Проверка на вредность

Мировой продовольственный кризис разгорается. Неудивительно, что интерес к трансгенным сельскохозяйственным культурам, которые всегда считались дешевой пищей для бедных, растет как на дрожжах.

Еще бы: "вставки" генов придают растениям новые свойства, очень полезные для сельхозпроизводителя. С их помощью можно быстро увеличить производство продуктов, которых так не хватает. К примеру, ген медузы, добавленный в геном картофеля, сделал новую культуру морозоустойчивой. А с помощью "вставок" генов бактерий, которые отвечают за выработку белков, токсичных для определенных насекомых, можно получить кукурузу, сою, свеклу, томаты, несъедобные для вредителей или нечувствительные к гербицидам. Выгода очевидна.

Сейчас более 100 миллионов гектаров в мире уже засеяно генно-модифицированными растениями: соей, кукурузой, хлопчатником... Однако многих волнует вопрос: не создаст ли себе человечество вместе с трансгенными культурами новую головную боль, выпустив джинна из бутылки?

До сих пор, обсуждая его, ученые зачастую использовали лишь умозрительные аргументы. Впрочем, похоже, вскоре разговор пойдет совсем по-другому. Российский научный проект, который через Международный научно-технический центр выполняется по заказу Агентства по защите окружающей среды США, рассчитан на то, чтобы создать объективные методики оценки возможных экологических рисков, связанных с применением чудо-растений.

"Мы постараемся выработать по возможности простые, надежные и объективные критерии проверки экологической безопасности трансгенных культур и создадим для этого унифицированные тест-системы", - говорит координатор проекта, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского центра токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов Анатолий Марченко. Проект объединяет ученых разных специальностей - все они привнесут в программу свои наработки.

Специалисты Всероссийского НИИ фитопатологии, участвующие в новой программе, уже восемь лет занимаются изучением генно-модифицированных растений. Сначала исследователи проверили эффективность трансгенных культур, год за годом методично высаживая их в грунт на опытном участке и возделывая в соответствии с рекомендациями фирм-производителей. Довольно скоро выяснилось, что их урожайность не так уж сильно превосходила обычную - в среднем в полтора раза. К тому же после нескольких лет применения трансгенных растений на одной и той же экспериментальной делянке урожаи начинали падать. "Так что представления о том, что с помощью модификации генов можно добиться небывалых урожаев, пока не оправдываются", - делает вывод заведующий отделом гербологии Всероссийского НИИ фитопатологии академик Россельхозакадемии Юрий Спиридонов. - В среднем в мире с помощью генно-модифицированных культур удается увеличить урожаи лишь на 20 процентов".

Впрочем, и эти двадцать процентов могут оказаться спасительными. Особенно для российского сельского хозяйства с его низкой урожайностью. Подсчитано, что приблизительно 37-40 процентов суммарного ущерба урожаю из-за плохой агротехники наносят сорняки и еще 30 процентов - вредители и болезни. Так что соблазн разом разделаться с этими проблемами, высадив чудо-растения, не требующие тщательного ухода, у многих велик. Впрочем, специалисты часто сравнивают трансгенные растения с антибиотиками, которые не только спасли человечество от многих инфекций, но и стали причиной возникновения микроорганизмов, устойчивых к лекарствам. Многолетние наблюдения ученых над генно-модифицированными растениями свидетельствуют, что нечто подобное вполне может случиться и с сообществом почвенных микроорганизмов.

Чтобы проверить эти предположения, трансгенные растения будут выращивать в фитотроне Всероссийского НИИ фитопатологии - там в лаборатории искусственного климата можно создать практически любые условия среды. Специальная коллекция почв из разных мест России позволит подобрать сразу несколько типичных для нашей страны видов грунта. В закрытых камерах, где выращивают растения, можно будет отрегулировать влажность и температуру воздуха, режим освещения, продолжительность дня и ночи. "Так мы быстро пройдем различные сценарии развития растений в самых разнообразных условиях, перепробуем десятки вариантов климата, состава почвы, влияния самых разных антропогенных факторов, - говорит Юрий Спиридонов. - И только потом, накопив экспериментальные данные и построив гипотезы, будем проверять их в открытом грунте, на опытном поле".

Прежде всего ученые проверят, не нарушают ли трансгенные растения состав микроорганизмов в почве. Изучат фотосинтез и дыхание листьев - отработанные методики для этого уже есть. Почему это необходимо? "Обычно создатели трансгенных культур утверждают, что генная "вставка" направлена всего лишь на один какой-то фактор, - говорит Спиридонов. - Биологи уже доказали, что это не так. Один и тот же ген контролирует сразу несколько процессов в жизни растения. Наша задача как раз и состоит в том, чтобы выяснить, не принесут ли изменения этих процессов беды в дальнейшем". Опыт работы с трансгенными культурами уже заставил ученых поставить некоторые вопросы, ответить на которые они надеются в ходе нового проекта. Например, исследователям приходилось изучать сорт картофеля с модификацией гена, которая позволяет растению стать несъедобным для колорадского жука. По их данным, картофель с измененным геном действительно хорошо сопротивлялся набегам жука, однако выяснилось, что он гораздо больше подвержен гниению при хранении, чем обычный картофель из контрольной партии. Значит, в нем не только содержался белок, токсичный для колорадского жука, но и какие-то обменные процессы были изменены. "Даже по внешнему виду такой картофель отличается от обычного - у него более интенсивная окраска клубней, - говорит Спиридонов. - Это, в частности, свидетельствует о том, что у этого растения активнее проходит азотный обмен".

