Возможные биологические риски при использовании

Вестник ДВО РАН. 2005. № 3
Вл.В.КУЗНЕЦОВ
Возможные биологические риски
при использовании
генетически модифицированных
сельскохозяйственных культур
Представлен краткий анализ имеющихся в литературе данных по пищевым, экологическим и агротехническим рискам при коммерческом выращивании трансгенных (генетически модифицированных) растений. Обсуждаются фундаментальные основы наличия реальных и (или) потенциальных
биологических рисков при использовании трансгенных растений и полученных из них продуктов питания. Эти риски являются следствием прежде всего несовершенства технологий получения генетически модифицированных организмов и слабой изученности механизмов регуляции экспрессии генома эукариот.
Potential biological risk posed by genetically modified crops. Vl.V.KUZNETSOV (K.A.Timiryazev
Institute of Plant Physiology, RAS, Moscow).
The paper reviews the available data on food, ecological, and agricultural risk posed by commercial
growing of transgenic (genetically modified) plants. The fundamental reasons for actual and/or potential
biological risk due to the use of transgenic plants and derived food are discussed. The threat is introduced
by the reliance on imperfect technology of genetic modification as well as by limited knowledge on mechanisms of gene expression in eukaryotes.
Не вызывает сомнения, что развитие генноинженерных технологий является одним из важнейших достижений молекулярной биологии и молекулярной генетики, которые открывают перед человечеством колоссальные перспективы. Эти технологии нашли «постоянную прописку» в фундаментальной науке,
где трансгенные организмы используются в качестве модели или инструмента
при решении широчайшего спектра общебиологических проблем. Технологии с
использованием рекомбинантных ДНК могут в перспективе сыграть важную
роль при генотерапии наследственных заболеваний, создании лекарственных
препаратов нового поколения, производстве фармакологических и косметических
средств и получении технического сырья. Особая роль может принадлежать генетически модифицированным (ГМ) микроорганизмам и изолированным клеткам
или органам, например, лекарственных растений, которые культивируются в замкнутых биотехнологических системах и являются суперпродуцентами метаболитов, обладающих ценными потребительскими свойствами. Как правило, в этом
случае речь идет об использовании произведенных генетически модифицированКУЗНЕЦОВ Владимир Васильевич – доктор биологических наук (Институт физиологии растений
им. К.А.Тимирязева РАН, Москва).
40
ными организмами (ГМО) химически чистых соединений, использование которых, по сравнению с продуктами питания, полученными из ГМО или содержащими компоненты ГМО, не сопряжено с биологическими рисками, а их производство является экологически чистым. Создается, тем не менее, впечатление,
что в настоящее время в России, в отличие от ведущих западных стран, эти крайне перспективные области применения генноинженерных технологий не востребованы и по этой причине не получают со стороны государства необходимой финансовой поддержки, несмотря на то что это передовые инновационные технологии, где пока еще реально обогнать конкурентов, а не догонять.
В области конструирования новых сельскохозяйственных сортов растений
доминирует несколько гигантских биотехнологических компаний, которые вложили огромные деньги в создание трансгенных сельскохозяйственных культур и
рассчитывают компенсировать свои затраты. Получить прибыль в сложившихся
условиях можно, лишь вытеснив традиционные сорта культурных растений, выращиваемые в различных странах мира, генетически модифицированными. Надо признать, что пока этот процесс идет достаточно активно главным образом
благодаря сортам, устойчивым к гербицидам и насекомым. По официальным
данным, за период с 1996 по 2003 г. общая площадь выращиваемых трансгенных
культур увеличилась с 1,7 до 67,7 млн га, а общая рыночная их стоимость в
2003 г. составила от 4,5 до 4,75 млрд долл. По мнению экспертов, к 2005 г. она
возрастет до 5 млрд долл. В настоящее время наибольшие площади заняты под
трасгенными растениями сои (41,4 млн га, 61 %), кукурузы (15,5 млн га, 23 %),
хлопка (7,2 млн га, 11 %) и рапса (3,6 млн га, 5 %). Из них растения с генами устойчивости к гербицидам выращиваются на 73 % площадей, продуцирующие инсектицидные белки, прежде всего Bt-токсины, – на 18 %. Из суммарной площади в 272 млн га, занятой упомянутыми 4 культурами, 25 % принадлежит их
трансгенным формам [26]. Следует также подчеркнуть, что не менее 95 % территорий, занятых ГМ сортами сельскохозяйственных культур, расположены в
5 странах: США, Канаде, Бразилии, Аргентине и Китае.
Значит, далеко не все страны мира готовы с энтузиазмом отказаться от национальных сортов культурных растений в пользу генетически модифицированных.
Этому есть ряд причин, одной из которых является все более громко звучащий вопрос о безопасности трансгенных сельскохозяйственных растений и полученных
из них продуктов для потребителя, окружающей среды и сохранения биоразнообразия. На страницах научных журналов идет достаточно жесткая дискуссия о существовании реальных или потенциальных биологических рисков при коммерческом использовании ГМО, прежде всего трансгенных растений [2, 10, 21, 31].
Однако существуют ли объективные причины наличия потенциальных или
реальных биологических рисков при создании и выращивании трансгенных растений? Прежде всего необходимо кратко остановиться на том, что такое трансгенное растение и какова технология его получения.
Как получают трансгенные растения
Генная инженерия «научилась» преодолевать один из наиболее жестких запретов эволюции – запрет на обмен генетической информацией между далеко отстоящими видами: в ГМ растении могут «работать», например, гены насекомого, животного или даже человека. Генетически модифицированные
(трансгенные) организмы можно определить как организмы, генетический материал которых (ДНК) изменен способом, недостижимым естественным путем в
41
ходе скрещивания или рекомбинации.
