МИФ О ТРАНСГЕННОЙ УГРОЗЕ

Теоретически генетически модифицированные растения (ГМР) не могут не влиять на экологию нашей планеты. Прежде всего, нельзя исключить возможность того, что ГМР или технологии их выращивания будут нежелательно воздействовать на те организмы, на которые никакого влияния не предполагалось вовсе. Главной мишенью для критики экологической безопасности ГМР стали так называемые растения-пестициды, которые в результате генетической трансформации продуцируют токсичные вещества, уничтожающие тех или иных вредителей. Наиболее правомерно оценивать не абсолютный вред таких культур, а относительный - сравнить его с побочными эффектами применения ядохимикатов.

Преимущество белковых токсинов, продуцируемых ГМР, перед синтетическими пестицидами очевидно: большие и нестойкие молекулы белков не накапливаются в природе - быстро распадаются до аминокислот; кроме того, они более специфичны, то есть уничтожают только определен ных вредителей (бактерии, грибы, насекомые). Маленькие же молекулы пестицидов чаще поражают ни в чем не повинные организмы и из-за высокой химической стабильности могут проходить по пищевым цепям и накапливаться на их вершине. В общем, растениям-пестицидам по своей ядовитости далеко до ДДТ.

Преимущество ГМР перед ядохимикатами было со всей очевидностью доказано в "конфликте" бабочки-монарха и Вt-кукурузы. Бабочка-монарх (Danaus plexippus) привлекает всех любителей природы своей красотой. Ученые-энтомологи тоже любят ее за уникальное свойство - ежегодно по пути из Канады в Мексику монархи преодолевают около 4000 км. Никакая другая бабочка на такое не способна. Вt-кукуруза содержит ген Вt-токсина (о нем упоминалось ранее), встроенного в ДНК кукурузы для борьбы с кукурузным мотыльком, уничтожающим до 7% урожая кукурузы в мире (40 млн тонн). Агентство по охране окружающей среды США проверяло эту кукурузу и признало ее нетоксичной для всех организмов, кроме мотылька-вредителя.

Но в мае 1999 года в журнале "Nature" появилось короткое сообщение, что смертность личинок бабочки-монарха, питающихся листьями с пыльцой Вt-кукурузы, намного выше нормы. Авторы сделали вывод, что широкое распространение Bt-кукурузы приведет к исчезновению бабочки-монарха. СМИ быстро подхватили сенсацию, последствия были грандиозными: 10%-ное падение акций концерна "Мonsanto" (одного из главных производителей Bt-кукурузы), запрет на Bt-кукурузу в Европе и мораторий на ее дальнейшее выращивание в США. Монарх же стал символом движения за запрет ГМР. Газеты пестрели лозунгами типа: "Даже бабочек тошнит от генетически модифицированной пищи".

Ученые же начали широкомасштабное исследование этого вопроса. В сентябре 2001 года Национальная академия наук США обнародовала результаты двухлетних исследований ряда университетов США и Канады, проведенных под эгидой Министерства сельского хозяйства США. Заключение гласило, что пыльца Вt-кукурузы не опасна для личинок бабочки-монарха. А вот от широко применяемого на кукурузных полях цихалотрин- l-инсектицида численность их действительно сокращается.

Гринпис подал судебный иск, но Верховный суд США постановил, что у полезных насекомых больше шансов выжить на Bt-растениях, нежели когда поля обрабатываются пестицидами. Количество же применяемых инсектицидов в мире только из-за выращивания Вt-хлопка сократилось на 33 тысячи тонн. А всего в 2001 году в США выращивание трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и насекомым, позволило уменьшить использование ядохимикатов на 20,7 тысячи тонн. Все это положительно сказывается как на окружающей среде, так и на здоровье фермеров, а также улучшает биоразнообразие на полях.

