Источники рисков от производства и использования ГМО
реклама
Содержание Введение ................................................................................................................... 2 1. История появления ГМО .................................................................................... 3 2. Факторы риска в пищевых продуктах ............................................................. 5 3. Достижения и последствия применения ГМО в медицине ............................ 7 4. Экологический риск использования ГМО........................................................ 8 5. Экономический риск использования ГМО..................................................... 10 6. Биобезопасность и биотерроризм ................................................................... 13 7. Контроляь над использованием и распространением ГМО ......................... 20 Список литературы ............................................................................................... 23 1 Введение Стремительно увеличивающееся население нашей планеты побудило ученых и производителей не только интенсифицировать выращивание сельскохозяйственных культур и скота, но и начать поиск принципиально новых подходов к развитию сырьевой базы начавшегося столетия. Наилучшей находкой в решении данной задачи явилось широкое применение генной инженерии, обеспечившей создание генетически модифицированных источников пищи (ГМИ). На сегодняшний день известно множество сортов растений, подвергшихся генетической модификации для увеличения стойкости к гербицидам и насекомым, повышение маслянистости, сахаристости, содержания железа и кальция, увеличения летучести и снижения темпов созревания. ГМО - это трансгенные организмы, наследственный материал которых изменен методом генной инженерии с целью придания им желаемых свойств. Несмотря на огромный потенциал генной инженерии, и ее уже реальные достижения, использование генно-модифицированных продуктов питания воспринимается в мире не однозначно. В СМИ регулярно появляются статьи и репортажи о продуктах мутантах, при этом у потребителя не складывается полного представления о проблеме, скорее начинает преобладать чувство страха незнания и непонимания. 2 1. История появления ГМО Генетически модифицированные организмы появились в конце 80-х годов двадцатого века. В 1992 году в Китае начали выращивать табак, который "не боялся" вредных насекомых. Но начало массовому производству модифицированных продуктов было положено в 1994 году, когда в США появились помидоры, которые не портились при перевозке. Они зелеными хранились до полугода при температуре 14-16 градусов и дозревали при комнатной температуре. А в следующем, 95-м, году американская компания "Монсанто" запустила на рынок ГМ-сою, в которую был внедрен чужеродный ген - для повышения ее способности противостоять сорнякам. Существуют две противоборствующие стороны. Одну из них представляют рад ученых и транснациональные корпорации (ТНК) – производители ГМП, имеющие свои представительства во многих странах и спонсирующие дорогостоящие лаборатории, получающие коммерческие сверхприбыли, действующие в наиболее важных областях человеческой жизни: продукты питания, фармакология и сельское хозяйство. ГМП – большой и перспективный бизнес. В мире более 60 млн. га занято под трансгенные культуры: из них 66% в США, 22% в Аргентине. Сегодня 63% сои, 24% кукурузы, 64% хлопка – трансгенные. Лабораторные тесты показали, что около 60-75% всех импортируемые РФ продуктов питания содержат ГМО компоненты. По прогнозам к 2005г. мировой рынок трансгенной продукции достигнет 8 млрд.$, а к 2010 – 25 млрд.$. Но сторонники биоинженерии предпочитают ссылаться на благородные стимулы их деятельности. На сегодняшний день ГМО – наиболее дешевый и экономически безопасный (как они считают) способ для производства пищевых продуктов. Новые технологии позволят решить проблему нехватки продовольствия, иначе населению Земли не выжить. Сегодня нас уже 6 млрд., а в 2020г. по оценкам ВОЗ – будет 7 млрд. В мире 800 млн. голодающих и каждый день от голода умирает 20000 человек. В последние 20 лет мы потеряли более 15% почвенного слоя, и большая часть пригодных к возделыванию почв уже вовлечены в сельскохозяйственное производство. При этом человечеству не хватает белка, его мировой дефицит составляет 35-40 млн. тонн/год и увеличивается ежегодно на 2-3%. Одно из решений создавшейся глобальной проблемы – генная инженерия, чьи успехи открывают принципиально новые возможности для повышения продуктивности производства и снижения экономических потерь. С другой стороны против ГМО выступают многочисленные экологические организации, объединение «Врачи и ученые против ГМП», ряд религиозных организаций, производители сельскохозяйственных удобрений и средств борьбы с вредителями. Биотехнология – относительно молодая область прикладной биологии, изучающая возможности применения и разрабатывающая конкретные рекомендации использования биологических объектов, средств и процессов в практической деятельности, т.е. разрабатывающая способы и схемы получения практически ценных веществ на основе культивирования целых одноклеточных организмов и свободноживущих клеток, многоклеточных организмов (растений и животных). Исторически биотехнология возникла на основе традиционных медико–биологических производств (хлебопечение, виноделие, пивоварение, получение кисломолочных продуктов, пищевого уксуса). Особо бурное развитие биотехнологии связывают с эрой антибиотиков, которая наступила в 403 50гг. Следующая веха в развитии относится к 60гг. – производство кормовых дрожжей и аминокислот. Новый импульс биотехнология получила в начале 70-х годов, благодаря появлению такой ее отрасли как генная инженерия. Достижения в этой области не только расширили спектр микробиологической промышленности, но коренным образом изменили саму методологию поиска и селекции микроорганизмов – продуцентов. Первым генно-инженерным продуктом стал человеческий инсулин, продуцируемый бактериями Е.