Целью получения ГМО является улучшение полезных характеристик исходного
организма-донора (например, повышение устойчивости растения к гербицидам
или насекомым) для снижения себестоимости продукции.
В настоящее время растения трансформируют двумя основными методами: с помощью Ti-плазмиды, несущей встроенный
в нее «целевой» ген, который доставляется
в клетки растения с помощью почвенной
бактерии Agrobacterium tumefaciens, называемой иногда природным генным инженером, а также методом биологической
баллистики.
В природных условиях инфицирование
Рис. 1 Опухоль (корончатый галл) у растений растений Agrobacterium tumefaciens сопрообразуется в результате их инфицирования
вождается образованием опухоли (коронпочвенной бактерией Agrobacterium tumеfaciens
чатого галла) (рис. 1) вследствие встраивания небольшого фрагмента Ti-плазмиды
(т. н. Т-ДНК) бактерии в генетический аппарат клеток растений. Генноинженерные методы позволяют удалить часть Т-ДНК в природной Ti-плазмиде, заменив
ее «целевым» геном и технологически необходимыми элементами, что дает возможность предотвратить образование галла и одновременно придать растению
желаемое свойство. Этим способом обычно трансформируют двудольные растения (рис. 2).
В случае однодольных растений зачастую применяют второй метод. ДНК с
«целевым» геном наносят на мельчайшие частички металла (например, вольфрама) и ими на огромной скорости «бомбардируют» клетки. При этом некоторые
фрагменты ДНК интегрируются в геном клетки. Регенерация таких клеток приводит к получению ГМ растения (рис. 2).
Объективные причины наличия реальных
или потенциальных биологических рисков
при выращивании и использовании ГМО
Объективные причины наличия рисков при выращивании и использовании ГМО могут быть следующими.
1. Непредсказуемость места интеграции рекомбинантной ДНК в растительный геном и числа ее встроенных копий. Если исходить из того, что генетическая мутация представляет собой любое изменение первичной структуры генома, то процесс трансформации есть не что иное, как мутационное
событие, а полученный при этом трансгенный организм является классическим мутантом. Существенно также, что подавляющее число происходящих
мутаций являются негативными для данного конкретного индивида. При
этом исследователь не может предсказать заранее, ни в каком месте генома
произойдет мутация, ни сколько появится новых единичных вставок (мутаций). Тем более он не может предвидеть последствий подобной трансформации, ее реализации на уровне индивидуальных генов (регуляторных или
42
Рис. 2. Методы получения двудольных растений путем трансформации Ti-плазмидой (А) и однодольных растений с помощью биологической баллистики (Б)
структурных), метаболизма (прежде всего гормонального, или вторичного) и
функций.
2. Слабая изученность механизмов регуляции и функционирования генома
высших растений. Непредсказуемость интеграции трансгена в растительный геном во многом обусловлена как слабым пониманием молекулярных механизмов
этого процесса, так и недостаточной изученностью структуры и регуляции самого генома.
3. Неопределенность изменений клеточного метаболизма в ответ на трансформацию, обусловленная несовершенством технологии получения трансгенных рас-
43
тений и слабой изученностью генома, значительно усиливается плейотропным эффектом встроенного гена. Случайно встроенный фрагмент ДНК из другого живого источника может непредсказуемо изменить интенсивность экспрессии соседних
генов и даже вызвать эпигенетическое молчание индивидуальных генов (сайленсинг), что делает вероятным модификацию клеточного метаболизма, направление
изменений которого опять-таки заранее невозможно предвидеть.
4. Нарушение стабильности генома и изменение его функционирования вследствие процесса трансформации.
5. Нарушение стабильности встроенного в геном чужеродного фрагмента ДНК.
6. Наличие во встраиваемом фрагменте ДНК «технологического мусора»,
включающего гены устойчивости к антибиотикам, вирусные промоторы, прежде
всего 35S-промотор, и бактериальные терминаторы.
7. Аллергические эффекты чужеродного белка, кодируемого трансгеном.
8. Токсические эффекты трансгенного белка.
Все перечисленные выше, а также ряд других реальных или потенциальных
биологических или экологических рисков нельзя не принимать во внимание.
Рассмотрим далее конспективно реальные или потенциальные негативные последствия от выращивания ГМО и использования полученных из них продуктов
питания, условно разбив их на пищевые, экологические и агротехнические риски.
Обсуждение данного вопроса значительно облегчается недавним выходом в отечественной печати ряда обзорных работ [2, 4–6, 8–10].
Пищевые риски от употребления ГМО
и полученных из них продуктов
1. Приобретение ГМО, вследствие процесса трансформации, способности синтезировать токсичные для человека метаболиты.
Контролировать появление таких соединений практически невозможно, поскольку невозможно заранее предсказать не только их химическую природу, но и
сам факт их аккумуляции. Классическим примером подобного типа «сбоев» (хотя,
надо сказать, имеется и иная трактовка рассматриваемого случая) является приобретение ГМ бактерией – суперпродуцентом триптофана, используемого в качестве
пищевой добавки, – способности синтезировать в следовых количествах близкое
по структуре триптофану (но уже токсичное!) соединение 1-1’-этилен-бис[триптофан]. Первыми жертвами этого ГМ организма и заложниками американской системы оценки биобезопасности стали граждане США. Регулярное употребление ими
препарата триптофана, содержавшего данное токсичное соединение, приводило к
очень тяжелому заболеванию, называемому синдромом эозинофилии-миалгии, которое характеризуется изнурительными мышечными болями, спазмами дыхательных путей и даже заканчивается смертью [22].