Еще одной потенциальной угрозой биоразнообразию считают утечку генов из трансгенных растений - горизонтальную (в микроорганизмы) и вертикальную (в растения). Горизонтальный перенос генов (то есть вне системы родитель - потомство) уже упоминался ранее (перенос в патогенные бактерии). Теоретические модели и эксперименты показывают, что перенос ДНК из ГМР в микроорганизмы случается, если вообще имеет место, с очень маленькой вероятностью. Если бы это на самом деле происходило так быстро и просто, как считают оппоненты генной инженерии растений, то за миллионы лет эволюции гены всех организмов совершенно перемешались бы. В действительности же на сегодняшний день известно всего несколько случаев горизонтального переноса из растений в бактерии, и самый последний имел место более 10 млн лет назад.

Вертикальной утечкой генов называется перенос ДНК от родительского растения его потомкам. Этот перенос осуществляется через пыльцу при переопылении культурных растений (любых, не только трансгенных) с близкородственными культурными, сорными или дикорастущими видами. Такая утечка из сельскохозяйственных культур происходит постоянно, а началась она, когда человек занялся селекцией. Этот процесс идет и в обратном направлении, что, как правило, ухудшает свойства культурных растений. Какая же угроза может произойти от вертикальной утечки трансгенов?

Пищевая безопасность человечества под угрозой - с такими заявлениями выступили представители экологических организаций после появления в ноябре 2001 года в одном из самых респектабельных научных журналов мира "Nature" статьи о том, что в мексиканской провинции - колыбели кукурузы в полудиких местных сортах - обнаружены фрагменты трансгенной ДНК, разбросанные по геному немодифицированной кукурузы.

Бурной была реакция и экологических организаций, и научного сообщества. Заметим, никто из ученых не подверг сомнению саму возможность переноса трансгенов в дикую кукурузу, а это так обеспокоило противников ГМР. Напротив, многие высказали удивление, что такой солидный журнал опубликовал статью, в которой, по сути, не содержалось ничего нового, так как возможность переноса трансгенов в близкородственные виды путем переопыления доказана уже давно. Непонятно только, почему по геному были рассеяны фрагменты трансгена, ведь при переопылении происходит встраивание гена целиком, и нет ли здесь какой-нибудь технической ошибки?

В ответ на публикацию в "Nature" Международный центр по изучению кукурузы и пшеницы (CIMMYT), расположенный в Мексике, в течение года проверил более 300 так называемых "фермерских сортов" кукурузы и ни в одном из них трансгенную ДНК не обнаружил. История закончилась тем, что в апреле 2002 года "Nature" опубликовал два письма с критикой результатов работы и ответ на критику самих авторов нашумевшей публикации, признающих, что "некоторые их результаты были ошибочными". Кроме того, редактор в том же номере выступил с беспрецедентным заявлением, что журнал "пришел к заключению, что предъявленных доказательств недостаточно для оправдания публикации", а затем призвал читателей "самим принять решение" в этой истории.

Но даже если перенос и состоялся, существовала ли угроза генетическому разнообразию? Не нужно считать, что геномы диких видов законсервированы и любой приток извне несет им угрозу. Статья об ошибочности такого мнения была опубликована в журнале "Science" в феврале 2000 года, еще до "кукурузной" истории. В ней говорилось: сорта кукурузы, выращиваемые фермерами, сегодня не те, что были пять лет назад, и уж тем более не те, что были сто или пятьсот лет назад. Исследования показали - в результате перекрестного опыления и деятельности человека сорта постоянно изменяются. Кроме того, в настоящее время фермеры часто используют семена из других регионов. Таким образом, генетическое разнообразие на полях является вовсе не статичной, а динамичной системой. Также было установлено, что в силу биологических особенностей перенос трансгенов в геном ближайших родственников и предков кукурузы (теосинте и трипсакум) не представляет опасности.

Кстати, вертикальной утечки генов можно избежать. Технологии, позволяющие предотвратить возможность переноса новых генов при переопылении, в настоящее время активно разрабатываются. Например, если генетически трансформировать хлоропласты, то чужеродных генов в пыльце просто не будет.