соli, а также изготовление лекарств, витаминов, ферментов, вакцин. В тоже время энергично развивается клеточная инженерия. Микробный продуцент пополняется новым источником получения полезных веществ – культурой изолированных клеток и тканей растений и животных. На этой основе разрабатываются принципиально новые методы селекции эукариот. Особенно больших успехов удалось достичь в области микроклонального размножения растений и получить растения с новыми свойствами. В действительности использованием мутаций, т.е. селекцией, люди начали заниматься задолго до Дарвина и Менделя. Во второй половине XX века материал для селекции стали готовить искусственно, генерируя мутации специально, воздействуя радиацией или колхицином и отбирая случайно появившиеся положительные признаки. В 60-70гг.. XX века были разработаны основные методы генной инженерии – отрасли молекулярной биологии, основной задачей которой является конструирование in vitro (вне живого организма) новых функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК) и создание организмов с новыми свойствами. Генная инженерия помимо теоретических задач – изучение структурнофункциональной организации генома различных организмов – решает множество практичных задач. Так получены штаммы бактериальных дрожжей, культуры клеток животных, продуцирующих биологически активные белки человека. И трансгенные животные и растения, содержащие и производящие чужеродную генетическую информацию. В 1983году ученые обнаружили, что почвенная бактерия, образующая на стволах деревьев и кустарников наросты, переносит фрагмент собственной ДНК в ядро растительной клетки, где она встраивается в хромосому и распознается как своя. С момента этого открытия и началась история генной инженерии растений. Первыми в результате искусственных манипуляций с генами получился табак, неуязвимый для вредителей, потом генно-модифицированный помидор (в 1994г. фирмы Monsanto), затем кукуруза, соя, рапс, огурец, картофель, свекла, яблоки и многое другое. Сейчас выделять и собирать гены в одну конструкцию, переносить их в нужный организм – рутинная работа. Это та же селекция, только более прогрессивная и более ювелирная. Ученые научились делать так, чтобы ген работал в нужных органах и тканях (корнях, клубнях, листьях, зернах) и в нужное время (при дневном освещении); а новый трансгенный сорт может быть получен за 4-5 лет, в то время как на выведение нового сорта растений классическим методом (изменение широкой группы генов с помощью скрещивания, радиации или химических веществ, надеясь на случайные сочетания признаков в потомстве и отбор растений с нужными свойствами) требуется более 10 лет. В целом, проблема трансгенных продуктов во всем мире остается очень острой и дискуссии вокруг ГМО не утихнут еще долго, т.к. преимущество их использования очевидны, а отдаленные последствия их действия, как на экологию, так и на здоровье человека менее ясны. 4 2. Факторы риска в пищевых продуктах → Непосредственное действие токсичных и аллергенных трансгенных белков ГМО. → Риски, опосредованные плейотропным действием трансгенных белков на метаболизм растений. → Риски, опосредованные накоплением гербицидов и их метаболитов в устойчивых сортах и видах сельскохозяйственных растений. → Риски горизонтального переноса трансгенных конструкций, в первую очередь в геном симбионтных для человека и животных бактерий. Одним из возможных рисков употребления генетически модифицированной еды рассматривается её потенциальная аллергенность. Когда в геном растения встраивают новый ген, конечным результатом является синтез в растении нового белка, который может быть новым в диете. В связи с этим невозможно определить аллергеность продукта, базируясь на прошлом опыте. Теоретически, каждый протеин — потенциальный триггер аллергической реакции, если не его поверхности есть специфические места связи к IgE антителу. Антитела, являющиеся специфическими для конкретного антигена, производятся в организме индивидуума чувствительного к аллергену. Чувствительность к аллергенам часто зависит от генетической предрасположенности, поэтому расчеты аллергического потенциала невозможно сделать с 100 % точностью. Новые потенциальные аллергены формируются так же в сортах конвекционной селекции, но отследить подобные аллергены очень сложно, кроме того процедура допуска конвенционных сортов анализу на аллергенность не предусматривается. Каждый генно-модифицированный сорт, перед тем как попасть к потребителю, проходит процедуру оценки его аллергенного потенциала. Тесты предусматривают сравнение белковой последовательности с известными аллергенами, стабильность белка во время переваривания, тесты при помощи крови от индивидуумов чувствительных к аллергенам, тесты на животных. Если продукт, в процессе разработки демонстрирует аллергические свойства, запрос на коммерциализацию может быть отозван. Например, в 1995 году компания Pioneer Hi-Bred разрабатывала кормовую сою с повышенным содержанием аминокислоты метионина. Для этого использовали ген бразильского ореха, который, как со временем выяснилось, демонстрировал аллергические качества. Разработка продукта остановлена, поскольку есть риск, что кормовая соя может случайно или в результате недобросовестных действий поставщика попасть на стол к потребителю. В мировом сообществе в настоящее время происходит уточнение приоритетов в оценке безопасности. Если ранее риски, связанные с безопасностью, оценивались только с точки зрения контаминации пищи, то сейчас ученые во всем мире пришли к выводу, что надо оценивать не только уровень загрязнения пищевых продуктов, но и структуру питания населения Структура питания напрямую влияет на здоровье человека. Так, в настоящее время с рационом питания населения России наблюдается избыточное поступление жиров, в первую очередь жиров животного происхождения, при одновременном недостатке ряда витаминов (С, В2, фолиевой кислоты, каротина и др.), макро- и микроэлементов (кальций, железо, йод) и пищевых волокон. Все это является существенным фактором риска 5 развития ряда заболеваний, в том числе ожирения и различных форм нарушения жирового обмена, атеросклероза, остеопороза, железодефицитной анемии, некоторых онкологических заболеваний. 