2. Негативные воздействия на здоровье животных и человека ГМ продуктов
при их длительном и неконтролируемом употреблении.
В настоящее время известны лишь некоторые данные по негативному влиянию длительного употребления ГМ продуктов питания, например трансгенного
картофеля, на организм животных. Так, доктором А.Пуштаи (Исследовательский
институт Рауэтт, Великобритания) было экспериментально продемонстрировано,
что длительное скармливание животным трансгенного картофеля вызывает у них
серьезные изменения внутренних органов, в частности слизистой оболочки кишечника, частичную атрофию печени и изменение тимуса. Эти данные были
опубликованы после проведения экспериментов и подтверждения заявленных
44
результатов старшим патологом Аберденского университета С.Ивеном [16]. Несмотря на это, они вызвали бурную дискуссию. Однако позднее результаты
А.Пуштаи были подтверждены на культурах клеток крови человека и колоректальной карциномы [17, 19].
Подобные данные по влиянию трансгенного картофеля на организм животных получил также директор Института питания РАМН академик В.А.Тутельян, по мнению которого «существует определенный риск для здоровья человека при употреблении в пищу продуктов, полученных путем генной инженерии.
В каждом конкретном случае однозначно предсказать конечный результат не
представляется возможным» [7]. В.А.Тутельян экспериментально продемонстрировал негативное влияние на крыс трансгенного картофеля, устойчивого к
колорадскому жуку. Животным скармливали вареный картофель нормальный
или ГМ (Рассет Бербанк Ньюлиф) в течение 1 или 6 месяцев. Включение в рацион крыс трансгенного картофеля на протяжении 6 месяцев «приводило к статистически достоверному снижению концентрации гемоглобина, среднего содержания гемоглобина в одном эритроците и средней концентрации гемоглобина в одном эритроците» [7]. Изменения печени у них встречались в 3 раза чаще, чем у животных, которым скармливали контрольный картофель, измененные гепатоциты обнаруживались во всех дольках печени; одновременно наблюдались признаки жировой дистрофии, статистически достоверное увеличение абсолютной массы почек, чаще встречались макроскопические изменения
органов, которые авторы исследования отнесли к разряду интеркутентных заболеваний [7].
Ситуация значительно осложняется тем, что использование принципов, разработанных для оценки безопасности химических веществ и фармацевтических препаратов, недостаточно для исследования длительного воздействия ГМ продуктов
на человека. Как известно, традиционное (ориентированное на продукт) тестирование трансгенного материала ограничивается лишь анализом белков, жиров, углеводов и некоторых вторичных соединений [27], что делает его крайне неэффективным с точки зрения оценки биобезопасности. Оценка отдаленных мутагенных
и канцерогенных последствий при постоянном употреблении ГМ продуктов потребует многолетних наблюдений с применением детальных генетических и токсикологических обследований тестируемого организма на разных стадиях его развития [18, 31].
3. Непосредственное действие аллергенных и токсичных трансгенных белков
ГМО на человека и других теплокровных.
Показано, например, что трансгенная соя, устойчивая к гербициду раундапу,
может вызывать аллергию у людей. Так, достоверно установлено, что соя, содержавшая ген белка 2S альбумина бразильского ореха, выпущенная фирмой
«Pioneer Hi Bred Intern.», обладала повышенным аллергическим потенциалом [33].
Плоды трансгенного растения папайи, устойчивого к одному из вирусных заболеваний, оказались сильными аллергенами. Кукуруза сорта StarLink, синтезировавшая Bt-токсин (Cry9C), была разрешена к использованию в качестве лишь кормовой культуры [12] по причине высокой аллергенности чужеродного белка. В результате неконтролируемого переопыления данный признак был передан растениям пищевых сортов. Урожай гибридных растений был использован для получения
пищевых продуктов, следствием чего стал громкий скандал, который разгорелся в
2000–2001 гг. Есть многочисленные данные, что Cry-белки, гены которых переносят в растения для защиты от листогрызущих насекомых, например от колорадского жука, также являются аллергенами [13, 14]. В целом около 25 % всех патогенез45
зависимых белков, активно используемых для получения ГМ растений, обладают
выраженными аллергическими свойствами [25].
Сравнительный анализ частоты заболеваний, связанных с качеством продуктов
питания, был проведен в США и странах Скандинавии. Население этих стран имеет достаточно высокий уровень жизни, качественно близкую продуктовую корзину, сопоставимые медицинские услуги. Оказалось, что за несколько последних лет
в США в 3–5 раз была выше частота пищевых заболеваний, чем в странах Скандинавии. Единственным существенным различием в качестве питания является
активное употребление в пищу ГМ продуктов населением США и их практическое отсутствие в рационе народов Скандинавии. В России до появления импортных ГМ продуктов, по данным отечественных аллергологов, уровень аллергических заболеваний был в 5–7 раз ниже, чем в США. За последние годы эта разница
практически нивелировалась. Эти косвенные данные позволяют предполагать, что
повышение уровня аллергических заболеваний связано с увеличением в пищевом
рационе ГМ продуктов.
Особенно опасна детская аллергия, поскольку кишечная флора, адаптированная к «взрослой» пище, окончательно формируется к 3 годам, а иммунная система
человека – только к 12–14 годам. Детский организм остро реагирует на «чужие»
белки, к которым он не адаптирован, отсюда – особенно высокая чувствительность
детей к аллергенам. Исходя из многочисленных наблюдений, фармакологи в странах Евросоюза рекомендовали полностью исключить ГМО из детского питания
(цит. по [5]).
Принимая во внимание тот факт, что аллергический потенциал белка в чужеродном окружении определяется множеством факторов, применение даже всех
имеющихся сегодня методов тестирования аллергенности, очевидно, не позволит дать 100 %-ной гарантии того, что продукт ГМО не окажется новым аллергеном [8].
