Генно-инженерная технология

Следует отметить, что если с 1996 по 1999 гг. прирост посевных площадей под трансгенным культурам составлял ежегодно более 40%, то после 2000 г. он не превышал 20%.

В 2000 году рынок генетически модифицированных продуктов составлял 3.0 млрд. долл. США, в 2001 г. – 3.8 млрд. долларов. В 2002 он увеличился до 4.25 млрд. долларов, а в 2005г. – 5.25 млрд. долларов.

В 2007 г., число стран, выращивающих генетически модифицированные культуры, увеличилось до 23. Более 90 % всех посевных площадей под трансгенные культуры приходится на пяти странах: США, Аргентина, Канада, Бразилия, Китай (табл. 2)

Площади возделывания трансгенных культур в странах лидерах производство ГМО (млн. га).

Основными видами трансгенных культур, возделываемых в промышленных объемах, являются соя, кукуруза, хлопчатник, рапс, а также папайя и тыквенные культуры (таблица 3).

С 1996 г. по 2006г. в ЕС для употребления в пищу человеку одобрены 20 линий ГМ – культур: 1 линия сои «Монсанто»; 7 линий рапса «Байер кропсайнес», «Монсанто», 10 линий кукурузы «Байер Кропсайнес», «Монсанто», «Сингента», «Дюпон»; 2 линии хлопчатника «Монсанто», и 1 микроорганизм от компании F. Hoffman La Roche. На корм скоту в ЕС разрешено использовать 11 линий ГМ – культур: 1 линию сои «Монсанто»; 3 линии рапса «Байер Кропсайнес», «Монсанто»; 7 линий кукурузы «Байер Кропсайнес», «Монсанто», «Сингента», «Дюпон», «Доу Агросайенсис».

С 1994 г. по 2006г. в США для употребления в пищу человеку одобрены 114 линий ГМ – культур [4].

Площади возделывания трансгенных культур в мире (млн. га)

В Китае доминантной трансгенной культурой является хлопчатник; в Канаде – рапс. Сегодня доминирующими производителями трансгенного фуражного и продовольственного зерна являются только США и Аргентина.

По данным на 2007 год все возделыванные трансгенные культуры можно разделить по видам генетических модификаций:

- Устойчивость к гербицидам(69%);

- Устойчивость к насекомым(19%);

-Устойчивость к гербицидам и насекомым(12%);

-Устойчивость к вирусам и др.(<1%);

Самым важным аспектом рынка продуктов трансгенного растениеводства является негативное отношение общественности к генетически модифицированным продуктам. В настоящее время произошло разделение рынка продовольственного сырья на генетически модифицированные культуры и «обычные» генетически не модифицированные. Инициатором разделения явились японские импортеры.

Другим серьезным вызовом трансгенным продуктам является рынок натуральных экологически безопасных продуктов питания или, как их принято называть в англоязычных странах, органическая пища (Organic food). В США рынок генетически модифицированных продуктов за последние 10 лет демонстрировал ежегодный прирост 20 – 25% [2].

2.2 Развитие ГМО в России

На Российском рынке ГМ-продукция появилась в 90-е годы. На 01.01.08 г. в Российской Федерации прошли полный цикл всех необходимых исследований и разрешены для использования в пищевой промышленности и реализации населению 16 видов продовольственного сырья (7 линий кукурузы, 3 линии сои, 4 линии картофеля, линия риса и сахарной свеклы) из генетически модифицированных источников, 5 видов генетически модифицированных микроорганизмов. [16]

Вроде бы разрешенных сортов немного, но добавляются они во многие продукты. ГМ-компоненты встречаются и в хлебобулочных изделиях, и в мясных, и в молочных продуктах. Много их и в детском питании, особенно для самых маленьких. Наиболее распространенной добавкой является ГМ-соя, устойчивая к гербициду раундапу (линия 40.3.2).