6 3. Достижения и последствия применения ГМО в медицине Медицинские научные исследования и разработки – одна из важнейших отраслей человеческой деятельности, позволяющая сохранить жизнь множеству людей с врожденными и приобретенными патологиями физиологического и анатомического характера. В последние годы наиболее интенсивно финансируются изыскания в области биотехнологии, позволяющей получить необходимые лекарства принципиально новым путем – с помощью модификации генома клеток, растений и животных. Внедрение в генотип живого организма чужеродных и искусственная мутация собственных генов приводит к получению человеком нужных соединений. Так, в настоящее время широко используются культуры клеток, синтезирующие пептиды, антибиотики, гормоны и ферменты, широко применяемые для лечения и профилактики патологий. Производство трансгенных медицинских препаратов – перспективное направление генно-инженерной деятельности. Если раньше, например, эффективным методом лечения анемии считалось частое переливание донорской крови (рискованная и дорогостоящая процедура), то сегодня для производства трансгенных медицинских препаратов используют модифицированные микроорганизмы и культуры животных клеток. Эффективность использования трансгенных организмов на службе у медицины можно рассмотреть на нескольких примерах решения проблем здоровья человека. По данным ВОЗ, в мире около 220 млн людей, страдающих диабетом. Для 10% пациентов показана инсулиновая терапия. Обеспечить всех нуждающихся животным инсулином невозможно (вероятность переноса вирусов от животных к людям; дорогостоящее лекарство). Именно поэтому разработка технологии биологического синтеза гормона в клетках микроорганизмов – оптимальное решение задачи. Инсулин, полученный на микробиологической фабрике, идентичен натуральному инсулину человека, дешевле препаратов животного инсулина, не вызывает осложнений. Выраженное замедление роста детей, приводящее к появлению лилипутов, карликов, – еще одна проблема здоровья человека, связанная с нарушением работы желез внутренней секреции (недостаток гормона роста соматотропина, который вырабатывается гипофизом). Раньше эту болезнь лечили путем введения в кровь пациентов препаратов гормона роста, выделенных из гипофиза умерших людей. Однако здесь возникало ряд технических, медицинских, финансовых и этических проблем. Сегодня эта проблема решена. Ген, кодирующий образование гормона роста человека, синтезирован и встроен в генетический материал E.coli. Использование достижений биотехнологии в медицине вполне легально и поддержано практически всеми учеными. Тем не менее, использование ГМО вызывает серьезные опасения ученых, да и простых людей. Биотехнология еще весьма слабо изучена, а неосторожное использование ее методик может преподнести человечеству немало сюрпризов, в том числе и не очень приятных. Применение генномодифицированных объектов, как в сельском хозяйстве, так и в медицине, требует серьезного пересмотра и осторожности в принятии решений. 7 4. Экологический риск использования ГМО Использование ГМ-продуктов, то есть выращивание генетически модифицированных растений, приводит к сильному падению сортового разнообразия. Для генных модификаций берут один-два сорта, с ними и работают. Существует опасность вымирания многих видов растений. Риски: 1. Неконтролируемый (горизонтальный) перенос конструкций, определяющих различные типы устойчивости к пестицидам, вредителям и болезням растений, вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми видами, 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. 2. Риски неконтролируемого горизонтального переноса конструкций в ризосферную микрофлору. Нарушение системы биологического естественного контроля над насекомыми-вредителями из-за отрицательного воздействия инсектицидных белков, прежде всего Bt-токсинов, продуцируемых трансгенными растениями, на хищных и паразитических насекомых. 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. 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). 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 8 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, они 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. 9 5. Экономический риск использования ГМО Перечень экономических рисков, возникающих в связи с использованием ГМО в производстве продуктов питания и сельском хозяйстве для России, будет расти по мере ее интеграции в глобальное экономическое пространство. Основной удар может быть нанесен по имиджу России как производителя натуральных продуктов. Известно, что в мире спрос на экологически чистую продукцию неуклонно растет. В частности, в 2002 г. Россию посетила делегация Министерства сельского хозяйства и защиты прав потребителей Германии. На встречах с производителями было не раз заявлено, что Германия планирует в будущем наладить импорт ряда наименований сельскохозяйственной продукции из России, при условии отсутствия в ней ГМО и минимальном содержании химикатов. Россия имеет большой потенциал в этой области, но массовое выращмвание ГМО навсегда исключит подобную перспективу. ГМ-растения рекламируются как панацея от сельскохозяйственных вредителей и болезней, но на деле это оказывается не так. ГМ-культуры уже разорили не одно поколение индийских фермеров. За последние несколько лет тысячи фермеров в Индии покончили жизнь самоубийством, другие, пытаясь расплатиться с долгами, продают свои органы. Причина – колоссальные убытки из-за выращивания ГМ-хлопка. Вопреки обещаниям компании «Монсанто», растения оказались подвержены большому количеству болезней и не дали фактически никакого урожая, при этом цена, которую фермеры заплатили за семена компаниям, в среднем была в 4 раза выше, по сравнению со стоимостью обычного хлопка. Однако представители «Монсанто» считают, что беды, постигшие фермеров, связаны не с плохим качеством трансгенного хлопка, а с нарушением технологии его выращивания. Существует и другая проблема, связанная с экономическими особенностями выращивания ГМО. Все генные вставки, встраиваемые в геном растения для получения ГМО, являются объектом интеллектуальной собственности, следовательно, их использование платно. Но кроме регулярных платежей, которые должны платить фермеры компаниям за использование трансгенных ГМ-семян, значительные финансовые потери могут понести фермеры и даже обыкновенные дачники, специально не выращивающие ГМ-растения. В 2004 г. «Монсанто» изобличила в незаконном использовании запатентованных компанией семян 500 фермеров. Не все из них были привлечены к ответственности, однако неизвестно, действительно ли фермеры высадили семена, не заплатив, или эти семена принесло на поля ветром, или произошло переопыление, как это случилось в случае канадского фермера Перси Шмайзера. Его громкое дело обошло страницы мировых газет: заподозрив, что на соседнем поле выращивают ГМ-рапс, он проверил свои посевы и обнаружил трансгенные растения. Однако потребовать возмещения ему вреда, как производителю органического рапса, Шмайзер не успел, так как «Монсанто» сама подала на него в суд, и обернула дело в свою пользу, а фермер вынужден был выплатить многотысячный штраф. 