Трансгенні організми: факти і роздуми

Трансгенні організми: факти і роздуми

Останніми роками на сторінках преси регулярно йдуть безконечні дискусії щодо генетично модифікованих рослин. Переважають не наукові факти, а емоції й припущення. В основному це журналістські розслідування чи огляди з питань небезпеки трансгенних організмів узагалі. Лейтмотивом звучать заклики: не допускати, ліквідувати і забути навіть саму тему; нам це зовсім непотрібно. Звісно, на проблему трансгенних рослин у пресі жителі України дивляться з точки зору не науковців, а людей, які у переважній більшості досить далекі від названої проблеми. І все ж, для неупередженої оцінки потрібні не сенсації, а об‘єктивний аналіз, потрібні аргументи і факти.

Проблеми з трансгенними організмами у світі, і в Україні в тому числі, не такі прості й однозначні, як здається на перший погляд. Ось деякі факти.
За п’ять років, з 1996 по 2000 роки загальна площа посівів трансгенних культур у всьому світі збільшилася більш як у 25 разів, а саме: від 1,7 млн га у 1996 році до 44,2 млн га у 2000 році. Майже 85% загальної площі посівів трансгенних культур у всьому світі припадає на індустріальні країни. Приблизно чверть площ під трансгенні культури засівали у країнах, що розвиваються. Саме там зростання площ відбувалось особливо інтенсивно.
Площа посівів трансгенних культур у США сягнула 30,3 млн га, Аргентина мала 10, Канада — 3,0 млн га і Китай — 0,5 млн га.
Порівнянно з 1999 роком площа посівів трансгенних культур у США зросла з 28,7 до 30,3 млн га у 2000 р., або на 1,6 млн га. В Аргентині за такий самий період площа посівів зросла, відповідно, з 6,7 до 10 млн га, або на 3,3 млн га.
Чотири країни вирощували 99% загальної площі посівів трансгенних культур, а саме: США — 68%, Аргентина — 23, Канада — 7, Китай — 1%. Один відсоток площі, яка залишилася, припадав на 9 інших країн, причому Південна Африка та Австралія були єдиними країнами в такій групі, де трансгенні культури займали площу більше ніж 100 тис. га.
До числа країн, що вирощували трансгенні культури у 2000 році, входили й дві східно-європейські країни: Румунія, де вирощували соєві боби та картоплю, та Болгарія, де вирощували стійку до гербіцидів суцільної дії кукурудзу. Іспанія, Німеччина та Франція ще у 1999 році мали невеликі площі під посіви Вt-кукурудзи, у 2000 році мали певне збільшення таких площ.
Серед трансгенних культур провідна роль за площами посіву належить соєвим бобам, які у 2000 році займали 58% загальної площі посівів трансгенних культур. Соєві боби є стійкими лише до дії гербіцидів. Загалом у світі площа під трансгенними бобами у 2000 році становила 25,8 млн га, трансгенна кукурудза була на другому місці — 10,3, трансгенний бавовник обіймав третє місце — 5,3 і трансгенний ярий ріпак (канола) був на четвертому місці — 2,8 млн га. В Аргентині в 2000 році 95% площ посівів соєвих бобів становили посіви трансгенних рослин. У США відсоток площ трансгенних посівів до загальної площі посівів соєвих бобів (30,2 млн га) сягав 54%.
У 2000 році загальна площа посівів трансгенного бавовника в усьому світі зросла на 1,6 млн га: від 3,7 у 1999-му до 5,3 млн га у 2000-му.
Донині серед показників захищеності трансгенних культурних рослин стійкість до дії гербіцидів впевнено була на першому місці. У 2000 році стійкість до гербіцидів, якою характеризувалися трансгенні соєві боби, кукурудза та бавовник, становила 74% з загальної площі 44,2 млн га. Друге місце було за стійкістю до дії комах.
Трансгенні культури вже сьогодні відіграють важливу роль у світовому балансі сільськогосподарської продукції. У 2000 році з 72 млн га посівів соєвих бобів, які вирощували на планеті, 35% припадає на трансгенні культури; з 34 млн га бавовника — 16% використовували під посіви трансгенних рослин; з 25 млн га посівів ярого ріпаку — 11%; з 140 млн га посівів кукурудзи —7%.
Присутність трансгенних рослин і продуктів із них на ринку вже стали фактом у багатьох країнах світу, у тому числі і в Російській Федерації, яка вже офіційно їх закуповує.