Комиссия Государственной экологической экспертизы по оценке безопасности ГМ-культур, работающая в рамках закона РФ «Об экологической экспертизе», не признала ни одну из представленных для утверждения линий безопасной. Членами этой комиссии являются представители трех основных российских академий: РАН, РАМН и РАСХН. Благодаря этому в России выращивание ГМ-культур официально запрещено, а вот импорт ГМ-продуктов почему-то разрешен. Сейчас в стране много продуктов, которые содержат ГМ-компоненты, но все они без соответствующих маркировок, несмотря на подписанное В.В.Путиным в конце 2005г. «Дополнение …» к закону о защите прав потребителей об обязательной маркировке ГМ-компонентов. Проводимая проверка Институтом питания РАМН не соответствовала Методическим Указаниям по проверке ГМО, подписанным Г.Г.Онищенко, а в некоторых случаях полученные данные полностью расходились с выводам. Так, при экспериментальной проверке на крысах сортов американского ГМ-картофеля Институтом питания у животных наблюдались серьезные морфологические изменения в печени, почках, толстой кишке; понижение гемоглобина; усиление диуреза; изменение массы сердца и предстательной железы. В научной литературе появились статьи о взаимосвязи ГМО с онкологий. Возможно, что увеличение в последнее время в России числа онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта, особенно прямой кишки (Медицинское информационное агентство, 2003), связано с использованием ГМ-продуктов.

Действие ГМ-продуктов на человека совершенно не изучено, последствия непредсказуемы. В нашей стране по непонятным причинам практически не проводятся научные и клинические исследования влияния ГМО на животных и человека. Попытки провести такие исследования наталкиваются на огромное сопротивление.

Проведенная элементарная проверка влияния ГМ-сои, устойчивой к гербициду раундапу (линия 40.3.2), на потомство лабораторных крыс показала повышенную смертность крысят первого поколения, недоразвитость выживших крысят, патологические изменения в органах и отсутствие второго поколения (Ермакова, 2006, Ermakova, 2006, 2007).

Несмотря на протесты со стороны потребителей Роспотребнадзор в 2008г перерегистрировал четыре ГМ-культуры (три сорта сои и один сорт кукурузы), срок действия сертификатов на которые истек в конце 2007 года.

К счастью есть и позитивные сдвиги. Так, ряд городов России объявил себя зонами, свободных от ГМО. С 1 апреля в стране введена обязательная маркировка продуктов, содержащих более 0,9% ГМО от ингредиента. В Москве и других городах России организованы лаборатории для населения страны по проверке семян и продуктов питания на наличие ГМ-компонентов. [3].

2.3 Возникновение и смысл термина «зоны свободные от ГМО»

Официально «зона, свободная от ГМО» впервые прозвучало в 1998 г. в заявлении британского отделения Партии природного закона. 28 сентября 1998г. партия призвала власти графств Великобритании к созданию ЗСГМО. Это понятие включало в себя запрет на выращивание ГМ – культур на всех землях, которыми владеет совет графства, а также запрет на использование ГМ – ингредиентов, в продуктах питания во всех государственных учреждениях, включая школы медицинские учреждения, дома престарелых.

До сих пор нет четкого определения термина ЗСГМО. Как, правило, под «зоной, свободной от ГМО» принято понимать любую территориальную единицу, организацию или сообщество, главы которых при согласовании с их жителями или членами принимают решение об от выращивания, и/или от распространения, или потребления ГМ семян, культур, продуктов и создают систему контроля за исполнением этого решения.

Стоит отметить, что термин «свободен от ГМО» может оказаться не совсем корректным, так как создание ЗСГМО не гарантирует полного отсутствия трансгенов на данной территории. Это происходит, потому что закон распространяется только на государственные земли, фермеры же при желании могут выращивать ГМ - культуры.

Основные европейские аргументы в пользу создания ЗСГМО описаны в докладе «Сейчас или никогда» международной организации «Друзья земли». В ней подчеркивается, что, приняв решение об отказе от ГМО:

- местные власти получают возможность избежать практических трудностей, связанных с совместным выращиванием ГМО и традиционных культур, а также избежать возможных затрат;

- участники продовольственного рынка – от фермеров до производителей продуктов питания и дистрибьютеров – смогут сохранить свою репутацию и повысить качество продукции;

- общество получит уверенность, что власти заботятся об окружающей среде и его благополучии, и реальную возможность покупать продукты не содержащие ГМО.