Трансгенные белки, обеспечивающие устойчивость растений к различным видам насекомых-вредителей, грибковым и бактериальным заболеваниям, обладают
не только аллергенными, но и токсичными свойствами. Так, выраженной токсичностью для млекопитающих обладают многие лектины; ингибиторы рибсомальных белков (RIPs), сериновых и цистеиновых протеаз, альфа-амилазы; хитиназа и
др. [5]. Установлено, например, что длительное воздействие на организм крыс соевых ингибиторов протеаз в качестве пищевой добавки приводило к гипертрофии
и гирерплазии поджелудочной железы, вплоть до неопластических новообразований и карциномы [28]. Подобное действие ингибиторов эндопептидаз сои на поджелудочную железу отмечено и для человека [29].
Крайне высоки риски при использовании для получения ГМО лектинов. Причем именно лектины были использованы одними из первых для создания устойчивых к насекомым форм. Так, лектин нарцисса, обладающий ярко выраженными
свойствами инсектицида, является мутагеном, причем наиболее сильное мутагенное действие обнаружено на культурах лимфоцитов эмбриона и раннего детского
возраста [34]. Появление токсичных свойств трансгенных белков будет опосредовано их концентрацией в продукте. Для оценки пищевых рисков надо определить
допустимую норму воздействия этих белков на организм.
4. Особую опасность для человека представляют продукты ГМ растений, устойчивых к гербицидам.
Устойчивые к гербицидам ГМ растения не повреждаются высокими дозами используемых химических ядов, тогда как все остальные растения погибают. Создание таких растений приводит к удешевлению агротехники и резкому увеличению
46
дозы используемых фермерами гербицидов [36], что по определению противоречит идее о создании устойчивых к гербицидам экологически чистых ГМ растений.
Интересно, что, как правило, производители ГМ растений не указывают уровень
аккумуляции гербицидов в урожае. Вместе с тем известно, что один из наиболее
широко используемых гербицидов, глифосат, может вызывать лимфому [23]. В литературе имеются данные, что при обработке глифосатом устойчивых к нему сортов сахарной свеклы растения накапливают токсичные метаболиты глифосата [32].
Известно огромное число работ, посвященных канцерогенным, иммунотоксичным
и эмбриотоксичным свойствам другого мощного и эффективного гербицида – атразина [5].
5. Риски горизонтального переноса трансгенных конструкций, в первую очередь в геном симбионтных для человека и животных бактерий (Escherichia coli,
Lactobacillus acidophillus, L. bifidus, L. bulgaricus, L. caucasicus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium и др.), и возможного негативного воздействия на здоровье человека генов устойчивости к антибиотикам.
Помимо «полезных» генов в ГМО попадает и технологический «мусор», например гены устойчивости к антибиотикам. Существует опасение, что широкое
применение в качестве маркеров генов устойчивости к антибиотикам может способствовать распространению устойчивых к ним новых штаммов болезнетворных
бактерий.
В настоящее время Агентство ООН по пищевым стандартам не рекомендует
использовать в коммерческих масштабах сорта ГМ растений, в которых по технологическим причинам присутствуют, например, гены устойчивости к антибиотикам или вирусные промоторы. Тем не менее в подавляющем большинстве случаев
продолжается выращивание подобных ГМ растений. Так, по сообщению
M.Morley, прозвучавшему 25 июня 2003 г. в английском парламенте, на полях этой
страны выращиваются сорта, несущие гены устойчивости к канамицину, неомицину, ампициллину, амоксицину, гидромицину [35]. Риск таких ГМО, как утверждает «Большой энциклопедический словарь» [1], достаточно велик, и приходится
признать, что генетическая инженерия не настолько безобидна, как это может показаться на первый взгляд.
Таким образом, представленные аргументы свидетельствуют, что при длительном и неконтролируемом использовании ГМ продуктов нельзя исключить их негативного влияния на здоровье людей.
Экологические риски
1. Неконтролируемый (горизонтальный) перенос конструкций, определяющих различные типы устойчивости к пестицидам, вредителям и болезням растений, вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми
видами, что приводит к снижению биоразнообразия дикорастущих предковых
форм культурных растений, нарушению равновесия биоценозов и формированию
«суперсорняков» в результате развития гербицид-устойчивости сорных растений.
Непредсказуемость экологических последствий использования трансгенов на
функционирование и стабильность природных и агробиоценозов из-за малой изученности негативных воздействий ГМО на сложные системы взаимодействия внутри биоценоза [10, 11, 30].
2. Риски неконтролируемого горизонтального переноса конструкций в ризосферную микрофлору. Нарушение системы биологического естественного контроля над насекомыми-вредителями из-за отрицательного воздействия инсектицидных
47
белков, прежде всего Bt-токсинов, продуцируемых трансгенными растениями, на
хищных и паразитических насекомых [2, 8, 10].
3. Негативное влияние на биоразнообразие через поражение токсичными
трансгенными белками нецелевых насекомых и почвенной микрофлоры и нарушение трофических цепей. ГМ растения с генами Bt-токсинов способны не только
прямо воздействовать на жизнеспособность и поведение многих видов насекомых
и клещей, питающихся растительным соком и пыльцой, но и косвенно нарушать
сложившиеся биоценотические отношения путем передачи своих токсинов в целый ряд других организмов по трофической цепи [15, 24, 30].
4. Риски быстрого появления устойчивости к используемым трансгенным токсинам у насекомых-фитофагов, бактерий, грибов и других вредителей под действием отбора на признак устойчивости, высокоэффективного для этих организмов.
