В последнее время в прессе и на телевидении часто обсуждают во­просы, связанные с генетически мо­дифицированными растениями и потенциальным риском употребления продуктов питания, изготовленных из них. К сожалению, в таких дискуссиях часто побеждают эмоции, а не науч­ная логика. Как результат в обще­стве возникает настороженное отношение к генетически модифици­рованным растениям и даже своеоб­разный «экологический терроризм». Когда в конце 1990-х из Германии в Юго-Восточную Азию хотели отпра­вить партию генетически модифи­цированного риса, «зелёные» пошли на захват самолёта (!) и уничтожили всю партию семян. Прошлым летом в Австралии на территорию одного из научных центров проникли те же «зелёные террористы» и уничто­жили посевы трансгенной пшеницы, над которыми исследователи рабо­тали около 10 лет. Эта акция отбро­сила назад исследования пшеницы и нанесла научному центру убытки, которые исчисляются миллионами долларов.

Это, конечно же, крайние прояв­ления. Но каждого современного че­ловека беспокоит вопрос: нужно ли бояться генетически модифициро­ванных растений? Что они несут миру: пользу или вред? Однознач­ного ответа не существует. И с каж­дым конкретным случаем примене­ния ГМО нужно разбираться от­дельно.

Какие же проекты с участием трансгенных растений человечество разрабатывает сегодня?

Устойчивость к вредителям

Насекомые-вредители при вспышках численности могут унич­тожать существенную часть урожая (если не весь урожай). Для борьбы с ними применяют довольно аргессив­ные вещества — пестициды (от лат. pestis — вредоносный бич, зараза и caedo — убивать).

Пестициды унич­тожают и вредных, и полезных на­секомых (например пчёл, шмелей, жужелиц), оказывают влияние на почвенных обитателей, а при попа­дании в водоёмы пестициды могут вызвать гибель рыб. Применение пестицидов опасно в первую очередь для людей, работающих в сельском хозяйстве: именно они готовят рас­творы, проводят опрыскивания, работают в поле, пока пестицид про­должает действовать. К нам на стол попадает лишь ничтожная часть пестицидов, которые по большей части уже разложились. Избавиться от остатков пестицидов можно, тща­тельно вымыв овощи и фрукты или очистив кожицу.

Отказаться от применения пес­тицидов пока ещё нельзя: тогда размножатся вредители и человече­ство останется без урожая. А нельзя ли сделать культурные растения несъедобными для насекомых?

Здесь на помощь приходит ген­ная инженерия растений. Насеко­мые, как и любые другие живые существа, болеют. Одно из заболе­ваний вызывает бактерия тюринг­ская палочка (Bacillus thuringiensis). Она выделяет белок-токсин, нару­шающий пищеварение у насекомых (но не у теплокровных животных!). Этот белок обозначают BT-токсин (от первых букв латинского назва­ния тюрингской палочки). Дальше необходимо выделить ген, отвечаю­щий за синтез ВТ-токсина, вклю­чить его в состав искусственного Т-района ДНК, размножить плазмиду в кишечной палочке, дальше пере­нести плазмиду в агробактерию с плазмидой-хелпером (об использо­вании агробактерий для генетиче­ской модификации растений — см. «Потенциал» №11). Т-район из агробактерии внедрится в геном растения (например, хлопчатника). На искусственной среде с антибио­тиками можно отобрать трансфор­мированные клетки и получить из них генетически модифицированные растения (рис. 1).

Рис. 1. Схема получения генетически модифицированного хлопчатника, ус­тойчивого к насекомым

Теперь в хлопчат­нике будет синтезироваться ВТ-ток­син, и он станет устойчивым к вре­дителям.

Вредители хлопчатника — акту­альная проблема для тропических регионов. Так, вспышки численности хлопкового долгоносика в XIX — XX вв. были одной из причин экономи­ческих спадов в США. С 1996 года на поля внедряется генетически мо­дифицированный хлопчатник, ус­тойчивый к насекомым (в частности — к хлопковому долгоносику). В Ин­дии — одной из лидирующих стран-производителей хлопка — на сегодня около 90% площадей заняты генети­чески модифицированным хлопком. Так что 9 шансов из 10, что вы уже носите «генетически модифициро­ванные» джинсы! Как-то об этом в дискуссиях по ГМО не упоминают…

Заманчиво получить не только технические, но и пищевые расте­ния, устойчивые к вредителям (на­пример, картофель, устойчивый к колорадскому жуку). Это позволит фермерам существенно сократить расходы на обработку полей пестицидами и повысит урожай. Для того чтобы получить больше прибыли, ГМО, безусловно, необходимы. В нашей стране уже есть официальное разрешение на использование 4 сор­тов картофеля, устойчивого к коло­радскому жуку: два сорта «наши», и два — иностранного происхождения. Но действительно ли такой карто­фель безопасен?