Но, может быть, пример с кукурузой - это частный случай, а перенос трансгенов в рис или рапс более опасен для биологического разнообразия? Вот самый мрачный сценарий: трансгенная пыльца опыляет несколько растений, их потомство становится трансгенным, размножившиеся генетически модифицированные растения опыляют еще больше растений, и так, пока все растения не станут трансгенными. Дикие родственники трансгенных культур, получившие с трансгенами устойчивость к вредителям, патогенам, засухе, морозам, со временем вытеснят естественную флору, а вместе с ней и другие организмы, зависящие от нее. Но совсем плохо, если эти родственники - сорняки. Получив устойчивость к ядохимикатам, они станут суперсорняками, для уничтожения которых потребуются огромные дозы гербицидов, что в результате приведет к непредсказуемым последствиям не только для дикой природы, но и для сельского хозяйства. Кроме того, устойчивые ГМР будут способствовать появлению супервредителей и суперболез ней, с которыми просто не справиться. На деле же такой сценарий весьма маловероятен. Для того чтобы новый ген закрепился в популяции, он должен придавать виду некие эволюционные преимущества. Устойчивость к гербицидам или определенным вредителям таковым не является. Но даже если предположить, что какой-либо ген даст это преимущество и вид начнет усиленно размножаться, то и тут ничего катастрофического не произойдет. Последует рост численности животных, питающихся этим растением, а также микроорганизмов и насекомых, паразитирующих на нем, что уравновесит экологический баланс. Так что в естественных условиях доминирование одного вида невозможно по определению. Доминирующий вид способен существовать только при поддержке человека. Тем не менее, уступая общественному мнению, для предотвращения этой гипотетической опасности производители ГМР вводят ограничения на возделывание генетически модифицированных культур в районах, где растут дикие родственники этих растений.

Ученые знают, что в первую очередь биоразнообразию угрожает не замена одного сорта (или даже десяти сортов) на другой, а превращение природных ландшафтов в сельскохозяйственные. Так, нобелевский лауреат Норманн Борлоуг писал, что для получения урожая 1998 года по технологиям 1950 года потребовалось бы дополнительно распахать 1,2 млрд гектаров земли, то есть 33% всех пастбищ или 29% всех лесов в мире, а с учетом меньшей продуктивности этих земель - и того больше. Никакое использование удобрений и ядохимикатов и тем более генетически модифицированных растений не сравнится с ущербом окружающей среде от увеличения площади сельскохозяйственных угодий. Кроме того, в некоторых регионах, например в Юго-Восточной Азии, свободные земли взять просто неоткуда. А все увеличивающееся население Земли надо как-то кормить. Генная инженерия растений, как и другие способы интенсификации сельского хозяйства, даст возможность сохранить нетронутыми огромные площади лесов, степей, лугов. А в идеальном случае позволит даже сократить площадь земель сельскохозяйственного назначения. Вот почему генная инженерия растений способствует сохранению биоразнообразия дикой природы, а не его уничтожению.

Еще один "конек" борцов с ГМР - это забота об органическом земледелии. Оно, как известно, исключает использование трансгенных растений, как, впрочем, и ядохимикатов и минеральных удобрений. Зато оно активно использует Bt-инсектициды. Поэтому трансгенным культурам со встроенным геном Bt-токсина достается от борцов особенно сильно. Дескать, их использование будет способствовать появлению у вредителей устойчивости к натуральному Вt-инсектициду, что создаст проблему для фермеров, практикующих органическое земледелие с его использованием. Другие мыслят глобально - зачем вообще нужны ГМР с их устойчивостью к болезням, вредителям, ведь природа в любом случае ее преодолеет. Человек, ускоряя эволюцию, все равно проигрывает гонку: патогены приобретают устойчивость к антибиотикам, сорняки - к гербицидам, вредители - к инсектицидам. Не бессмысленны ли потуги человечества? Что тут возразить? Процесс приспособления вредителей и патогенов к средствам борьбы с ними пошел с момента возникновения земледелия. Точно так же природа "одолевает" полезные свойства сортов, выведенных путем традиционной селекции. Такова плата за прогресс. Вопрос лишь в том, захотят ли эти борцы за чистоту земледелия вернуться на несколько веков назад, когда 100% земледелия было органическим (а не 3%, как сейчас), а о пестицидах, антибиотиках и прочей вредной "химии" никто и не слыхивал? Маловероятно. Но все же стоит напомнить, что средняя продолжительность жизни тогда составляла не более 30 лет, сельским хозяйством занималось почти все население, а неурожаи и голод в России случались раз в 3 года, в менее суровой по климату Европе - раз в 5-6 лет, приводя нередко к катастрофическим последствиям: более двух третей новорожденных умирало от инфекционых болезней; диагнозы "пневмония" и "туберкулез" были сродни смертному приговору; ничтожное ранение или травма вызывали гангрену и сепсис. Откажутся ли оппоненты "всякой химии" от лечения антибиотиками, если их жизнь окажется под угрозой?

