История появления гмо. Кто придумал ГМО? Использование ГМО в научных целях
А начиналось всё в далёком 72-м году. Американский инженер, учёный Пол Берг, смог соединить два чужеродных гена в один, который самостоятельно в природе никак образоваться не смог бы. Это дало «зелёный свет» для экспериментов с различными живыми организмами. Полученным трансгенетическим организмам стали давать различные названия: уже знакомое – «ГМО», «рекомбинантные», «генно-инженерные», «живые изменённые» и даже «химерные».
Однако учёной среде это открытие не принесло большой радости. Экспериментаторы стали задумываться над последствиями. И совершенно справедливо. Не был выяснен до конца уровень опасности созданных организмов. Как они поведут себя дальше в природе, обмениваясь «химерными» генами? К чему это может привести? Сомнения были столь серьёзны, что учёные, в числе которых был и предприимчивый П. Берг, составили коллективный документ, с просьбой приостановить трансгенные разработки. Напечатанное в СМИ прошение сделало своё дело, и проект был временно заморожен. Но история создания ГМО на этом не закончилась. Целых 3 года учёные разрабатывали правила безопасной работы с трансгенными организмами.
В 76-м проект был разморожен и коллектив исследователей продолжил свою научную деятельность. Прошло три десятилетия, эксперименты не принесли никакого ущерба и некоторые меры предосторожности были упразднены.
Через 2 года Герберт Бойер открывает компанию, которая создаёт, трансгенный продукт, производящий инсулин человека. Спустя 14 лет, в 92-м, в Китае приступили к выращиванию табака, устойчивого к насекомым. Прошло ещё 2 года и в 94-м году, благодаря фирме «Monsanto» из США, появился первый трансгенный помидор, который был пущен «в массы». Овощ не боялся транспортировок, мог сохранять презентабельный вид в течение 6 месяцев и дозревать в помещении при повышении температуры воздуха до +23-25 °С. Именно 1994 год считают началом массового производства трансгенных продуктов питания.
Через год, в 95-м, всё та же «Monsanto» всерьёз занялась выращиванием гено-модифицированной сои, не боящейся сорных трав. Затем пришёл черёд кукурузы, хлопка, табака, рапса, картофеля и остальных культур. Сейчас этой компании принадлежит 50% рынка трансгенных семян в мире.
Ещё через 4 года появился «химерный» рис. Количество фермеров, желающих заполучить «не убиваемые» овощи, росло в геометрической прогрессии.
Первые отрицательные воздействия были обнародованы в 98-м году английским учёным А. Пуштай. В ТВ-передаче он нашёл в себе смелость заявить, что крысы, питавшиеся гено-модифицированным картофелем, демонстрировали необратимые изменения организма с нарушениями внутренних органов. Он был уволен. А ещё через год, независимая группа ученых, изучив его работы, во всеуслышание подтвердила достоверность данных, представленных А. Пуштаем. Это вынудило британские власти запретить продажу ГМО без наличия лицензии, чего не скажешь о США.
По состоянию на 2014 год, из всех площадей в мире, отведённых под посевы, более 15% занято выращиванием трансгенных продуктов. Возглавляет список, естественно, США, далее следуют Аргентина, Канада, Бразилия, Китай и Индия.
1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100-120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).
Чтобы встроить ген в вектор , используют ферменты - рестриктазы и лигазы . Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации . В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК , плазмидами . Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекции .
Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование , то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детёныши с изменённым или неизменным генотипом , среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.
Применение.
В исследованиях. В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера , рак ), процессы старения и регенерации , изучается функционирование нервной системы , решается ряд других актуальных проблем биологии и современной медицины.
В медицине.Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года . В этом году зарегистрирован в качестве лекарства генно-инженерный человеческий инсулин , получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.
Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы , ВИЧ ). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифицированного сафлора . Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.
Бурно развивается новая отрасль медицины - генотерапия . В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия - один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребёнок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения .
Другие направления . Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо. В 2003 году на рынке появилась GloFish - первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов. В 2009 году выходит в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета.
Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы»
Исследования безопасности генетически модифицированных организмов . Появившаяся в начале 1970-х годов технология рекомбинантных ДНК (en:Recombinant DNA ) открыла возможность получения организмов, содержащих инородные гены (генетически модифицированных организмов). Это вызвало обеспокоенность общественности и положило начало дискуссии о безопасности подобных манипуляций.
