. Некоторые
медицинские организации, и среди них - Британская Медицинская Ассоциация,
призвали к запрету на использование маркерных генов устойчивости к
антибиотикам17.
Единственное решение - предотвращение
В последнее время становится очевидным, что проблему генетичекого
загрязнения невозможно контролировать. Чем шире будут выращиваться ГМ
культуры, тем больше риск. В Канаде, например, проблема ГМ сорняков,
устойчивых к различным гербицидам, появилась уже через пять лет после
начала коммерческого выращивания. Это привело к перспективам увеличения
использования опасных химикатов с целью уничтожения таких растений.
Другой пример - заражение пищевых продуктов разновидностью ГМ кукурузы
под названием СтарЛинк производства компании Авентис. В 2000 г. СтарЛинк
был обнаружен в США в составе пищевых продуктов, хотя он был разрешен к
использованию только в качестве кормов для животных, но не в пищевых
продуктах, так как имеются свидетельства об аллергенных для человека
свойствах данного ГМ сорта18,19. Оказалось, что заражение было обусловлено
сочетанием двух факторов. Во-первых, после сбора урожая не была проведена
сегрегация между СтарЛинком и традиционной кукурузой. Во-вторых,
произошла контаминация традиционных сортов в результате перекрестного
опыления с ГМ кукурузой, так как фермеры не были предупреждены о такой
возможности и не соблюдали разделяющую дистанцию между полями.
Несмотря на то, что семена ГМ культур продаются фермерским хозяйствам
только в течение последних шести лет, уже имеются многочисленные
свидетельства генетической контаминации. Ветер и насекомые обеспечивают
перенос пыльцы на многие километры, фермеры не всегда следуют инструкциям
по выращиванию, растения и микроорганизмы функционируют и размножаются.
По этим причинам, и по причине возможности причинения невосполнимого
ущерба окружающей среде и природному биоразнообразию, Гринпис выступает
против высвобождения в окружающую среду любых генетически
модифицированных организмов.
Литература:
1 Eber, F., Chèvre, A-M., Baranger, A., Vallee, P., Tanguy, X. & Renard, M. (1994)
Spontaneous hybridisation between a male-sterile oilseed rape and two weeds. Theoretical
and Applied Genetics 88: 362-368.
2 Lefol, E., Danielou, V., Darmency, H., Boucher, F., Maillet, J. & Renard, M. (1995)
Gene dispersal from transgenic crops. I. Growth of interspecific hybrids between
oilseed rape and the wild hoary mustard. Journal of Applied Ecology 32: 803-808.
3 GhoshDastidar, N. & Varma, N.S. (1999) A study of intercrossing between transgenic
B.juncea and other related species. Proceeding of the 10th International Rapeseed
Congress, Canberra, Australia. Available on www.regional.org.au/au/gcirc/4/244.htm.
4 Spencer, L.J. & Snow, A.A. (2001) Fecundity of transgenic wild-crop hybrids of Cucurbita
pepo (Cucurbitaceae): implications for crop-to-wild gene flow. Heredity 86: 694-702.
5 Snow, A.A., Andersen, B. & Bagger Jorgensen, R. (1999) Costs of transgenic
herbicide resistance introgressed from Brassica napus into weedy B.napa. Molecular
Ecology 8: 605-615.
6 Hokanson, S.C., Grumet, R. & Hancock, J.F. (1997) Effect of border rows and trap/donor
ratios on pollen-mediated gene movement. Ecological Applications 7: 1075-1081.
7 Written submission from Advanta Seeds UK to the House of Commons Agriculture Select
Committee, 10th July 2000.
8 Timmons, A.M., Charters, Y.M., Crawford, J.W., Burn, D., Scott, S.E., Dubbels, S.J.,
Wilson, N.J., Robertson, A., O’Brien, E.T., Squire, G.R. & Wilkinson, M.J. (1996) Risks
from transgenic crops. Nature 380: 487.
9 Timmons, A.M., O’Brien, E.T., Charters, Y.M., Dubbels, S.J. & Wilkinson, M.J. (1995)
Assessing the risks of wind pollination from fields of genetically modified Brassica napus
ssp. olifera. Euphytica 85: 417-423.
10 Quist, D. & Chapela, I.H. (2001) Transgenic DNA introgressed into traditional maize
landraces in Oaxaca, Mexico. Nature 414: 541-543.
11 Bees, honey and genetically modified crops. Friends of the Earth Briefing, September
1999. www.foe.co.uk.
12 Eurobarometer 55.2: Europeans, science and technology, December 2001. DirectorateGeneral for Research. -http://europa.eu.int/comm/research/press/2001/pr0612en.html.
13 Simpson, E.C., Norris, C.E., Law, J.R., Thomas, J.E. & Sweet, J.B. (1999) Gene flow
in genetically modified herbicide tolerant oilseed rape (Brassica napus) in the UK. 1999
BCPC Symposium Proceedings No. 72: Gene Flow and Agriculture: Relevance for
Transgenic Crops, pp 75-81.
14 Hall, L., Topinka, K., Huffman, J., Davis, L. & Good, A. (2000) Pollen flow between
herbicide-resistant Brassica napus is the cause of multiple-resistant B.napus
volunteers. Weed Science 48: 688-694.
15 Orsen, J. (2002) Gene-stacking in herbicide-tolerant oilseed rape: lessons from the North
American experience. English Nature Research Report Number 443. English Nature:
Peterborough. Available on www.english-nature.org.uk.
16 Nielsen, K.M., Bones, A.M., Smalla, K. & van Elas, J.D. (1998) Horizontal gene transfer
from transgenic plants to terrestrial bacteria – a rare
event? FEMS Microbiology Reviews 22: 79-103.
17 BMA (1999) The impact of genetic modification on agriculture, food and health.
An interim statement. British Medical Association: London.
18 Biotech Critics Cite Unapproved Corn in Taco Shells. Washington Post, September 18th
2000.