На данном этапе создания ЗСГМО дает возможность фермерам, не желающим выращивать ГМ – культуры, гарантировать, что их продукция не содержит случайных трансгенов с соседних полей. Такие фермеры могут рассчитывать на долгосрочную поддержку местных властей, которые все больше стремятся быть независимыми от транснациональной экономики. Одним из последних примеров в этом смысле является итальянская провинция Лацио. В октябре 2006 года там принят закон, согласно которому местным компаниям, выращивающим ГМ – культуры, будет отказано в предоставлении финансовой поддержки на региональном уровне, также компании будут обязаны вернуть все полученные раннее от региона деньги.

Юридической основой для создания ЗСГМО а Европе является декларация фермеров, местных властей или другого собственника земельных участков, а также организаций или сообществ[4].

2.4 Преимущества и недостатки получения трансгенных организмов

Едва ли в научном мире существует более животрепещущий предмет спора, чем вопрос использования генетически модифицированных организмов (ГМО). Причем, споры эти ведутся еще с начала 1970-х годов, как только была открыта технология рекомбинантных ДНК, позволившая получать организмы с инородными генами. Ученые в то время сразу же сообщили, что человек впервые получил полную власть над природой — создание абсолютно новых живых существ. Возможности открылись просто фантастические: лечение болезней, избавление мира от угрозы голода, выращивание культурных растений в сложных условиях и даже клонирование. Однако использовать на практике эти технологии начали лишь в середине 80-х с выпуска специализированных семян, из которых вырастали растения с улучшенными свойствами. В генный ряд картофеля «добавили» ген скорпиона, после его перестал есть колорадский жук, а в томаты и клубнику внедрили ген полярной камбалы — эти культуры перестали боятся морозов. Поработали ученые и над основными сельхозкультурами: кукурузой, пшеницей, соей, хлопком и рисом. После изменения генов они стали, устойчивыми к сорнякам, а, значит, перестали нуждаться в различного рода гербицидах, фунгицидах и прочей химии, соответственно, себестоимость продукции из таких растений упала в разы. Перспектива — полное избавление землян от голода, а сегодня, по подсчетам ООН, 950 миллионов людей во всем мире недоедают.

Однако против ГМО-продукции еще в середине 90-х началась самая настоящая информационная война — трансгены обвиняют не только во вреде для здоровья, но и предсказывают возможную экологическую катастрофу, связанную с их использованием [7].

Среди основных плюсов ГМО стоит выделить следующие (табл.5)

- Борьба с вредителями сельскохозяйственных культур. Потери урожая от насекомых-вредителей могут быть огромны, и как результат это приводит к разрушительным финансовым потерям для фермеров и голоду в развивающихся странах. Фермеры обычно используют тонны пестицидов ежегодно. Потребители не хотят, есть пищу, которая была обработана пестицидами из-за потенциальной опасности для здоровья, а стоки сельскохозяйственных отходов от чрезмерного использования пестицидов и удобрений могут отравить воду и причинить вред окружающей среде.

Выращивание ГМО продуктов, такие как кукуруза B. t. может помочь устранить применение химических пестицидов и уменьшить стоимость урожая.

- Устойчивость к гербицидам. Для некоторых культур, удаление сорняков с помощью физических средств, таких как прополка, не рентабельно, поэтому фермеры часто распыляют большое количество различных гербицидов (химические вещества — убийцы сорняков), чтобы уничтожить сорняки. Это долговременный и дорогостоящий процесс, т. к. он требует осторожности, чтобы гербициды не вредили выращиваемым сельскохозяйственным культурам или окружающей среде.

Создание сельскохозяйственных культур с помощью генной инженерии, устойчивых к одному очень мощному гербициду может помочь предотвратить нанесение ущерба окружающей среде за счет сокращения количества необходимых гербицидов. Например, «Monsanto» создала линию генетически модифицированных соевых бобов, устойчивых к гербициду Roundup. Фермеру выращивающему эти соевые бобы, теперь требуется только одна обработка гербицидом вместо нескольких, что ведет к снижению производственных затрат и количества опасных сельскохозяйственных отходов.