Появление в пище любого нового белка (например, ВТ-токсина) у чувствительных людей может вы­зывать аллергию, снижение общего иммунитета к заболеваниям и дру­гие реакции. Но этот эффект возни­кает при любом изменении традици­онного рациона. Например, все те же явления возникали просто при «вне­дрении» соевого белка: для европей­цев он оказался потенциальным ал­лергеном, снижал иммунитет. То же самое будет с людьми, переезжаю­щими на новое место, резко отличающееся по традициям питания. Так, для коренных народов Крайнего Севера опасной может ока­заться молочная диета или питание обыч­ным (заметим — нисколько не моди­фицированным!) картофелем. Рус­ские бобы (Vicia faba), которые тра­диционно использовали у нас в стране как овощ, ядовиты для жи­телей Средиземноморья и т. д. Всё это не означает, что нужно повсеме­стно бороться с употреблением сои, молока, картофеля или бобов, про­сто необходимо учитывать индивидуальную реакцию.

Таким образом, при внедрении генетически модифицированных пищевых растений часть людей окажется к ним довольно чувстви­тельной, но другие так или иначе приспособятся. Но чувствительные люди должны точно знать, какие продукты приготовлены с примене­нием ГМО.

Полезно знать, что сегодня в Россию можно ввозить и использо­вать в пищевых технологиях 16 сор­тов и линий генетически модифици­рованных растений — в основном устойчивых к тем или иным вреди­телям. Это кукуруза, соя, карто­фель, сахарная свёкла, рис. От 30 до 40% продуктов на современном рынке уже содержат компоненты, полученные из ГМО. Парадоксально, что при этом выращивать генетиче­ски модифицированные растения у нас в стране не разрешается.

В утешение скажем, что в США — стране, которая выращивает 2/3 мирового урожая генетически моди­фицированных растений — до 80% продуктов содержат ГМО!

Устойчивость к вирусам

Поражение растений вирусами уменьшает урожай в среднем на 30% (рис. 2). Для некоторых культур цифры потерь ещё выше. Так, при заболевании ризоманией теряется 50-90% урожая сахарной свёклы. Корнеплод мельчает, образует многочисленные боковые корни, содер­жание сахара снижается. Это забо­левание впервые было обнаружено в 1952 году в Северной Италии и от­туда «победными маршем» в 1970-х гг. распространилось во Францию, на Балканский полуостров, а в по­следние годы — в южные регионы свеклосеяния нашей страны. Против ризомании не помогают ни хими­ческая обработка, ни севооборот (вирус сохраняется в почвенных организмах не менее 10 лет!).

Ризомания — это всего лишь один пример. С развитием транс­порта вирусы растений вместе с урожаем быстро перемещаются по планете, минуя таможенные барь­еры и государственные границы.

Рис. 2. Симптомы вирусного по­ражения на листе растения

Единственным эффективным спосо­бом борьбы со многими вирусными болезнями растения оказывается получение устойчивых генетически модифицированных растений. Для повышения устойчивости из генома вируса-возбудителя ризомании выделяют ген белка капсида. Если этот ген «заставить» работать в клетках сахарной свёклы, то резко повышается устойчивость к «ризо­мании».

Как и в случае с ризоманией, против вируса мозаики огурца по­могает образование белка его собст­венного капсида в растительных клетках. На сегодня получены ус­тойчивые к вирусу трансгенные растения огурцов, кабачков и дыни.

Ведутся работы и по повышению устойчивости к другим вирусам сельскохозяйственных растений. Но пока ещё, за исключением сахарной свёклы, устойчивые генетически модифицированные растения мало распространены.

Есть и другие проекты, связан­ные с повышением устойчивости к вирусам. Например, огурцы, дыни, арбузы, кабачки и тыква поража­ются одним и тем же вирусом мо­заики огурца. Кроме того, в круг хозяев входят томаты, салат-латук, морковь, сельдерей, многие декора­тивные и сорные растения. Бороться с вирусной инфекцией очень трудно. Вирус сохраняется на многолетних растениях-хозяевах и на остатках корневой системы в почве.