10 Недовольны и фермеры, сознательно выращивающие ГМО. Некоторым фермерам кажется, что выращивать ГМ-сою выгодно, поскольку гербицид «Раундап» хорошо защищает поля от сорняков и стоит не очень дорого, но другие считают это лишь очередной уловкой корпораций. Фермер Вернон Гансебом из штата Небраска, США, в интервью газете Omaha World Herald в 2004 г. заявил следующее: «Они снижают цены на «Раундап», но повышают цены на семена. Да, патенты обходятся недешево, но цены растут в геометрической прогрессии. Не я один обеспокоен этим». Возникает вопрос, почему американские фермеры активно выращивают ГМО? Кроме государственных дотаций и иной помощи со стороны государства, этому есть еще одно очень простое объяснение. Последние 10 лет фермеры США сталкиваются с уменьшением прибыли. В частности, цена метрической тонны сои в 1998 г. упала на 62% по сравнению с 1990 г., и землевладельцам пришлось увеличивать площади посевов, чтобы остаться в бизнесе. В такой ситуации любая технология, предполагающая использование больших площадей, а ГМ-культуры нацелены именно на использование в крупных хозяйствах и отдачу в виде однородного массового продукта, оказывается крайне востребована. Тем более в условиях постоянного поощрения со стороны государства возделывания ГМ-растений. Выращивание трансгенных культур выгодно во всех отношениях только компаниям, которые создают их под определенные маркетинговые задачи. Все коммерчески уже используемые или планируемые к использованию трансгенные растения (генные вставки в них) принадлежат корпорациям-разработчикам. Тем же корпорациям выгодно продавать гербициды, поэтому большинство ГМ-растений, которые они производят, имеют ген устойчивости к таким гербицидам. Если это в конечном итоге окажется неприбыльным и негативные последствия будут слишком велики, компании просто переключатся на другое производство. А что станет со странами и хозяйствами, перешедшими на трансгенные культуры и целиком зависимыми от биотехнологических компаний? В США разорившиеся фермеры, скорее всего, получат новые дотации, а что станет с остальными? Очень популярен тезис о том, что ГМ-культуры решат проблему голода. Сегодня в мире ежедневно от отсутствия еды страдают 800 млн. человек, 320 млн. из которых проживают в Индии. Однако в 2002 г. страна уничтожила около 60 млн. тонн зерна (оно сгнило или было сожжено), так как покупательная способность посредников и населения настолько низка, что приобрести эти семена попросту было некому. Индийские эксперты сомневаются в том, что ГМО как-то изменит эту ситуацию, так как корень проблемы лежит не в отсутствии продовольствия, а в отсутствии доступа к материальным благам и ресурсам. Замбийские фермеры, чье правительство также неоднократно отказывалось даже от гуманитарной помощи, содержащей ГМ-зерно, также не уверены в необходимости трансгенов для голодающих стран Африки. ГМ-кукуруза, которую упорно навязывают Африке международные организации и США, не нужна местному населению хотя бы потому, что кукуруза никогда не являлась традиционной для континента культурой, она не приспособлена для африканского климата и почвы. Для Замбии, например, характерно выращивание маниока, сорго и проса. Эта одна из беднейших стран Африки, 11 но там ежегодно гниют тонны невостребованного зерна. По данным Национальной Ассоциации крестьян и малоземельных фермеров Замбии в 2003 г. в северном и северозападном регионах страны на складах пропадало 300 тыс. тонн маниока, так как никто не мог их купить. 12 6. Биобезопасность и биотерроризм Биологическая опасность (биоопасность) - новый термин, который не найдешь в медицинском словаре. Чаще всего биоопасность определяют как опасность для здоровья и жизни человека, связанную с воздействием на него агентов (патогенов) биологической природы. Можно встретить и более широкую трактовку этого понятия. Биологическая опасность - это отрицательное воздействие биологических патогенов любого уровня и происхождения (от прионов и микроорганизмов до многоклеточных паразитов), которые создают опасность в медико-социальной, технологической, сельскохозяйственной и коммунальной сферах. В словаре терминов и понятий по биоопасности фигурируют не только «патогенные биологические агенты (ПБА)» и «патогены», но и «ценные биологические материалы» - т.е. материалы, требующие административного управления, контроля, защитных и наблюдательных мер в лабораториях и биологических центрах. Это довольно широкое понятие, включающее в себя не только патогены и токсины, но и материалы, представляющие большое значение в научном, историческом и экономическом плане. В перечне наименее контролируемых и наиболее опасных угроз человечеству подавляющее число экспертов называют биотерроризм и «экологические войны» (изменение климата и др.). Биологический терроризм официально признан одной из главных потенциальных угроз международной безопасности в результате уже совершенных террористических акций и анализа развития биологической науки и биотехнологии. В XX веке было зарегистрировано более 100 подтверждённых случаев незаконного использования биологических агентов, из которых 19 представляли собой террористические акты . На вторую половину века приходится 66 преступлений с использованием биологических агентов. Однако ни одна из попыток их применения с целью массового поражения, к счастью, не оказалась успешной. Всего 8 преступлений, связанных с использованием биологического оружия, привели к жертвам среди гражданского населения (29 умерло и 31 человек пострадал). В 1984 году религиозные сектанты использовали микробы сальмонеллы (Salmonella typhimurium) в