- Устойчивость к болезням. Есть много вирусов, грибков и бактерий, которые вызывают болезни растений. Ученые биологи работают над созданием растений с устойчивостью к этим болезням, внедренной генной инженерией.

- Устойчивость к холоду. Неожиданный мороз может уничтожить чувствительные саженцы. Ген-антифриз от холода, извлеченный из рыбы, был внедрен в растения, такие, как табак и картофель. С помощью гена-антифриза, эти растения способны переносить низкие температуры, которые обычно убивают неизмененные саженцы.

- Засухоустойчивость и устойчивость к соли. По мере того, как население мира растет и все больше земли используется для жилья, а не для производства продуктов питания, фермеры вынуждены выращивать сельскохозяйственные культуры в местах, ранее не подходящих для выращивания растений.

Создание растений, которые могут выдержать длительные периоды засухи или высокое содержание соли в почве и подземных водах поможет людям в выращивании зерновых культур в ранее «негостеприимных» местах.

- Качество питания. Плохое питание является общей тенденцией в странах третьего мира, где обнищавшие народы полагаются на одну сельскохозяйственную культуру, например, рис, как на основной продукт питания. Однако, рис не содержит достаточного количества всех необходимых питательных веществ. Генетически модифицированный рис может содержать дополнительные витамины и минералы, и за счет этого недостаток питательных веществ может быть скомпенсирован.

Например, слепота из-за дефицита витамина А является распространенной проблемой в странах третьего мира. Исследователи из Швейцарского федерального технологического института ботаники создали линию «золотого» риса, который содержит необычайно высокое количество бета-каротина (витамина А). Поскольку этот рис был профинансирован некоммерческой организацией Rockefeller Foundation, институт надеется обеспечить бесплатные поставки зерна «золотого» риса в любую страну третьего мира, которая обратится с такой просьбой. В планах ученых — разработка золотого риса, в котором будет также увеличено содержание железа.

в Европе, и поэтому этот питательный рис не сможет попасть на рынок.

- Фармацевтика. Лекарственные средства и вакцины часто являются дорогостоящими для производства, а иногда и требуют особых условий хранения, и не доступны в странах третьего мира.

Исследователи работают над созданием съедобных вакцин в помидорах и картофеле. Эти вакцины будет гораздо легче транспортировать и хранить, чем традиционные инъекционные вакцины.

- Фиторемедиация. Не все ГМО растения выращиваются в качестве сельскохозяйственных культур. Загрязнение почв и грунтовых вод по-прежнему является проблемой во всех частях мира.

Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя [17].

Растения, такие как тополь были модифицированы с помощью генной инженерии для очистки загрязненной тяжелыми металлами почвы [11].

Несколько ведущих американских ученых, первым из которых поставил свою подпись Пол Берг, опубликовали в журнале "Сайенс" письмо, в котором призвали остановить работы по генной инженерии, до тех пор, пока не будут выработаны правила техники безопасности обращения с трансгенными организмами [9], которые, как полагалось, могут, помимо воли исследователей, иметь свойства, опасные для человека и среды его обитания.

Кроме опасений биологического характера, стали высказываться опасения нравственные, этические, философские и религиозные[10].

Стоит также отметить экономическую проблему, связанную с ГМ – культурами, а именно монополизацию рынка. Международные компании, в которых в настоящее время сосредоточена основная часть работ по генетической инженерии, стремятся к монопольному контролю за рынком генетически модифицированных сортов, а следовательно, и за рынком продовольствия. Так фирма «Monsanto» владеет 94% всех трансгенных растений, выращиваемых в мире. Монополизация в области биологического бизнеса, в том числе собственности на трансгенные сорта (эксклюзивные права на сою как культуру, семена и разновидности этого растения; создание частных банков генов и так далее), при котором получение прибыли является самодовлеющим фактором, может иметь крайне отрицательные последствия для всего мирового сообщества.