В Америке и Китае было показано, что применение Bt-токсина для получения устойчивых к насекомым растений привело к появлению невосприимчивых к токсину популяций вредителей (пример – бабочка Plitela xylyostella) [30].
5. Риски появления новых, более патогенных штаммов фитовирусов в результате взаимодействия фитовирусов с трансгенными конструкциями, проявляющими локальную нестабильность в геноме растения-хозяина и тем самым являющимися наиболее вероятной мишенью для рекомбинации с вирусной ДНК.
6. Создание устойчивых к гербицидам ГМ сортов растений увеличивает расход
химикатов и обостряет проблему химического загрязнения окружающей среды.
Согласно данным Северо-Западного научного центра экологической политики
США, за последние 8 лет использование трансгенных разновидностей Bt-сортов
растений снизило потребление пестицидов на 19,6 млн фунтов, но за этот же срок
возросло употребление химикатов, применяемых при выращивании устойчивых к
гербицидам сортов, на 70 млн фунтов.
В настоящее время убедительно доказано наличие экологических рисков при
выращивании ГМО, которые касаются прежде всего появления суперсорняков,
формирования новых устойчивых к ядам популяций насекомых, загрязнения и
полной (безвозвратной) потери ценных традиционных сортов важнейших сельскохозяйственных культур, а также загрязнения окружающей среды химикатами,
прежде всего гербицидами.
Агротехнические риски
1. Снижение сортового разнообразия сельскохозяйственных культур
вследствие массового применения ГМО, полученных из ограниченного набора родительских сортов [2].
2. Риски отсроченного изменения свойств (через несколько поколений), связанные как с проявлением новых плейотропных свойств, так и с изменением уже декларированных.
3. Неэффективность трансгенной устойчивости к вредителям через несколько
лет массового использования данного сорта вследствие появления резистентной
популяции вредителей [2, 8].
4. Сверхзависимость покупателя семян трансгенных растений от фирмы-производителя – одна из самых больших опасностей трансгенных технологий. Монопольное владение биотехнологическими компаниями ГМ растениями, семенами и
химикатами может привести фермера или даже целое государство – покупателя семян – к сверхзависимости от производителя посевного материала. Тем более что
фирма продает семена на условиях, при которых покупатель не может оставлять
48
часть урожая для посева следующего года, иначе он нарушит патентное право и
будет подвергнут судебному преследованию.
Особую опасность для покупателя представляют так называемые терминаторные технологии, при которых продаваемые биотехнологической фирмой семена дают лишь один урожай (одно поколение, F1). Попытка использовать часть
урожая для посева на следующий год приводит к тому, что семена или не прорастают, или гибнут сразу после прорастания. Все это делает любого покупателя
семян (фермера, предприятие или государство) абсолютно зависимым от компаний, производящих семена генетически модифицированных растений, гербициды и инсектициды.
5. В настоящее время отсутствуют технологии для предотвращения генетического загрязнения традиционных сортов. При более широком распространении
ГМ культур все труднее будет предотвратить заражение обычных сортов ГМ разновидностями. Так, было установлено, что в 1999 г. обычные семена кукурузы,
поставленные швейцарским и немецким фермерам для посева, оказались «зараженными» новыми генами от ГМ культур еще в США, до поставки в Европу. Если от производителей требуют поставлять семена нормальных культур, то такое
заражение обычных семян ГМ может привести к обвинению их в поставке ГМ
продукции на рынки, где ГМ культуры запрещены. В случае засорения урожая
семенами трансгенных сортов фермер стоит перед сложными проблемами:
1) оказывается перед лицом судебной угрозы со стороны биотехнологических
компаний за нарушение патентных прав и 2) не может продать свой урожай потребителю, не использующему ГМ материал. К тому же, согласно юридическому
договору, который фермер должен подписать с компанией, последняя не несет
никаких гарантийных обязательств, и вся ответственность за любые неблагоприятные последствия ложится на него.
6. Риски непредсказуемых изменений нецелевых свойств и признаков ГМ сортов, связанные с плейотропным действием введенного гена.
Серьезной агротехничекой проблемой для селькохозяйственного производства,
использующего ГМ сорта растений, может стать эпигенетическое молчание трансгенов, или сайленсинг, реализуемый на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях. В первом случае происходит инактивация промоторов трансгенов таким образом, что ингибируется их транскрипция, тогда как во втором случае
транскрипция осуществляется, но синтезированная в ядре мРНК деградирует в цитоплазме. Интродуцированные гены могут становиться эпигенетически молчащими сразу, а также после короткого и даже длительного периода экспрессии.
Во многом эпигенетическое молчание трансгенов обусловлено как непредсказуемой интеграцией рекомбинантных молекул ДНК в растительный геном, так и не
определенным заранее их количеством [11].
Попытки защитить картофель от грызущих насекомых (например, колорадского жука) методами генетической инженерии, согласно неопубликованным данным,
приводят к снижению их устойчивости к некоторым фитопатогенам и значительной потере урожая в процессе его хранения. Более того, как показал В.А.Тутельян,
содержание нитратов в исследованном им трансгенном картофеле возростало
практически в 2 раза по сравнению с традиционным сортом, а содержание витамина С и бета-каротина, напротив, снижалось [7].
Неожиданные проявления обнаруживаются не только у экспериментальных видов культур, но и у растений, уже получивших коммерческий статус. Так, было
обнаружено, что у устойчивого к гербицидам вида сои в жарких климатических
условиях стручки самопроизвольно раскрываются, что приводит к потере 40 %
49
урожая [20]. Известны также случаи, когда плоды ГМ растений существенно теряли свои вкусовые качества.