В 1974 году в США была создана комиссия из ведущих исследователей в области молекулярной биологии для исследования этого вопроса. В трёх наиболее известных научных журналах (Science , Nature , Proceedings of the National Academy of Sciences) было опубликовано так называемое «письмо Брега», которое призывало учёных временно воздержаться от экспериментов в этой области.
В 1975 году прошла Асиломарская конференция , на которой биологами обсуждались возможные риски, связанные с созданием ГМО.
В 1976 году Национальным институтом здоровья (США) была разработана система правил, строго регламентировавшая проведение работ с рекомбинантными ДНК. К началу 1980-х годов правила были пересмотрены в сторону смягчения.
В начале 1980-х годов в США были получены первые линии ГМО, предназначенные для коммерческого использования. Правительственными организациями, такими как NIH (Национальный институт здоровья, англ. National Institutes of Health ) и FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств, англ. Food and Drug Administration ), была проведена всесторонняя проверка этих линий. После того, как была доказана безопасность их применения, эти линии организмов получили допуск на рынок.
В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами, полученными из организмов, выведенных традиционными методами.
Главный вывод, вытекающий из усилий более чем 130 научно-исследовательских проектов, охватывающих 25 лет исследований и проведённых с участием более чем 500 независимых исследовательских групп, состоит в том, что биотехнологии и, в частности, ГМО как таковые не более опасны, чем, например, традиционные технологии селекции растений
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ
Понятие ГМО и ГМП.
Цели создания ГМО.
Техника создания ГМО и ГМП.
Вместо предисловия. Откуда я смотрю на ГМО.
Для начала важно уяснить главное: какова моя система координат, в которой я, собственно, и оцениваю ГМО как практическое явление. Контекст моих выводов примерно таков: во-первых, я считаю, что еда это мощнейший инструмент изменения мира в лучшую или худшую сторону. Во-вторых, сиюминутная финансовая эффективность – лишь одно из мерил сельского хозяйства. Одно из, а не единственное. В-третьих, я уверен, что если мир устроен неправильно – это не значит, что его нельзя перестроить. То есть сам факт того, что ГМО уже является частью сельского хозяйства во многих странах мира – совсем не означает, что это теперь будет всегда.
Следующий важный момент для меня заключается в том, что современный спор о ГМО лежит в неверной плоскости. Это разговор слепого с глухим. Существует две основные позиции. Первая заключается в том, что все это ужасно опасно. И если съесть ГМО-кукурузу – то немедленно начнется мутация. Вторая позиция заключается в том, чтобы обозвать сторонников первой позиции мракобесами и противниками прогресса. На этом обычно спор и заканчивается. Точнее он продолжается очень долго, но глупо и бессвязно. Людям, далеким от медицины и науки, сложно продуктивно спорить о ГМО в такой плоскости. Но и тем, кто имеет отношение к миру науки – тоже сложно. Ведь существуют эти
target="_blank">диаметрально противоположные позиции, и вместе им не сойтись.
Поэтому я решил вообще оставить тему здоровья за скобками моего послания человечеству. Все мои доводы против ГМО не имеют никакого отношения к тому вреду, который может быть причинен едоку одной конкретной ГМО-кукурузы.
«Я решил вообще оставить тему здоровья за скобками моего послания человечеству. Все мои доводы против ГМО не имеют никакого отношения к тому вреду, который может быть причинен едоку одной конкретной ГМО-кукурузы».
Введение. Несколько фактов о ГМО
Разговоров о ГМО много. А ГМО-растений, которые в результате попадают в магазины, сильно меньше. В ближайшем доступе сейчас есть соя, кукуруза, картофель, сахарная свекла, рис. А есть и то, что чаще всего все присутствует в пище в виде ингредиентов. И это основной источник ГМО. Сахар из ГМО-свеклы, шоколад из ГМО-сои и т. д. Еще один очень важный канал попадания ГМО к нам – через корма сельскохозяйственных животных. ГМ-кукуруза и ГМ-соя – основа основ современного мирового агропромышленного комплекса. В некоторых странах до 96 процентов мяса приходит от животных, которых кормили ГМО-кормами.
Площади, занятые ГМ-культурами – 175 млн гектаров в 2013 году (более 11% от всех мировых посевных площадей). Такие растения выращиваются в 27 странах, особенно широко – в США, Бразилии, Аргентине, Канаде, Индии, Китае.
При этом, начиная с 2012 года производство ГМ-сортов растений развивающимися странами, превысило производство в промышленно развитых государствах. Из 18 миллионов фермерских хозяйств, выращивающих ГМ-культуры, более 90% приходится на малые хозяйства в развивающихся странах.