Устойчивость к гербицидам

В развитых странах расходам на горюче-смазочные материалы все больше предпочитают «разориться» на разнообразные химикаты. Одна из важных статей расходов — веще­ства, уничтожающие сорняки (гер­бициды). Применение гербицидов позволяет лишний раз не гонять тяжёлую технику по полю, меньше нарушается структура почвы. Слой отмерших листьев создаёт своеоб­разную мульчу, которая уменьшает эрозию почвы и сберегает влагу. Сегодня разработаны гербициды, которые в течение 2 — 3 недель пол­ностью разлагаются в почве микро­организмами и практически не на­носят вреда ни животным, обитающим в почве, ни насекомым-опылителям.

Однако у гербицидов сплошного действия есть существенный недос­таток: они действуют не только на сорные, но и на культурные расте­ния. Есть определённый успех в создании так называемых селектив­ных гербицидов (таких, которые действуют не на все растения, а на какую-то группу). Например, есть гербициды против двудольных сор­няков (см. в статье об ауксинах, «Потенциал» №7 за 2011 год). Но при по­мощи селективных гербицидов невозможно уничтожить все сорняки. Например, останется пырей — злост­ный сорняк из семейства злаковых.

И тогда возникла идея: сделать культурные растения устойчивыми к гербицидам сплошного спектра действия! Благо, у бактерий есть гены, отвечающие за разрушение многих гербицидов. Достаточно про­сто пересадить их в культурные растения. Тогда вместо постоянных прополок и рыхления междурядий над полем можно распылить герби­цид. Культурные растения выживут, а сорняки погибнут.

Именно такие технологии пред­лагают фирмы, производящие гер­бициды. Причём выбор трансгенных семян культурных растений зависит от того, какой гербицид фирма предлагает на рынке. Каждая фирма разрабатывает растения-ГМО, устойчивые к своему герби­циду (но не к гербицидам конкурен­тов!). Ежегодно в мире на полевые испытания передают 3-3,5 тыс. но­вых образцов растений, устойчивых к гербицидам. Даже испытания ус­тойчивых к насекомым растений отстают от этого показателя!

Устойчивость к гербицидам уже широко применяется при выращи­вании люцерны (кормовая куль­тура), рапса (масличное растение), льна, хлопчатника, кукурузы, риса, пшеницы, сахарной свёклы, сои.

Традиционный вопрос: опасно или безопасно выращивание таких растений? Технические культуры (хлопок, лён), как правило, не обсу­ждают: их продукты человек не ис­пользует в пищу. Конечно, в генети­чески модифицированных растениях появляются новые белки, которых прежде не было в пище человека, со всеми вытекающими отсюда следст­виями (см. выше). Но есть ещё одна скрытая опасность. Дело в том, что применяемый в сельском хозяйстве гербицид — это не химически чистое вещество, а некоторая техническая смесь. В неё могут добавлять де­тергенты (для улучшения смачива­ния листьев), органические раство­рители, промышленные колоранты и другие вещества. Если содержание гербицида в конечном продукте строго контролируют, то за содер­жанием вспомогательных веществ, как правило, следят плохо. Если со­держание гербицида будет сведено к минимуму, то о содержании вспо­могательных веществ остаётся только догадываться. Эти вещества могут попадать также в раститель­ное масло, крахмал и другие про­дукты. В будущем предстоит разра­баты-вать нормативы на содержание этих «неожиданных» примесей в конечных продуктах.

Суперсорняки и «утечка генов»

Успехи в создании генетически модифицированных растений, ус­тойчивых к вредителям и гербици­дам, породили ещё одно сомнение: а вдруг сорняки каким-то образом «завладеют» генами, встроенными в геном культурных растений, и ста­нут устойчивыми ко всему? Тогда появится «суперсорняк», который будет невозможно истребить ни с помощью гербицидов, ни с помощью насекомых-вредителей!

Такой взгляд по меньшей мере наивен. Как мы уже говорили, фирмы-производители гербицидов создают растения, устойчивые к производимому гербициду, но не к гербицидам конкурентов. Даже в случае приобретения одного из ге­нов устойчивости можно использо­вать другие гербициды для борьбы с «суперсорняком». Устойчивость к насекомым ещё не определяет ус­тойчивости к любым вредителям. Например, нематоды и клещи смо­гут по-прежнему поражать это рас­тение.

Кроме того, остаётся неясным, каким образом сорняк приобретёт гены от культурного растения. Един­ственная возможность — если сорное растение является близким родст­венником культурному. Тогда воз­можно опыление пыльцой генетиче­ски модифицированного растения, и произойдёт «утечка генов». Это осо­бенно актуально в районах древнего земледелия, где в дикой природе до сих пор обитают виды растений, близкие к культурным. Например, из трансгенного рапса с пыльцой новые гены могут переноситься на сурепку или дикие виды рода Ка­пуста (Brassica).

Продолжение следует.