7. Фактическая утрата государством, в частности Россией, при выращивании в
коммерческих масштабах ГМ растений статуса страны – потенциального производителя экологически чистой продукции и ее поставщика на европейский рынок.
По оценкам некоторых западных экспертов, объем европейского рынка органической продукции в настоящее время составляет около 100 млрд долл. в год. Существует очень большая вероятность того, что начало коммерческого выращивания
ГМ сортов сельскохозяйственных культур на территории нашей страны будет автоматически означать потерю данного шанса.
Таким образом, представленные выше данные свидетельствуют о существовании реальных или потенциальных пищевых, экологических и агротехнических рисков при коммерческом выращивании и использовании ГМО и полученных из них продуктов питания. Эти риски являются следствием прежде
всего несовершенства существующих генноинженерных технологий и недостаточно глубокого знания структуры, а также механизмов регуляции и функционирования генома растений. Снижение или исключение указанных рисков
при выращивании трансгенных растений предполагает значительное совершенствование технологии получения ГМО, создание трансгенных растений
нового поколения, не содержащих регуляторных вирусных промоторов, генов
устойчивости к антибиотикам и других технологических элементов, всестороннее изучение биологии ГМ растений и фундаментальных основ регуляции
экспрессии генома. Успешному развитию генноинженерных технологий в
сельскохозяйственном производстве России будет также способствовать создание независимой от производителя, эффективно работающей государственной
системы контроля за наличием ГМО и продуктов их переработки, а также обязательное маркирование всех продуктов, содержащих ГМ источники, соблюдение международных правовых норм по регулированию трансграничного потока
ГМО, совершенствование национального законодательства и его гармонизация
с законодательством Евросоюза. В любом случае исследования биобезопасности ГМО и полученных из них продуктов, а также доказательства биологической и экологической безопасности должны опережать их коммерческое использование.
Законодательство о ГМ продукции
Очевидно, что по причине несовершенства технологии получения
ГМО и наличия потенциальных рисков многие страны проявляют осторожность
при использовании ГМ продуктов питания. Так, даже в США (самой «генетически модифицированной» стране) контроль за использованием трансгенных продуктов находится в юрисдикции трех агентств: Американского агентства по охране окружающей среды, Министерства сельского хозяйства США и Американского управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и
медикаметов. При этом Национальный совет США по стандартизации органической, т. е. безопасной для здоровья человека, продукции в 1991 г. единогласно постановил, что ГМО и полученные из них продукты должны быть запрещены для продажи в системе органической пищи. Аналогичную позицию занял и
Конгресс США, который еще в 1990 г. создал Совет для выработки единых стандартов на органическую продукцию. Относительно продуктов из ГМО Совет
Конгресса США не дал гарантий их безопасности. Это означает, что продукты
50
из ГМО даже в США не относятся в настоящее время к категории безопасных
для здоровья человека [3].
Не говоря уже о странах Евросоюза, объявивших 5-летний мораторий на выращивание ГМ растений и импорт новых видов ГМ продуктов, за последние годы даже африканские государства, кроме ЮАР, не допустили на свою территорию ни трансгенные сельскохозяйственные культуры, ни полученные из них
продукты. Министры сельского хозяйства африканских стран подписали коллективное письмо, в котором резко критиковали политику «Монсанто», проводимую в отношении развивающихся стран. В нем говорилось: «Мы решительно
возражаем против того, чтобы образ бедных и голодных людей использовался
многонациональными корпорациями-гигантами для протаскивания технологии,
которая не является безопасной и не несет нам ни экологической, ни экономической выгоды. Мы считаем, что это уничтожит разнообразие, местные обычаи
и устоявшиеся аграрные системы, которые наши крестьяне создавали на протяжении тысяч лет, и является миной замедленного действия под нашу способность прокормить самих себя». Осторожный подход Китая к ГМ растениям разочаровал американских фермеров, которые ожидали активного экспорта в Китай трансгенных продуктов после его вступления в ВТО (2002 г.). Вместо этого
их продажи сои упали на 23 % по сравнению с 2001 г. из-за введения длительных процедур по испытаниям и лицензированию.
Важное значение для исключения потенциальных негативных эффектов при
использовании ГМО имеет тот факт, что большинство стран мира, включая Россию, приняли на себя обязательства соблюдать принцип предосторожности,
сформулированный в Декларации ООН по окружающей среде и устойчивому
развитию в Рио-де-Жанейро (UN Doc. A/CONF.151/5/Rev.1, 1992) и требующий
от производителя предоставления доказательств безопасности трансгенных растений и полученных из них продуктов еще до начала их коммерческого использования. Отсутствие подобных сведений позволяет считать ГМО и полученные
из них продукты опасными или потенциально опасными, пока не будет доказано обратное. Ключевая роль в регламентировании трансграничных потоков
ГМО в глобальном масштабе принадлежит Картахенскому протоколу по биобезопасности (2000 г.), который уже вступил в силу, но к которому Россия пока не
присоединилась.
В нашей стране также создана некоторая законодательная база в области
регулирования генноинженерной деятельности. В частности, разработаны и
приняты Федеральные законы «О государственном регулировании в области
генноинженерной деятельности» (05.06.1996 № 86-ФЗ), «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (от 30.03.1999 № 52-ФЗ), «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (от 02.01.2000 № 29-ФЗ), «О защите
прав потребителей» (в редакции Федерального закона от 09.01.1996 № 2-ФЗ),
принят ряд постановлений Главного государственного санитарного врача РФ,
в том числе Постановление от 08.11.2000 № 13 «О нанесении информации на
потребительскую упаковку пищевых продуктов, полученных из ГМО». Принципиальное значение для решения проблем биобезопасности ГМО имеют разработка и утверждение Президентом РФ (04.12.2003 № Пр-2194) «Основ государственной политики в области обеспечения химической и биологической
безопасности РФ до 2010 года и дальнейшую перспективу», где четко сформулированы задачи государства в данной области, в частности сказано: «обеспечить безопасность продуктов питания и лекарственных средств, произведенных из генетически модифицированных организмов; безопасность экологиче51
ской системы от проникновения чужеродных видов организмов; прогнозировать генетические аспекты биологической безопасности; создать системы государственного контроля за оборотом генетически измененных материалов».