К счастью, у генной инженерии растений этических проблем меньше, чем, например, у клонирования, но тем не менее они существуют. Помимо общих рассуждений о противоречии встраивания генов божьему замыслу беспокойство религиозных деятелей вызывает создание "гибридов" самых различных организмов, в связи с чем возникают трудноразрешимые проблемы. Можно ли употреблять в пост растительную пищу со встроенными генами животных? Можно ли есть генетически модифицированные продукты, в которые встроены гены человека, не будет ли это считаться каннибализмом? Нельзя ли считать пищу, в которую перенесены гены, например, свиньи, "частично свининой" и не распространяются ли на нее запреты некоторых религий? Это, без сомнения, очень увлекательные споры наподобие средневековых диспутов: "сколько ангелов поместится на кончике иглы?", "сколько генов превращают картофель в свинину?"

Некоторые к этому добавляют, что не хотят есть картошку с генами какого-нибудь таракана. Но почему-то никто не отказывается от земляники на том основании, что примерно 30-40% атомов азота, фосфора и калия перешли в нее из, пардон, навоза, которым эту землянику удобряли. Это значительно выше, чем доля чужеродной ДНК из любого организма в ГМР (примерно одна миллионная). И как все атомы одинаковы во Вселенной, так и в построении белков всего живого на Земле (и картошки и таракана) используется 20 аминокислот, а их генов - всего 4 нуклеотида.

На сегодняшний день доказательства вреда трансгенных растений отсутствуют. Все публикации, в которых сообщалось об этом и на которые так любят ссылаться противники генной инженерии растений, впоследствии были опровергнуты, но об этом оппоненты генной инженерии растений обычно предпочитают не вспоминать.

Кстати, примеры научной недостоверности имеются не только в биологии. В марте 2002 года журнал "Science" опубликовал статью о том, как ученые, пропускавшие при комнатной температуре через пол-литровую емкость с ацетоном ультразвук, наблюдали признаки термоядерной реакции. Предвидя возмущение физиков, у которых "холодный ядерный синтез" пользуется примерно той же репутацией, что вечный двигатель или торсионные поля, редактор в этом же номере в почти шекспировском комментарии "Публиковать или не публиковать?" заявил, что миссия журнала заключается в том, чтобы представить "интересную, возможно, важную работу на всеобщее обсуждение после удостоверения ее качества со всей возможностью, на которую мы были способны. ... Это делается без утверждения, что мы гарантируем в опубликованных статьях достоверность каждого результата".

Конечно, даже самые ярые сторонники генной инженерии растений не могут сказать, что трансгенные растения совершенно безопасны. Исключить полностью вероятность любого события нельзя в принципе - подсчитано даже, за сколько лет обезьяна, беспорядочно стуча по клавиатуре, напечатает "Войну и мир". По этой причине абсолютно безопасных технологий не существует, а в природе биологический риск не бывает равным нулю.