Чому взагалі виникла проблема трансгенних організмів? Навіщо перед людьми науки постала потреба втручатися в той бік життя живих організмів, який, здавалося б, створений самою природою чи її творцем і ніколи не змінювався? Бурхливий розвиток генетики, цитології, фізіології, селекції, технічного оснащення лабораторій створили основу для більш глибокого і повного розуміння законів кодування, збереження і передачі спадкової інформації в організмах бактерій, вірусів, рослин і тварин.
Одночасно сьогодні людство стоїть на порозі чергових випробувань у глобальному масштабі. Це цілий комплекс невідкладних завдань, які людина у процесі свого розвитку на планеті створила сама собі. Одна з них — це дефіцит продуктів харчування і, особливо, білка. Здавалося б, чого простіше: необхідно підняти продуктивність орних земель за рахунок удосконалення технологій вирощування, покращити селекційну роботу, використати нові площі планети під орні землі — і проблеми будуть вирішені. Але, виявляється, просто лише на перший погляд.
Розширювати площі орних земель ще частково можливо. Але такий шлях заведе людство у глухий кут. Уже сьогодні розораність багатьох регіонів планети давно перевершила усі допустимі екологічні норми. Відбувається поступова незворотна деградація територій цілих обширних регіонів (є навіть відповідний науковий термін — “десертифікація”), тому що природа “за такого рівня деструктивного втручання людини в процесі своєї діяльності у навколишнє середовище втрачає здатність до відновлення природної рівноваги. Названу небезпеку добре усвідомили сьогодні у розвинених країнах. У них фінансують і впроваджують у життя цілі національні програми оптимізації розораності територій. Прикладом можуть бути ФРН, США, Франція. Наприклад, площа орних земель у Франції нині становить близько 16 млн га, а в Україні, яка за площею території близька до Франції, орних земель у 2 рази більше. Цілі регіони України нині мають рівень розораності більше 80 і навіть 90% за допустимого рівня площ орних земель у 36—42%.
Сучасне інтенсивне сільське господарство неможливе без широкого використання високопродуктивних гібридів та сортів, яким потрібні для реалізації їх потужного біологічного потенціалу велика кількість мінеральних добрив і засобів захисту рослин. Таке виробництво створює відповідне антропогенне навантаження на природу.
Впровадження широко рекламованих свого часу альтернативних інтенсивних технологій: біологічних та різних форм біодинамічних систем землеробства — за ціле століття пропаганди застосовуються нині лише на площах 0,3—0,7% орних земель у країнах Західної Європи. Їх продуктивність не витримує критики, вони передбачають значне застосування ручної праці і не здатні розв’язати низки принципових проблем землеробства. Такий шлях теж не зможе нагодувати людство.
Покращити ситуацію частково може селекція, але її можливості теж обмежені генетичним потенціалом самих рослин.
Чисельність населення планети упродовж свого існування постійно зростає. Особливо прискорився процес росту населення у ХХ столітті. Якщо на початку століття людство досягло мільярдного рубежу, то нині кількість людей уже перевершила 6 мільярдів чоловік і буде подвоєна у наступні 30 років. Кожного року тричі на день до столу сідає на 80—90 мільйонів голодних ротів більше, ніж було минулого. Вже сьогодні, за даними ФАО, більше мільярда людей не мають мінімально достатнього харчового раціону. Такий раціон включає в себе обов’язкове отримання організмом не менше 60—80 г на добу повноцінного білка. За його дефіциту настає розумова і фізична дистрофія. Людство одночасно з пошуками шляхів збільшення виробництва продовольства вимушене все більше уваги приділяти питанням обмеження росту чисельності населення планети. Якщо нестримний ріст населення не буде зупинено, то за, словами лауреата Нобелівської премії 1970 року за заслуги у “зеленій революції” Н. Барлоуга, людство приречене на загибель.
Біотехнологія пропонує свій радикальний шлях якісного покращання сільськогосподарських рослин. Селекція у поєднанні з біотехнологічними методами роботи отримує потужний важіль планово змінювати якості живих організмів. Сучасні методи роботи дозволяють уже сьогодні змінювати вміст амінокислот у рослинах для формування повноціннішого білка, змінювати на краще набір жирних кислот і отримувати ріпакову або соняшникову олію з властивостями і хімічним складом маслинової, яка є ідеальним жиром для людини за структурою жирних насичених і ненасичених кислот і здатна засвоюватися в організмі на 98% (для порівняння: якісна харчова соняшникова олія засвоюється в середньому в організмі людини на 80—82%). Нині вже створено модифікований рис, який містить у зерні таку кількість бета-каротину, яка є у плодах шипшини. Для населення тропічних країн, де рис є основою харчового раціону і де існує великий дефіцит білка, такий рис буде особливо цінним.