ресторанах городов округа Дэйлс (штат Орегон), что вызвало пищевые отравления 751 человека, но не привело к летальным исходам. Тем не менее, число подобных инцидентов резко возросло в последние годы. По данным ФБР, было возбуждено 267 уголовных дел до 2000 г. (в 187 случаях биологические агенты в той или иной форме использовались), в 2000 г. - возбуждено 257 дел (в 115 случаях установлены попытки использовать биологическое оружие). В 2001 г. США подверглись биологической атаке с использованием возбудителя сибирской язвы, приведшей к ряду смертельных исходов. До настоящего времени на основные вопросы "кто, каким образом, почему?" нет точного ответа. Несмотря на то, что американское правительство сосредоточило своё внимание на расследовании деятельности американского вирусолога, работавшего в Американском институте военной медицины по исследованию инфекционных заболеваний (Форт-Дэтрик, шт. Мэриленд), до сих пор неясно, были ли эти события связаны с атаками 11 сентября 2001 13 года. Вирусолог работал частным образом в качестве руководителя контрактов по биологической защите. По своей работе он был тесно связан с одним из оставшихся профессионалов, игравшим значительную роль в программе по разработке биологического оружия до 1969 г. Активная деятельность подозреваемого вирусолога и его взаимоотношения с профессионалом обеспечили ему доступ к секретной информации, касающейся технологии производства препаратов. Он также имел доступ к государственному предприятию, работающему со штаммом AMES, возбудителем сибирской язвы, и продуцирующему сухой порошок спор сибирской язвы. Согласно фактам, собранным американским Центром по контролю и профилактике заболеваний, из почтового ящика находящегося в Принстоне (НьюДжерси) ушло 18 писем, содержащих споры сибирской язвы. Ещё 4 случая произошли в последующие восемь недель. Качество приготовленных и распространяемых болезнетворных спор было различным. Некоторые образцы были приготовлены грубо, но те, которые попали к сенаторам Дэшлу и Лихи, были высокодисперсны, поэтому легко распространялись воздушно-капельным путем. Именно в этих пакетах споры имели самую высокую концентрацию и микробиологическую чистоту. Предварительные исследования показали, что во всех конвертах содержался один из вариантов известного штамма AMES. Этот штамм в начале 1980-х годов был использован в США в программе биологической защиты. Благодаря своей биологической активности, именно он стал стандартом для использования в модельных экспериментах в животноводстве при получении новых вакцин против сибирской язвы. Известно, что с этим штаммом работали 15-20 лабораторий Великобритании, США, Канады и, возможно, Израиля. Сейчас перед генетиками-микробиологами стоит задача определить слабые различия в геномах культур, полученных в этих лабораториях, и идентифицировать культуру, хотя бы отдалённо похожую на использованную террористами. Спектр организаций и отдельных личностей, способных использовать биологические агенты в качестве инструмента террора, различающихся по составу групп, источникам финансирования, идеологии, мотивациям и используемым методам, очень разнообразен. В него входят крупные, хорошо финансируемые организации, оппозиционные повстанческие группы, религиозные и культовые секты, пропагандирующие идеологию "конца света", разного рода националистические группы, отдельные расколовшиеся политические движения и группировки, а также террористыодиночки. По данным, приведённым в сборнике "Новый террор: перед лицом угрозы использования биологического и химического оружия", в 17% случаев применения террористами такого оружия оно распространялось воздушным путём, в 11% - через воду, в 15% - через пищу или напитки, в 13% - с помощью инъекций или иного контакта, в 16% - через лекарства. К сожалению, в 28% случаев способ распространения установить не удалось. К странам, "возможно распространяющим химическое и биологическое оружие", США сегодня относят Египет, Израиль, Ирак, Иран, Китай, Ливию, КНДР и Тайвань. Идея использования биологических агентов в качестве оружия вряд ли является 14 новой. На протяжении длительного исторического времени известны случаи использования биологических агентов для нанесения ущерба противнику. Однако возможность их применения зависела от уровня научной осведомлённости общества об инфекционных болезнях. До появления теории микробного природы инфекционных болезней считалось, что болезни вызываются загрязнёнными запахами, заражение происходит путём распространения "миазмов", т. е. "плохих паров". В древних цивилизациях (эллинской, римской, персидской) известны случаи загрязнения запасов питьевой воды своих противников с помощью полуразложившихся мёртвых животных. Подобный же способ был использован в Италии в XII веке Барбароссой. Отравление питьевых запасов трупами животных применялось также в XIX веке в США во время гражданской войны. Для распространения эпидемии воюющие стороны посылали распространителей эпидемий катапультами в войска противника и крепости. Яркий пример подобной практики является осада Каффы, морского порта на территории современной Украины в XIV веке. Татарские войска катапультировали трупы собственных солдат, умерших от чумы, в осаждённый город для распространения болезни. В результате произошла вспышка чумы, зафиксированная в исторических документах. Существует устойчивое мнение, что горожане (равно как и крысы, которые спасались бегством с кораблей, следующих в различные порты Средиземного моря), внесли свой "вклад" в распространение второй пандемии чумы в середине XIV века. Однако ряд учёных считает, что нет достаточных оснований для поддержания гипотезы столь очевидно успешной биологической войны татар. Блохи, являющиеся переносчиками возбудителей чумы, как правило, покидают трупы в поисках живого организма, на котором они могут паразитировать. Поэтому, согласно этой гипотезе, вспышка чумы в Каффе была вызвана вовсе не действиями татар, а явилась естественной эпидемией, характерной для осаждённого города. Концепция применения различных предметов (вещей, книг) в качестве распространения заразных болезней среди неприятеля разрабатывалась также и в XVIII веке. В 1763 году Сэр Джефри Амхерст (Jeffrey Amherst), командующий британскими войсками