Противники генной инженерии растений, требуя доказать 100%-ную безвредность трансгенных растений, забывают (или не понимают), что требовать доказательств отрицательных утверждений нелогично: доказываются только положительные утверждения. Экспериментально можно доказать присутствие какого-либо явления в природе, но это будет означать, что оно имеет место иногда. Доказать же присутствие какого-либо явления всегда - нельзя. Отсюда вытекает - нельзя доказать отсутствие чего-либо, так как это означает, что оно отсутствует всегда. И так как отсутствие доказать нельзя, то, как гласит известный принцип римского права, "Ei incumbit probatio, qui dicit, non qui negat" ("Доказывать обязан тот, кто утверждает, а не тот, кто отрицает"). Но противники трансгенных растений обычно не берут на себя труд доказывать вред трансгенных растений, для них существует принцип презумпции виновности: ученые должны доказывать их безвредность. Да и из одних и тех же экспериментов делаются разные выводы. Ученые говорят: "При некоторых условиях некоторые генетически модифицированные продукты (или растения) для некоторых людей (или экосистем) могут быть вредны", а их оппоненты обобщают: "Вредны все, всегда и для всех".

У нас в стране сложилась парадоксальная ситуация. С одной стороны, мы покупаем генетически модифицированную продукцию, а с другой - выращивание генетически модифицированных растений в России не разрешено... Между тем в арсенале наших ученых имеется множество разработок - новых технологий, трансгенных сортов важнейших сельскохозяйственных культур.

В развитых странах трансгенные растения востребованы. Их создание диктуется не только научным, но и коммерческим интересом. Традиционная селекция там подошла к пределу своих возможностей, для многих культур они почти исчерпаны. Новый сорт может быть на 3% урожайнее, на 5% устойчивее, но это - крохи. Трансгенные растения позволили сделать рывок в эффективности сельского хозяйства, и потому они оказались востребованы рынком, где другие возможности повышения продуктивности (удобрения, ядохимикаты и т. д.) себя уже исчерпали.

Многие ученые задают себе вопрос: "Если выращивание трансгенных растений разрешат в России законодательно, будут ли востребованы зарубежные и отечественные разработки нашим сельским хозяйством?" В качестве ответа на него сравним "Мерседес" и "Москвич". "Мерседес" конечно же лучше "Москвича", но он требует качественного топлива, квалифицированного обслуживания и главное - всю свою мощь сможет показать только на скоростном шоссе. А если поставить его на ухабистую проселочную дорогу в распутицу, то вряд ли он обгонит "Москвич". Под "Мерседесом" я подразумеваю современные сорта интенсивного типа со строго регламентированными технологиями выращивания. Только при выполнении всех технологических требований раскроются все потенциальные возможности сорта, ради которых и трудятся селекционеры. Трансгенный сорт - это, можно сказать, установка на "Мерседес", например, турбонаддува.

А у нас, к сожалению, сельское хозяйство - это не скоростное шоссе, а разбитая проселочная дорога, по которой "Мерседес" будет тащиться с такой же скоростью, как и "Москвич", и установка турбонаддува ему в таких условиях не поможет. И не только из-за нехватки средств, а и из-за плохой организации труда.

Новые сорта, конечно, нужны, никто не спорит. От низкоурожайных сортов, сколько ни вноси под них удобрения, толку не будет - болонку все равно не раскормить до размеров сенбернара. Но все надо делать параллельно: и менять "Москвич" на "Мерседес", и налаживать техосмотр, и прокладывать новые дороги. Российские ученые и сегодня могут предоставить сельскому хозяйству "Мерседес", но по каким дорогам он будет ездить?