Проверяя 45 видов микроорганизмов из почвы, в которой росли генно-модифицированные растения, ученые заметили, что с течением времени, после многолетних посадок, в ней постепенно изменяется состав бактерий, влияющих на образование доступных для растения форм азота. Как считают исследователи, возможно, именно это обстоятельство является причиной постепенного падения урожайности трансгенных культур. Ученые проверят и эту гипотезу. "Кроме того, очень слабо изучены и болезни растений, - считает Спиридонов. - Например, специалисты раньше обращали мало внимания на бактериальные возбудители. Они в основном боролись с болезнетворными грибами. Но при изменении биоценоза могут проснуться такие бактерии, которые раньше никогда не проявляли себя, и мы столкнемся с новыми инфекциями растений".

Еще одна серьезная опасность, о которой предупреждают ученые, связана с тем, что у растений, подвергшихся генной модификации, существуют близкие родственники - сорняки. Например, сельскохозяйственной культуре рапсу сродни обычная сурепка. Рядом с культурной соей частенько растет дикий вид, который и за сою-то принять трудно. Перенос пыльцы с одного растения на другое может вызвать к жизни новую разновидность трансгенных сорняков. К чему это приведет, пока трудно предсказать. Хорошо еще, если сорняки-мутанты окажутся только устойчивыми к гербицидам или несъедобными для вредителей... Другой вопрос, на который предстоит ответить ученым, такой: не окажется ли токсичный белок, содержащийся в трансгенных растениях, опасным для пчел, дождевых червей, мелких грызунов? Что случится, если он попадет в почвенные воды? Не пострадают ли от него обитатели водоемов? В НИЦ токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов уже разработаны тест-системы, позволяющие провести все нужные проверки. Исследователи используют в экспериментах специальные линии животных. Однако основную опасность для живности, обитающей на полях, ученые видят в появлении насекомых-мутантов, адаптированных к постоянному действию токсинов, содержащихся в трансгенных растениях. "Если высаживать эти культуры в почву постоянно, со временем можно получить устойчивую популяцию таких вредителей - колорадских жуков или мотыльков. Конечно, исходя из подобных фактов, нужно сделать прогноз развития событий, - говорит Анатолий Марченко. - Этим в нашем проекте займется специальная группа математиков".

Ученые собираются исследовать устойчивость экологических систем с помощью математических моделей - это поможет понять, будет ли нанесен природе непоправимый вред. "Мы будем использовать несколько классов уравнений, - говорит заведующий лабораторией биофизики возбудимых сред Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Александр Медвинский. - В частности, это уравнения типа "реакция-диффузия". Примерно так же описывают распространение инфекций, передачу нервного импульса по волокнам". Например, сейчас математики уже пытаются просчитать модели развития ситуации в случае, если насекомые, устойчивые к токсинам, содержащимся в трансгенных растениях, все же появятся. "Проблема состоит не только в том, что урожаи растений с измененным геном в этом случае будут падать, - считает Медвинский. - Главная опасность состоит в том, что динамика такой системы оказывается плохо предсказуемой, в ней появляется "динамический хаос": режим, при котором малейшее изменение среды может приводить к неожиданным последствиям". На практике это означает, что спрогнозировать то, как поведет себя экосистема, зачастую будет можно только на короткий срок - год или два. Впрочем, математики не исключают, что ситуация будет развиваться и по более драматичному сценарию. Это произойдет в случае, если окажется, что несколько режимов в экосистеме сосуществуют одновременно - например, хаос и регулярный режим. "То, в какой из них выйдет система, определяется структурой границ притяжения к каждому из этих режимов, - говорит Медвинский. - В некоторых случаях, по крайней мере в математических моделях, оказывается, что эта структура является фрактальной. А значит, малейшее изменение среды, даже простой шум или щелчок, способно перебросить систему из одного режима в другой, и предсказать, как она поведет себя даже в следующий момент, просто невозможно".

О том, что сценарии математиков совсем не пустые фантазии, говорит тот факт, что в США, где до 20 процентов посевных площадей занято трансгенными культурами, власти уже давно заставляют фермеров оставлять рядом с ними поля, засеянные обычными растениями. Это делается для того, чтобы создать приток "свежих" насекомых, не знакомых с токсинами белков, определяющихся генными "вставками". Биологи выяснили, что при скрещивании их с насекомыми-мутантами должно появиться "нормальное" потомство. Так что экологическая опасность от введения трансгенных культур признается вполне реальной и разработана стратегия борьбы с ней. "Другая стратегия заключается в том, чтобы создавать растения, у которых токсичность для насекомых кодируется не одним, а сразу несколькими генами: считается, что в этом случае возникновение насекомых-мутантов начнется не сразу, - говорит Медвинский. - Однако, по нашим прикидкам, все, чего можно добиться с помощью таких ухищрений, - это оттянуть наступление роковых последствий лет на 100".

Сто лет - срок немалый для того, чтобы просчитать сценарии развития событий и заранее принять меры. Впрочем, если учесть, что первые сорта трансгенных растений создавались десятилетиями, а сейчас это время сократилось до трех лет, становится ясно, что ученые должны поторопиться с разработкой методики объективных оценок. Слишком велик соблазн быстро решить продовольственную проблему, понаделав чудо-растений. И слишком большие деньги за этим стоят.

Источник : www.itogi.ru ( Алла Астахова )

Комментарии: (0)

Пока комментариев нет, вы можете стать первым!