Наконец, в конце 2004 г. принята поправка к ст. 10 пункту 2 Федерального закона «О защите прав потребителей», требующая обязательного информирования потребителя «о наличии в продуктах питания компонентов, полученных с
применением генноинженерно-модифицированных организмов». Бюро Отделения биологических наук РАН (ОБН РАН) также считает «необходимым развитие в ОБН РАН исследований по вопросам биобезопасности трансгенных
организмов и продуктов, полученных из ГМО, а также по экологическим проблемам, связанным с ГМО» (Пост. Бюро ОБН РАН № 137 от 25 ноября 2003 г.
«Об участии ОБН РАН в решении проблемы “генетически модифицированные
организмы”»).
Даже перечень этих документов убедительно свидетельствует об обеспокоенности мирового сообщества, правительств многих государств, в том числе и
России, сложившейся ситуацией в области коммерческого использования трансгенных сортов сельскохозяйственных растений. Специфика и опасность широкомасштабного эксперимента по выпуску ГМО в окружающую среду заключается в том, что в случае возникновения негативных эффектов, которые трудно
предвидеть заблаговременно, этот эксперимент невозможно будет остановить и
тем более повернуть вспять. По мнению участников Берлинской конференции
(23 января 2005 г.), представлявших 28 стран Европы, «наука может ошибаться,
однако ГМО невозможно будет вернуть в исходное положение при появлении
негативных проблем». Осознавая это, Евросоюз разработал и принял наиболее
совершенную законодательную базу, которая сводит к минимуму возможные потенциальные риски при использовании ГМО и одновременно не препятствует
развитию генноинженерных технологий. В частности, новые директивы
(2001/18/ЕС) вводят гармонизированную систему отслеживания ГМ продуктов
на всех стадиях допуска ГМО к рынку. Они внесут правовую ясность и будут
способствовать эффективной работе внутреннего рынка. Россия сделала лишь
первые робкие шаги по пути соблюдения принципа предосторожности. Следующим шагом, очевидно, должно стать принятие энергичных мер по значительному повышению эффективности принятых законов и гармонизации отечественного законодательства в данной области с законодательством Евросоюза, без
чего невозможен выход пищевых продуктов российских производителей на европейский рынок.
В настоящее время существуют достаточно убедительные примеры того, как
опасно вторгаться в генетическую программу организма, игнорируя при этом
законы эволюции и популяционной генетики, а ориентируясь лишь на краткосрочные финансовые выгоды для отдельных лиц, компаний или финансовых
групп. Но не вызывает сомнения и то, что не сворачивание генноинженерных
работ, как часто пытаются представить в СМИ и научно-популярной печати, а
как раз наоборот, проведение широкомасштабных исследований биологии
трансгенных растений, усовершенствование устаревших генноинженерных технологий, переход к созданию более безопасных ГМ растений нового поколения,
в соответствии с требованиями Агентства ООН по пищевым стандартам других
международных организаций, а также нормами международно-правового и национальных законодательств по регулированию обращения ГМО, позволят исключить возможные биологических риски при использовании ГМО и ГМ продуктов.
52
ЛИТЕРАТУРА
1. Большой энциклопедический словарь: пер. с англ. («The Hutchinson Almanac 2000», Oxford). М.:
Изд-во АСТ, 2001. 944 с.
2. Жученко А.А. Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений // С.-х.
биология. 2003. № 1. С. 3–33.
3. Кащьяп В. Пестициды и трансгенные растения как международная агроэкологическая проблема.
М.: Изд-во РУДН, 1998. 167 с.
4. Кузнецов В.В., Куликов А.М., Митрохин И.А., Цыдендамбаев В.Д. ГМО и биологическая безопасность // Экос-информ. 2004. № 10. С. 1–64.
5. Куликов А.М. ГМО и риски их использования // Физиология растений. 2005. Т. 52. С. 115–128.
6. Монастырский О.А. Продовольственная безопасность России: вчера, сегодня, завтра // Экос-информ. 2004. № 4. C. 1–64.
7. Отчет Института питания РАМН «Медико-биологические исследования трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку» (по соглашению с фирмой «Монсанто»), утвержденный В.А.Тутельяном. М.: Институт питания РАМН, 1998. 63 с. [Рукопись].
8. Семенюк Е.Г. Агроэкологические аспекты использования генетически модифицированных сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2001. № 1. С. 80–93.
9. Семенюк Е.Г. Проблемы оценки риска трансгенных растений // Агрохимия. 2001. Т. 10. С. 85–96.
10. Соколов М.С., Марченко А.И. Потенциальный риск возделывания трансгенных растений и потребления их урожая // С.-х. биология. 2002. № 5. С. 3–22.
11. Тищенко Е.Н., Моргун В.В. Эпрессия трансгенов, проблемы и стратегии для практического
применения // Физиология и биохимия культ. растений. 2004. Т. 36. С. 279–290.
12. Bacillus thuringiensis subspecies tolworthi Cry9C protein and the genetic material necessary for its
production in corn; exemption from the requirement of a tolerance // U.S. Environmental Protection Agency /
U.S. Fed. Reg. 1998. Vol. 63. P. 28258–28261.