Я преднамеренно несколько сгустил краски. Возможно, у нас пойдут трансгенные сорта не с устойчивостью к гербицидам или болезням (на фоне общего плохого ухода за растениями прибавка в урожае будет незаметна), а с улучшенными потребительскими свойствами, заинтересующими покупателей. Возможно, они будут востребованы в немногочисленных пока в России хозяйствах, где растения выращиваются по интенсивным технологиям. Может быть, фармацевтические компании заинтересуются трансгенными растениями, синтезирующими лекарства и вакцины. Весьма вероятно, что исключением станет картофель с устойчивостью к колорадскому жуку (не западные сорта, предназначенные для переработки, например, в чипсы, а отечественные, столового предназначения). Но ген устойчивости все равно станут переносить в современный интенсивный сорт (а не в какую-нибудь "синеглазку"), который требует своевременной прополки, окучивания, подкормки, при необходимости - полива (многие ли знают, что период цветения, когда закладываются клубни, является критическим в отношении воды, и видели ли вы у нас в стране, чтобы кто-нибудь в это время поливал картофель?), иначе все равно соберешь столько же, сколько и посадишь. Ген устойчивости вряд ли станет панацеей от всех бед.

И все же выращивание как отечественных, так и зарубежных сортов в России, думается, следует разрешить без сомнения. Естественно, если и те и другие пройдут все необходимые тесты, анализы и испытания в соответствии с действующим законодательством РФ, нормативными документами и т.д., как это делается, например, для лекарственных средств. Объективных доказательств вреда от трансгенных растений нет, а дальше пусть все решает экономическая сторона дела: будет ли выгодно выращивать трансгенные растения в России, будет ли на них спрос. Главное, чтобы отсутствие спроса не было вызвано элементарной безграмотностью в области биологии.

• Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур. Например, урожайность трансгенной сои в Аргентине на 10% выше, чем обычной.
• Сохранение биоразнообразия . Применение генетически модифицированных растений позволяет увеличить производство сельскохозяйственной продукции, не расширяя площади пахотных земель. Это очень важно для сохранения биосферы, поскольку в развивающихся странах ежегодно вырубается 13 млн гектаров лесов под сельскохозяйственное и промышленное использование.
• Уменьшение ущерба окружающей среде от использования ядохимикатов. Например, в 2001 году применение пестицидов сократилось на 20,7 тысячи тонн в США и на 78 тысяч тонн в Китае.
• Экономическая выгода. В 2001 году экономический эффект от выращивания генетически модифицированных растений в США составил 1,5 млрд долларов, а в Китае - 750 млн долларов, поскольку выращивание трансгенных растений значительно снижает трудозатраты и экономит энергоресурсы.

В России наиболее интенсивные исследования в области генетической инженерии растений, результаты которых публикуются в научных журналах и представляются на конференциях и симпозиумах, проводят три научных учреждения: филиал Института биооргани ческой химии (ФИБХ) РАН (г. Пущино Московской области), Центр "Биоинженерия" РАН (Москва) и ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСХБ) РАСХН (Москва). К настоящему времени в ФИБХе получены трансгенные растения плодовых (яблоня, груша, вишня), ягодных (земляника, актинидия), декоративных (хризантема, гвоздика), овощных (морковь) и злаковых (пшеница) культур.

Примеры встраиваемых генов: ген белка морозоустойчивости из арктической камбалы использовался для повышения устойчивости растений к заморозкам; бактериальный ген Bt-токсина - к вредителям; растительный ген суперсладкого белка thaumatinII - к вредным микроорганизмам, а также для модификации вкуса. При помощи гена бактериального происхождения rolC растения приобретают карликовость, а встраивание гена халконсин тазы из львиного зева меняет окраску других цветов. Для придания растениям устойчиво сти к гербицидам на основе фосфинотрицина используется ген bar, который отвечает за синтез фермента, расщепляющего гербицид до нетоксичных компонентов.

Центр "Биоинженерия" специализируется на получении трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, вирусам и гербицидам, и подсолнечника, а во ВНИИСХБе получены трансгенные сорта томата и рапса, устойчивые к фитопатогенам и гербицидам. Помимо этих учреждений соответствующие работы ведутся и в ряде других, но там они, как правило, ограничены либо модельными объектами (табак), либо переносом одного-двух генов. Разработки ФИБХа и "Биоинженерии" проходят полевые испытания уже не первый год.