На проведення таких наукових робіт в області біотехнології витрачаються значні кошти і зусилля великих колективів фахівців протягом багатьох років. Невже вони не бажають бачити своїх дітей здоровими і щасливими? Адже створені генетично поліпшені культурні рослини в США вирощують у промислових масштабах і широко використовують у повсякденному житті, як й інші харчові продукти.
Біотехнологія виникла як логічне продовження і поглиблення досліджень прикладної генетики, цитології і фізіології. Необхідно коротко зупинитися на самому понятті “генетично модифіковані організми”. Тобто це організми, які мають змінений генотип. Як відомо, властивості живих істот визначаються взаємодією двох комплексів: сумою спадкових ознак, які записані генами на хромосомах у ядрі і на структурах цитоплазми клітин ( мітохондріях, пластидах і т. ін.) . Такий комплекс називається “генотип”; другим комплексом є сума зовнішніх ознак організму, які виникають у результаті дії факторів зовнішнього середовища, що впливає на ріст і розвиток живих організмів. Такі набуті за життя ознаки, які спадково не передаються, називаються “фенотип”. Тоді як фенотип формується залежно від конкретних умов, які можуть складатися кожного разу по-різному, генотип є стабільнішим, але і він може змінюватися. Зміни генотипу називаються “мутаціями”.
У природних умовах процес змін генотипу відбувається досить повільно, але невпинно. Такому процесу сприяє як природний радіоактивний фон планети, так і інші фактори.
Цілеспрямовані зміни генотипу організмів створювала і створює людина у процесі селекції. Якраз такий процес змін на генотиповому рівні забезпечив створення людиною свійських тварин і культурних рослин.
Опоненти генетично модифікованих організмів доводять, що селекціонери змінюють спадковість у межах існуючого виду. Але давно вже є у селекції велика практика створення і міжвидових гібридів, які мають широке використання у виробництві. Прикладів багато: це і гібриди великої рогатої худоби з зебу або яком, і звичайна, усім відома суниця великоплідна (гібрид суниці чилійської і суниці віргінської) , і гібрид жита й пшениці — трітікале та інші.
Дика природа теж має багато прикладів міжвидових гібридів. Як відомо, гібридні організми, які виникають при схрещуванні представників різних видів, безплідні. Але у даному правилі є багато винятків. Наприклад, усім відомий срібний карась. Усі рибалки можуть пригадати, що ловили карасів-самок (з ікрою), але мало хто може похвалитися, що ловив карасів-самців. І не дивно, бо у природних водоймах у середньому на велику кількість карасів-самок зустрічається один самець. Ікру карасів можуть запліднювати молоки інших видів риб, особливо представників родини коропових, і в результаті виростає знову карась. Така риба — рекордсмен щодо витривалості і живучості: може вмерзати у лід і після відтавання нормально жити, може зариватися на 1 м завглибшки у мул, коли висихає ставок, і дочекатися там нової води. Мисливські птахи — тетеруки і глухарі — також легко створюють природні гібриди, оскільки проживають на одних і тих самих лісових угіддях.
У рослинному світі прикладів міжвидового перенесення спадкових генетичних структур теж багато. Наприклад, алича і дикий терен. При їх природному схрещуванні (перенесення пилку комахами-запилювачами) утворюється слива.
Можна навести й інші аргументи противників генної інженерії. Ми знаємо міжвидові гібриди в цілому близьких видів, а біотехнологи переносять гени, їх блоки чи цілі хромосоми з систематично дуже віддалених між собою організмів: бактерій, грибів тощо в організми ссавців або квіткових (покритонасінних) рослин. Традиційними методами селекції поєднати властивості таких віддалених організмів зазвичай неможливо. Але давайте розглянемо приклад, створений не злим чи добрим генієм людини, а самою природою.
У процесі вивчення особливостей геномів рослин у 1990 році вчені визначилися з вибором рослини–еталону для комплексних досліджень серед представників відділу Покритонасінні. (Сьогодні відомо більше 300 тис. видів найдосконаліших на планеті рослин, які належать до даного відділу царства рослини). Таким представником–еталоном стала звичайна у помірному поясі планети рослина — гусимець Таля (Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.), яка живе від проростання насінини до закінчення формування нового насіння близько двох місяців, невисока (до 20 см), у ядрі клітин має 5 хромосом. На сьогодні вивчено весь її геном, тобто послідовний набір генів (близько 26 тис.) і розшифровано роль кожного з них. Близько 1000 генів відповідають у рослині за процеси фотосинтезу. Виявилось, що такий самий набір генів є у фотосинтезуючої бактерії, яка виникла на планеті ще 3,5 млрд років тому на початку архейської ери, у той час, як найперші представники відділу “Покритонасінні” з’явилися лише у кінці юрського періоду мезозойської ери. Цілий блок генів, які відповідають за процеси фотосинтезу, без змін перемістився з бактерії у покритонасінну трав’янисту рослину. Як відбулося таке перенесення у природі? Адже це не один випадковий ген. Це велика і дуже важлива зміна генотипу організму. Типовий варіант трансгенності. Маємо факт, але не знаємо механізму перенесення.