В общем же можно выделить следующие риски производства генетически модифицированных продуктов (табл. 4)

Среди представленных рисков можно выделить следующие:

- Опасность объединения видового состава и сортамента сельскохозяйственных культур. Одним из неприятных последствий широкого распространения ГМ – культур может стать сокращение генетического разнообразия не только дикорастущих, но и культурных растений на нашей планете;

- Термальные технологии. При посеве семян с признаками «термальности» удается получить лишь одно поколение растений, дающих хозяйственно полноценный товарный урожай; семена (плоды) последних оказываются либо невсхожими, либо погибают сразу после всходов.

- Вертикальный перенос генов реализуется посредством перекрестного опыления и половой гибридизации трансгенных растений и их сородичей. Реальная возможность такого переноса генов к дикорастущим сородичам будут способствовать увеличению селективных преимуществ сорных растений.

- Горизонтальный перенос трансгенов. Считается что существует реальная опасность спонтанного распространения селективных и маркерных генов (трансгенные растения – вектор-переносчик – эукариотный организм - реципиент) в популяции патогенных микроорганизмов посредством их спонтанного переноса от трансгенных растений.

- Встраивание трансгена может приводить к нежелательным воздействиям на геном организма. Встраивание трансгена также может нарушить первичную структуру какого – либо хозяйственного гена и, тем самым вызвать его инактивацию. В последствии это может привести к мутации.

Табл.4 Риски связанные с получением ГМ – культур

- Трансген может приводить к незапланированным изменениям метаболизма клетки. Некоторые ключевые ферменты обладают широкой субстратной специфичностью. Поэтому предполагается, что введение трансгенов может привести к появлению в клетке веществ, которые могут стать подходящими субстратами для мало специфичных ферментных систем, а также к реактивации метаболических путей, потерявших в процессе эволюции свое значение для поддержания жизнедеятельности организма.

- Проблемы безопасности селективных и маркерных генов. Селективные и маркерные гены представляют собой важный молекулярный инструмент для отбора клеток, содержащих целевой ген и для анализа его экспрессии полученных таким образом трансгенных растений. Опасения могут вызывать: токсичность ДНК селективного или маркерного гена; токсичность белкового продукта; возможность переноса к патогенным микроорганизмам.

В целом существует два подхода к оценке потенциального риска генетически модифицированных организмов. Первый подход основан на оценке того, насколько опасен непосредственно целевой продукт (или результат) генетической модификации. И не важно, каким именно методом создана генетическая модификация: традиционной селекцией скрещиваниями или генной инженерией. При этом принципиально, что если продукт генетической модификации сам по себе безопасен и если рецепторный организм исходно полагается безопасным, то вероятность , что из – за данной генетической модификации организм может стать опасным, не рассматривается вообще (игнорируется). Такой подход в оценке риска называется «ориентированным на продукт» генетической модификации.

Второй подход основан на всесторонней оценке того, не приобрел ли исходно безопасный реципиентный организм в процессе генетической модификации каких – либо потенциально опасных свойств. Этот подход принято называть «ориентированными на процесс»[2].

Отмеченные выше факты неблагоприятного воздействия трансгенов на организм человека и животных не свидетельствуют о порочности технологии создания ГМО как таковых. Стоит обратить внимание на актуальность проблемы анализа пищевых и прочих рисков использования ГМО, на необходимость выработки норм экспертизы и тестирования новых сортов, с учетом уже известных рисков и постоянному жесткому контролю ГМО по исходным, не модифицированным сортам. Безусловно, оценка таких рисков всегда будет относительна – любые употребляемые нами продукты питания способны осуществлять разнообразные воздействия на организм, а в процессе производства любой пищевой продукции происходит вмешательство человека в окружающую природу. Имеющиеся данные [12],[13] показывают, что есть уже немало доказанных случаев реальных пищевых рисков, связанных с использованием генетически модифицированных организмов по сравнению с исходными организмами. Однако в условиях монополизации и производства семенного материала, и его экспертизы одной или несколькими крупными биотехнологическими корпорациями трудно ожидать объективных оценок этих рисков. В результате, проблема «регуляции рисков» может превратиться в проблему «рисков регуляции»