в Северной Америке, был обеспокоен активностью не симпатизировавших британцам аборигенов вдоль западной границы от Пенсильвании до Детройта. Когда он узнал, что в британских войсках в форте Питт возникла оспа, он решил использовать инфекцию в качестве биологического оружия против коренных американцев. По его плану враждебным племенам передавались одеяла и носовые платки больных оспой. Эпидемия оспы возникла среди племён коренных американцев, но трудно точно определить, явилась ли эта вспышка инфекции результатом военной биологической активности британцев. Коренные американцы не имели иммунологической защиты против многих инфекций, привнесённых из Старого Света, и поэтому могло существовать много различных способов заражения этой инфекцией от других европейских поселенцев. С развитием теории микробной природы многих инфекций в XIX веке наступил новый этап в создании биологического оружия. Теперь патогенные микроорганизмы могли быть выделены и выращены в достаточном количестве в чистой культуре в 15 лабораторных условиях. Поэтому результаты научных микробиологических исследований и новое технологическое оснащение могло одновременно применяться и для осуществления военных целей. Особое развитие идея биологического оружия получила в ХХ веке. Во время первой мировой войны Германия имела намерение применить патогены (возбудители) холеры и чумы против человека, а патогены сибирской язвы и сапа против сельскохозяйственных животных. Однако применение биологического оружия во время первой мировой войны не вышло за рамки намерений. В то время внимание было сконцентрировано на эффектах применения химического оружия. Реакция на использование этого оружия привела к появлению в июне 1925 года Женевского протокола (Протокол о запрещении применения на войне удушливых, ядовитых или других подобных газов и бактериологических средств). 133 страны подписали этот протокол, одна страна (Сальвадор) подписала, но не ратифицировала. В протоколе содержится заявление, что стороны соглашаются считать себя связанными по отношению друг к другу запрещением применения на войне этого оружия. Договор запрещал применение химического и биологического оружия, но не мог ограничить или отрегулировать его разработку и производство. В период между первой и второй мировыми войнами ряд стран ускорили выполнение своих исследовательских программ по развитию биологического оружия. Усилия японских исследователей и военных в этом были наиболее успешными. До конца второй мировой войны работы по создания биологического оружия велись во многих военных подразделениях. Наиболее известным был Отряд 731, возглавлявшийся с 1937 по 1941 гг. военным физиком-микробиологом Исии Сиро (Ishii Shiro). Отряд дислоцировался на территории Маньчжурии, оккупированной Японией. В самом разгаре своей деятельности персонал подразделения насчитывал около 3000 человек и располагался в 150 зданиях. Было проведено, по крайней мере, пять вспомогательных операций, в каждой из которых участвовало от 300 до 500 человек. Такие военнонаучные группировки были ответственны за экстенсивную разработку и исследование биологического метода ведения войны, с использованием заключённых (обычно военнопленных, уголовников или политических диссидентов) и животных. По некоторым оценкам в течение 13 лет биологических военных исследований в Маньчжурии и Китае погибло около 10 000 человек. Результатом этой деятельности явилось создание к началу сороковых годов меню инфекционных болезней, вызываемых бактериями, вирусами и риккетсиями. Японцы провели также десятки полевых экспериментов в Маньчжурии и Китае, в которых осуществлялось заражение водных и пищевых запасов, воздушное опрыскивание и применение небольших бомб, содержащих блох с возбудителями чумы. Локальные вспышки инфекций чумы, холеры и тифа произошли благодаря проводимым исследованиям. Военная биологическая активность других стран за этот период была минимальной по сравнению с Японией. Усилия Германии были направлены преимущественно на разработку защитных микробиологических средств, вакцин и антимикробных препаратов. В этой работе в качестве экспериментального материала использовались заключённые концентрационных лагерей. В то же время были созданы 16 бомбы с возбудителями сибирской язвы, которые были опробованы на острове в Северном море недалеко от побережья Шотландии. Этот остров был сильно загрязнён патогенами вплоть до 1980-х годов, когда было проведено успешное обеззараживание с помощью морской воды и формальдегида. Опасность биотерроризма определяется рядом предпосылок: 1. Применение террористами различных видов биологического оружия способно в короткие сроки вызвать эпидемию, ведущую к гибели огромного количества людей, животных и сельскохозяйственных культур. По оценкам, распыление 100 кг спор сибирской язвы во много раз превышает последствия взрыва мегатонной ядерной бомбы. 2. В мире существует значительное количество потенциальных источников биологического оружия. Развитие медицины в целом и профилактики и лечения инфекционных заболеваний в частности, требует выделения, а затем и хранения бактериальных штаммов, служащих для создания различных вакцин и прививок. Однако потенциально эти штаммы также остаются источниками всех тех заболеваний, для лечения которых они предназначены. По приблизительным подсчётам, в 67 странах сосредоточено 453 коллекций различных бактериальных штаммов, принадлежащих различным организациям, 54 медицинских центра имеют возбудителя сибирской язвы, 18 - чумы. Количество источников смертоносных бактерий и не всегда адекватная охрана мест их хранения, могут сделать медицинские и биологические центры вольным или невольным источником снабжения террористов биологическим оружием. По американским данным, по крайней мере, 10 стран обладает биологическим оружием или проводит работы по его исследованию. Пример России наглядно демонстрирует, что само юридическое определение того, что является биологическим оружием, а что не является таковым отражает опасность использования биологического материала как во благо человечества, так и для его уничтожения. 