Виходить, у принципі перенесення генів або цілих комплексів спадкових структур з одного виду організмів у інший навіть дуже віддалене: інший клас, відділ чи тип живих істот не є чимось надзвичайним. Цей природний процес відбувався багато разів протягом мільярдів років і у цілому сприяв прогресивному розвитку живого на планеті. Таке перенесення є дуже раціональним і цілеспрямованим, доводячи цим, що воно не могло бути результатом сліпого випадку або природного добору. Такі факти не вкладаються в ортодоксальну теорію Ч. Дарвіна, але вони є реальністю.
Між природним процесом транслокації генів і біотехнологією є різниця, і полягає вона у тому, що такий природний процес намагається освоїти людина і перевести його у свої, визначені нею самою, рамки. Людина бере на себе роль творця живої природи. Це відкриває величезні можливості у найрізноманітніших сферах, але й накладає не меншу відповідальність на саму людину.
Як і всяка невідома і недостатньо вивчена сфера діяльності, біотехнологія здатна нести не лише позитивні моменти, а й таїти ряд потенційних небезпек. Ще древні стверджували: поспішай повільно. Тому нині наукові центри багатьох країн посилено працюють в області біотехнології, наробляючи фактичний матеріал для аналізу і набуваючи досвіду. Наприклад, учені Франції з 1984 року комплексно вивчають трансгенні рослини, стійкі до дії гербіцидів суцільної дії. До цього часу навіть віддалених негативних наслідків дії таких рослин на людину або інші живі істоти ними не виявлено.
Методами біотехнології створено генетичні конструкції, які при їх введенні у геном рослин цукрових буряків роблять їх нечутливими до дії гербіцидів суцільної дії: Гліфосату, або глюфосинату амонію. Таке удосконалення рослин культури дає змогу не лише спростити технологію захисту взагалі, а й знизити “гербіцидний прес” на поля на 5—9 л/га та зменшити затрати на надійну систему захисту від бур’янів майже вдвічі.
У нашому Інституті цукрових буряків УААН теж проводять дослідні роботи з цукровими буряками, які мають певні зміни у своєму генотипі. На сьогодні створено перші високопродуктивні гібриди цукрових буряків, які можна буде у майбутньому вирощувати з використанням на посівах гербіцидів суцільної дії. Розроблено відповідні пронципово простіші, але високоефективні технології вирощування генетично удосконалених цукрових буряків. Звісно, всі названі наукові роботи впроваджені лише на дослідних ділянках, тобто є закритими і проводяться під відповідним державним контролем. Для виходу на великі виробничі площі після всебічного вивчення даних генетично модифікованих рослин цукрових буряків необхідне прийняття законодавчих рішень на державному рівні.
Загалом, біотехнологія може робити найрізноманітніші перетворення. Наприклад, чому б не удосконалити сам процес формування вуглеводів у рослинах цукрових буряків? Невеликі зміни у процесі їх синтезу можуть забезпечити отримання не традиційної цукрози (цукор), а глюкози, або фруктози, яка у 1,7 раза солодша цукру і значно легше засвоюється організмом людини.
У світі вже нагромаджено доволі солідний досвід комплексного вивчення трансгенних рослин. Низка передових країн вже ввели їх у свою повсякденну практику використання. Перестрахування при роботі з трансгенними організмами— річ, звісно корисна, але чи варто знову ставати на ті ж самі граблі (як уже було у нас з генетикою, кібернетикою тощо)?
Нині в Україні потрібні законодавча база і конкретні відповідальні виконавчі державні структури, цільове фінансування комплексних наукових робіт з трансгенними організмами академічних підрозділів, а не емоції журналістів від екології і нагнітання страхів у пресі. Знання і факти розвіюють жах перед невідомим і новим.
Закрити зроблене відкриття за історію людства не вдавалося нікому. Всяке наукове відкриття саме по собі є нейтральним. Отож, що принесе нам біотехнологія і відповідно змінені нею трансгенні організми — добро чи зло — залежатиме саме від людей.

О.Іващенко,
д-р с.-г. наук, членкор УААН