13. Bernstain I.L., Bernstein J.L., Miller M., Tierzieva S., Bernstein D.L., Lummus Z., Selgrade M.K.,
Doerfler D.L., Seligy V.L. Immune responses in farm workers after exposure to Bacillus thuringiensis pesticides // Environ. Health Perspect. 1999. Vol. 107. P. 575–582.
14. Bernstain J.A., Bernstein I.L., Bucchini L., Goldman L.R., Hamilton R.G., Lehrer S., Rubin C.,
Sampson H.A. Clinical and laboratory investigation of allergy to genetically modified foods // Environ. Health
Perspect. 2003. Vol. 111. P. 1114–1121.
15. Conner A.J., Glare T.R., Nap J.P. The release of genetically modified crops into the environment. Pt 2.
Overview of ecological risk assessment // The Plant J. 2003. Vol. 33, N 1. P. 19–46.
16. Ewen S.M., Pusztai A. Effects of diets containing geletically modified potatoes expressing lectin on
rat small intestine // The Lancet. 1999. Vol. 353. P. 1353–1354.
17. Fenton B., Stanley K., Fenton S., Bolton-Smith C. Differential binding of the insecticidal lectin GNA
to human blood cells // Lancet. 1999. Vol. 354. P. 1354–1355.
18. Franck-Oberspach S.L., Keller B. Consequences of classical and biotechnological resistance breeding
for food toxicology and allergenicity // Plant Breeding. 1997. Vol. 116. P. 1–17.
19. Gabor F., Stangl M., Wirth M. Lectin-mediated bioadhesion: binding characteristics of plant lectins on
the enterocyte-like cell lines Caco-2, HT-29 and HCT-4 // J. Control Release. 1998. Vol. 55. P. 131–142.
20. Gertz J.M., Vencill W.K., Hill N.S. British crop protection conference: weeds // Proceedings of an
international conference. Brighton, UK, 1999. Vol. 48. P. 835–840.
21. Giovannetti M. The ecological risks of transgenic plants // Rev. Biol. 2003. Vol. 96, N 2. P. 207–223.
22. Glick B.R., Pasternak J.J. Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Recombinant
DNA. Washington, D.C.: ASM PRESS, 1998. 589 p.
23. Hardell L., Eriksson M. A case-control study of non-hodgkin lymphoma and exposure to pesticides //
Cancer. 1999. Vol. 85, N 6. P. 1353–1360.
24. Hilbeck A., Meier M.S., Raps A. Review on non-target organisms and Bt-plants. Zurich, Switzerland:
Eco Strat GMbH Ecological technology Assessment & Environmental Consulting, 2000. 77 p.
25. Hoffmann-Sommergruber K. Patogenes-related (RP)-proteins identified as allergens // Biochem. Soc.
Trans. 2002. Vol. 30. P. 930–935.
26. James C. Global status of commercialized transgenic crops // ISAAA Briefs. 2003. N 30.
27. Kessler D.A., Taylor M.R., Maryanski J.H. The biosafety of foods developed by biotechnology //
Science. 1992. Vol. 256. P. 1747–1749.
53
28. Liener I.E., Goodale R.L., Deshmukh A., Satterberg T.L., Ward G., DiPietro C.M., Bankey P.E.,
Borner J.W. Effect of a trypsin inhibitor from soybeans (Bowman-Birk) on the secretory activity of the human
pancreas // Gastroenterology. 1988. Vol. 94, N 2. P. 419–427.
29. Liener I.E. Possible adverse effects of soybean anticarcinogens // J. Nutr. 1995. Vol. 125, N 3 (Suppl).
P. 744S–750S.
30. Medvinsky A.B., Morozov A.Y., Velkov V.V., Li B.L., Sokolov M.S., Malchow H. Modeling the invasion of recessive Bt-resistant insects: an impact on transgenic plants // J. Theoretical Biology. 2004. Vol. 231.
P. 121–127.
31. Millstone E., Brunner E., Mayer S. Beyond «substantial equivalence» // Nature. 1999. Vol. 410.
P. 525–526.
32. Muller B.P., Zumdick A., Schuphan I., Schmidt B. Metabolism of the herbicide glufosinate-ammonium in plant cell cultures of transgenic (rhizomania-resistant) and non-transgenic sugarbeet (Beta vulgaris), carrot (Daucus carota), purple foxglove (Digitalis purpurea) and thorn apple (Datura stramonium) // Pest. Manag.
Sci. 2001. Vol. 57, N 1. P. 46–56.
33. Nordlee J.A., Taylor S.L., Townsend J.A., Thomas L.A., Bush R.K. Identification of Brazil nut allergen in transgenic soybeans // N. Engl. J. Med. 1996. Vol. 334, N 11. P. 666–692.
34. Summers C., Forrest J., Norval M., Sharp M.J. The potentially insecticidal Narcissus pseudonarcissus
lectin demonstrates age-related mitogenicity // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2002. Vol. 33, N 1. P. 47–49.
35. The United Kingdom Parliament. The Commons Hansard Written Answers text for Wednesday
25 June 2003 // 2003. Vol. 407, N 416. – http://www.parliament.the-stationery-office.co.uk/pa/cm200203
/cmhansrd//vo030625/index/30625-x.htm.
36. Wauchope R.D., Estes T.L., Allen R., Baker J.L., Hornsby A.G., Jones R.L., Richards R.P., Gustafson
D.I. Predicted impact of transgenic, herbicide-tolerant corn on drinking water quality in vulnerable watersheds
of the mid-western USA // Pest. Manag. Sci. 2002. Vol. 58, N 2. P. 146–160.
54