2.5 Альтернатива использованию ГМО

Альтернатива использованию ГМО – органическое земледелие. Основные принципы органического земледелия просты. Во-первых, землю нужно рыхлить не глубже 5 см, а не копать и пахать. Земля - это живой организм. Ученые убедительно доказали, что глубокая вспашка и перекопка подавляет активность червей и микроорганизмов, разрушает структуру почвы, снижает её плодородие. При глубокой вспашке и перекопке почва насыщается кислородом, что побуждает почвенные бактерии перерабытывать гумус в минеральные элементы, доступные для растений. Это обеспечивает высокие урожаи на вспаханных целинных землях. Но только первые 2-3 года! А потом количество гумуса стремительно падает, урожаи снижаются, слабнет иммунитет растений, распространяются вредители и болезни.

Второй, основной принцип органического земледелия - это мульчирование. Мульча - это все, чем укрыта почва: сено, солома, листья, опилки или просто подрезанные плоскорезом сорняки. В природе нет чёрной земли, она всегда прикрыта листвой или травой. Обнаженная, незащищенная почва перегревается на солнце и очень быстро испаряет влагу, после дождей превращается в грязь и перестает дышать, переохлаждается при заморозках, подвергается эрозии. Мульча защищает землю, создаёт благоприятные условия для червей и микроорганизмов, а со временем превращается в гумус.

Наконец, землю надо оживлять, подкармливая червей и почвенные микроорганизмы. Проще всего для этого использовать "зелёное удобрение", растения-сидераты, которые успешно заменяют навоз, компост и минеральные удобрения. Неоценимую помощь в повышении плодородия почвы оказывают препараты эффективных микроорганизмов. Это полезные микробы и грибки, которые при внесении в почву активно размножаются, утилизируют органику, перерабатывают её в легкоусвояемую для растений форму, подавляют болезнетворные бактерии и грибки, фиксируют минеральные элементы. Тем самым достигается поразительный эффект ускорения роста растений, увеличения массы плодов и сроков их сохранности. Чего, собственно, и стремятся добиться учёные, создавая генетически модифицированные продукты [14]

Выводы

- Пропагандируемое спасение человечества от голода, как признала ООН [15], вряд ли может быть достигнуто с помощью ГМО. Вместо этого за внедрением ГМ-культур в сельское хозяйство многих стран просматриваются тенденции к монополизации ГМ-растений и подходящих к ним пестицидов, а также к замене видового многообразия ключевых сельскохозяйственных культур на 1-2 трансгенных;

- Есть опасность монополизации рынка ГМО, что может иметь крайне отрицательные последствия для всего мирового сообщества;

- Существует необходимость в поиске альтернатив использования ГМО;

- Мир разделился на два лагеря - сторонников и противников ГМО-революции, однако все последствия внедрения ГМО не могут предугадать ни те, ни другие. В этой связи не может не радовать тенденция, согласно которой люди и общественные организации все пристальнее следят за качеством потребляемых продуктов питания, в том числе и за их генетической чистотой;

ДНК (Дезоксирибонуклеи́новая кислота́) - один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

РНК (Рибонуклеи́новые кисло́ты) – нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин).

ГМО (Генети́чески модифици́рованный органи́зм) - живой организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии.

ЗСГМО – зона, свободная от ГМО.

ПЦР (Полимера́зная цепна́я реа́кция) - экспериментальный метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе).

ГИ (генная инженерия) - раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов

Список литературы

1) #"#">#"#">#"#">#"#">ГМО. Генно - модифицированные организмы http://a-est.info/index.php?option=com_content&view=article&id=117:2010-04-05-07-33-52&catid=35:2010-03-30-09-13-13&Itemid=67,

15) Виктория Копейкина, Biosafety.ru,

http://www.biosafety.ru/index.php?idp=23&idn=1589;

16) Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 31 декабря 2004 г. № 13 «Об усилении надзора за пищевыми продуктами, полученными из ГМИ»// Бюллетень нормативных и методических документов Госсанэпиднадзора, № 1. 2008 год.

17) Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярёв С.В. Сельскохозяйственная биотехнология, 1998 год;

Страницы: 1, 2