3. Производство некоторых видов биологического оружия не требует какого-либо специального оборудования и относительно несложно. В природе уже имеется большое количество потенциально опасных для человека микроорганизмов, а исходные материалы для их производства часто являются продуктом хозяйственной деятельности человека. 4. Биологическое оружие легко транспортируется и достаточно сложно выявляется при проверках. 5. Практически каждая инфекция, а перечень микроорганизмов, которые могут быть потенциально использованы террористами, насчитывает 48 организмов (25 вирусов, 13 бактерий, 10 токсинов), требует своих методов лечения и профилактики, что значительно затрудняет возможность подготовки к отражению потенциального нападения. 6. Из-за неизвестности того, когда и где может быть предпринята попытка биотерроризма, и какие биологические агенты могут быть использованы в качестве инструмента террора, угроза или попытки применения биологического оружия сохраняются всегда. Инфекционные заболевания, которые могут 17 развиться в результате биологической атаки, имеют неспецифические клинические симптомы, например лихорадка, особенно в первые часы и сутки с момента их развития. Поэтому необходимо знать определённые дифференциально-диагностические признаки, чтобы ещё до применения специальных методов идентификации предположить круг наиболее вероятных возбудителей. Существуют некоторые трудности быстрой микробиологической диагностики, особенно лёгочных форм инфекционных заболеваний. Из-за этого всем лицам с клинической картиной предполагаемой инфекции соответствующая антибактериальная терапия должна быть начата немедленно. 7. Генно-инженерные эксперименты с различными организмами, в том числе, с болезнетворными бактериями и вирусами, создают дополнительную мощную биологическую угрозу. Сегодня особенно необходимо обратить внимание на эксперименты в области генной инженерии. Это так называемая векторная технология, которая используется для переноса генов из одного организма в другой, и высокоинфекционный материал для встраивания чужого гена в абсолютно другой организм. Риск использования векторов для создания генноинженерных организмов не оценивался. К тому же, сами по себе генетически измененные организмы, как абсолютно новые для биосферы организмы, могут воздействовать на неё самым неожиданным образом. Сама неизвестность подобного воздействия почему-то воспринимается как доказательство безопасности. По всей видимости, пришло время подумать о более строгом контроле за биологическим материалом и разработать более строгий комплекс в области биобезопасности. Биологической угрозе может противостоять только сильная система биологического контроля и здравоохранения. Привлекательность биологического оружия для террористов обусловлена следующими причинами: → биологическое оружие легкодоступно, возбудителей опасных заболеваний можно найти в природе (за исключением черной оспы); → биологическое оружие просто в изготовлении; → во всех странах есть медицинские микробиологические лаборатории, микробиологические предприятия, которые можно переоборудовать для производства биологического оружия; → биологическое оружие удобно для хранения и транспортировки по сравнению с химическим или радиологическим оружием. Важными критериями определения пригодности биологических агентов для применения в террористических целях являются: → высокая инфекциозность и контагиозность; → необходимая поражающая эффективность (предсказуемые клинические проявления болезни, определенный уровень заболеваемости и смертности); → значительная устойчивость в окружающей среде; → способность к широкому эпидемическому распространению; → доступность и простота в производстве рецептурных форм; 18 → легкость в применении и распространении патогена; → сложность индикации и идентификации агента в объектах окружающей среды после применения; → отсутствие или недостаточная эффективность имеющихся в данное время средств иммуно- и экстренной профилактики, средств лечения заболевания. По мнению ведущих специалистов в отрасли биологической опасности, наибольшая угроза видится в возможностях создания биологического оружия нового поколения - третьего, то есть «постгеномного», так называемого молекулярного оружия. В международной литературе оно обозначается как ABW - Advanced Biological Warfare. Это совершенно новые, уже открытые и еще неоткрытые регуляторы биохимических процессов, часто состоящие всего лишь из нескольких десятков нуклеотидных оснований и поэтому легко проникающие через клеточные мембраны и активно влияющие на различные биохимические процессы. Они представляют гораздо большую опасность, нежели традиционные патогены - чума, оспа, сибирская язва т др. 19 7. Контроль над использованием и распространением ГМО. К ГМО сейчас самое пристальное внимание. В Европе и в России разработана специальная маркировка для продуктов, которая показывает, что в них не содержатся трансгенные добавки. В Евросоюзе даже создают экологические зоны, свободные от трансгенных организмов, и вводят мораторий на использование их в продуктах детского питания. Все трансгенные организмы перед выходом на рынок проходят тщательную проверку на безопасность для человека и экологии в целом. В России, как и в странах Европейского Союза (ЕС) и во многих других странах применение ГМ технологии, последующий выпуск ГМО в окружающую среду, их применение в сельском хозяйстве, производстве и продаже продуктов питания строго регламентированы. Наиболее динамично соответствующее законодательство развивается в ЕС и пересматривается Европарламентом практически каждый год. В настоящий момент применение ГМО в ЕС в основном регламентировано директивой 65/2004/EC и постановлениями 1829/2003 и 1830/2003. В законодательстве ЕС по-разному определены правила применения ГМО в сельском хозяйстве, и в производстве продуктов питания. Если для продуктов питания определена минимальная граница допустимого содержания в продуктах питания генетически модифицированных источников (ГМИ), то для семян/посевного материала она не предусмотрена. Этот норматив позволяет в случаях, когда содержание ГМИ в продукте не достигает порогового значения (относительная концентрация 0,9% для ЕС), не маркировать данный продукт как содержащий ГМИ. При этом норматив максимально допустимого содержания ГМИ действует на уровне ингредиента, и порог 0,9% установлен для каждого ингредиента, входящего в состав пищевого продукта. Таким образом, если в результате скрининговой качественной диагностики ГМИ были обнаружены в продукте питания, соответствующие ингредиенты должны быть исследованы и установлено содержание ГМИ в каждом из них. В соответствии с санитарными нормами, действующими в России, пороговое значение вначале было установлено в 5%, причем в данном случае подразумевается абсолютная концентрация ГМИ в продукте питания. В настоящий момент этот уровень в Российской Федерации установлен в 0,9%. Как показывает опыт, большинство диагностических методов позволяют достоверно оценить относительную концентрацию ГМИ, в то время как определить абсолютное содержание растительного ингредиента в сложном продукте питания, прошедшем переработку, в высшей степени затруднительно. Таким образом, несовершенство нормативной базы в России до настоящего времени в значительной степени ограничивает область применения количественной диагностики ГМИ сырьевыми материалами и лишает смысла измерение количественного содержания ГМИ в продуктах питания. Обнаружение и идентификация ДНК и/или белков может быть значительно затруднена при исследовании прошедших глубокую переработку или очистку ингредиентов, таких как крахмал, сахар или растительные масла. Более того, ряд обработок может приводить к невозможности выявления или идентификации ГМИ в 20 продукте. Предыдущей директивой ЕС был утвержден специальный список продуктов (в т.ч. сахар и растительные масла), которые могли быть не маркированы даже в случае, если они были изготовлены из ГМ-сырья. Настоящее законодательство ЕС обязывает производителя проводить маркировку даже в тех случаях, когда современные методы диагностики не позволяют определить происхождение продукта питания. Для этого введена специальная процедура учета применения ГМО на каждом из этапов выращивания, сбора урожая, хранения, перевозки, переработки и т.д. Требования ЕС обязывают организации, имевшие отношение к производству или применению ГМО, хранить соответствующую документацию 5 лет, что позволит при необходимости проследить пути распространения ГМО и выяснить потенциальные источники контаминации. Необходимость мониторинга, качественного и количественного исследования присутствия ГМО в сельскохозяйственных культурах и произведенных из них продуктах питания обусловила потребность в аналитических методах, способных обнаруживать, идентифицировать ГМО и определять их количественное содержание в исследуемом образце. Как правило, эти методы основаны на анализе ДНК или белка, как базовых составляющих ГМО. В некоторых случаях, для определенных типов пищевых продуктов, произведенных из ГМИ, таких, как растительные масла, отличающиеся измененным профилем содержания жирных кислот и низким содержанием ДНК и белков, в качестве дополнительных или альтернативных методов могут быть применены хроматография или спектроскопия в ближней инфракрасной области. Диагностика ГМИ должна также учитывать особенности конструирования конкретных ГМО и биологическую вариабельность. Необходимы методы, позволяющие различить ГМО, при создании которых были использованы одни и те же генноинженерные конструкции, а также ГМО, несущие одну, две или более конструкций или их копий. Сертифицированные методы, с помощью которых проводят маркировку ГМОсодержащих продуктов, как правило, основаны на детекции специфичных фрагментов ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) и/или детекции белка энзимсвязанным иммуносорбентным методом (ELISA). Процесс диагностики ГМИ в продуктах питания в общих чертах укладывается в следующую схему: 1. Скрининговая качественная диагностика. На этом этапе исследуют присутствие ГМИ в составе продукта питания или сельскохозяйственного сырья. Необходимо применение высокочувствительных и надежных аналитических методов, обеспечивающих точную и надежную диагностику во всех контролирующих лабораториях, что может быть обеспечено только путем проведения межлабораторных поверок и интеркалибраций. 2. Идентификация. На этом этапе идентифицируют, какие именно ГМИ представлены в тестируемом продукте, а также разрешены ли они к применению. 3. Количественная диагностика. Результаты количественных измерений, проведенные при помощи ПЦР или ELISA, позволяют определить содержание ГМИ и установить, подлежит ли данный продукт обязательной маркировке, уведомляющей о 21 присутствии ГМИ. Для четкого проведения количественных исследований желательно располагать информацией о видах обработок, которым подвергался тестируемый материал, чтобы учесть прошедшую деградацию ДНК/белка и оценить точность измерений. В настоящее время наиболее развиты и наиболее широко применяются на всех этапах диагностики методы, основанные на использовании разных видов ПЦР. Однако и другие аналитические технологии - в частности, ДНК-чипы и масс-спектрометрия, могут быть с успехом использованы для целей диагностики ГМИ. 22 Список литературы 1. А.А. Жученко Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений // С.-х. биология. 2003. №1. С. 3.33. 2. В.Кащьяп Пестициды и трансгенные растения как агроэкологическая проблема. М.: Изд-во РУДН, 1998. 167 с. 3. В.В. Кузнецов, А.М.Куликов, И.А.Митрохин, В.Д. Цыдендамбаев. ГМО и биологическая безопасность // Экос-информ. 2004. №10. С. 1.64. 4. А.М. Куликов. ГМО и риски их использования // Физиология растений. 2005. Т. 52. С. 115.128. 5. В.В.Кузнецов, А.М. Куликов. Генетически модифицированные риски и полученные из них продукты: реальные и потенциальные риски. Российский химический журнал, 2005. 69 (4). С. 70-83. 6. В.В.Кузнецов, А.М.Куликов, И.А. Митрохин, В.Д. Цыдендамбаев. «Генетически модифицированные организмы и биологическая безопасность». Экоинформ, №10, 2004. 7. О.А. Монастырский. Продовольственная безопасность России: вчера, сегодня, завтра // Экос-информ. 2004. №4. C. 1.64. 8. Е.Г. Семенюк. Агроэкологические аспекты использования генетически модифицированных сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2001. №1. С. 80.93. 9. Е.Г. Семенюк. Проблемы оценки риска трансгенных растений // Агрохимия. 2001. Т. 10. С. 85.96. 10. М.С. Соколов, А.И. Марченко. Потенциальный риск возделывания трансгенных растений и потребления их урожая // С.-х. биология. 2002. №5. С. 3.22. 23 международная