Посевы ГМ-пшеницы в США.
Протестующие против ГМО во Франции.
В России существуют запрет на выращивание ГМ-культур на территории страны. Но по данным Российского Зернового союза, неконтролируемые посевы ГМО в России составляют порядка 400 000 Га, почти 200 000 из них составляет кукуруза. По оценке генерального директора Института конъюнктуры аграрного рынка Дмитрия Рылько, около 5% выращенной в РФ кукурузы и сои – трансгенные.
Это типичная ситуация для России – строгость закона компенсируется необязательностью его исполнения. Еще одна замечательная иллюстрация – «Ветеринарно-санитарные требования при импорте в РФ мяса и мясопродуктов» Минсельхоза. По этим требованиям в страну должно импортироваться исключительно «мясо, полученное от убоя животных, не получавших корма, содержащие сырье, выработанное использованием методов генной инженерии». Но реальных механизмов проверки импортного мяса нет. Ввозят то, что хотят. И с маркировкой продуктов «без ГМО» – то же самое. Написать может это каждый желающий.
Ситуация в России – ещё одна иллюстрация того, что ГМО проникают даже туда, где вроде бы их не должно быть.
Теперь переходим к самому главному. Так почему я против? Я считаю всю историю с ГМО огромной аферой. Большой маркетинговой кампанией. И совсем небезобидной. В результате жизнь на планете станет заметно хуже.
Весь мир в твоих руках
ГМО – это прекрасный инструмент для того, чтобы мировой рынок продовольствия был перераспределен и оказался подконтролен корпорациям. И главным образом одной – Monsanto.
Три основных фактора, помогающие ГМО завоевать мир:
– ГМ-семена уже во втором поколении теряют свои характеристики. Сеять их не имеет смысла.
– Компании, производящие ГМ-семена, патентуют свои изобретения и запрещают использовать семена в иных условиях, нежели написано в договоре между фермером и компанией. Даже отложить семена на следующий год нельзя. Это нарушение договора и оно преследуется в судебном порядке.
– Опыление ГМ-растениями традиционных «соседей» приводит к мутации последних и потере их традиционных характеристик.
Биотехнологии Monsanto. Инновации, сотрудничество, скорость. Коллаж по рисунку joe-ks.tom.
Все это приводит к монополизации рынка. Фермеры начинают покупать семена только у одного производителя. Мир семян и сельского хозяйства сейчас устроен так, что чаще всего в качестве такого вот одного производителя выступает корпорация Monsanto. Когда-то самая крупная химическая компания в мире. И сейчас далеко не последняя. Прославилась, например, тем, что в 1960-е годы была лидирующим производителем «Агента Оранж», применявшегося для уничтожения сельскохозяйственных посевов и растительности в джунглях во время войны во Вьетнаме. За это компании в 1984 году пришлось выплатить компенсации ветеранам Вьетнамской войны. По данным «Вьетнамского общества пострадавших от диоксина», около миллиона человек стали наследственными инвалидами.
В 1990-е годы компания начала работать с ГМО. Сейчас более 50 процентов всех ГМ-культур в мире производят из семян Monsanto. При этом Roundup – самый продаваемый гербицид за последние 30 лет. Принадлежит Monsanto.
В марте 2005 года «Монсанто» приобрела крупнейшую семеноводческую компанию Seminis, специализирующуюся на производстве семян овощей и фруктов, в 2007–2008 годах поглотила 50 компаний-производителей семян по всему миру, после чего подверглась жесткой критике. Основное обвинение – монополизация рынка.
«Производство генетически модифицированных семян, устойчивых к вредителям и гербицидам, довело капитализацию до $44 млрд. В 2009 году Monsanto продала семян и генов на $7,3 млрд. Общая выручка компании в 2009-м составила $11,7 млрд., а чистая прибыль – $2,1 млрд. Продажи в последние 5 лет росли на 18% в год, а доходность капитала равнялась 12% ». Рост продаж шел все эти годы , в 2013 году – в том числе.
Продукция, произведенная на фермах, которые сотрудничают с Monsanto – это основа для крупнейших пищевых компаний мира. Вот на этой схеме видно, что влияние компании, скажем мягко, существенно.
Структура мировой индустрии производства семян. Автор схемы: Philip H. Howard, Associate Professor, Michigan State University
Каждый фермер, который приобретает семена у Monsanto , подписывает соглашение об «авторских правах» компании на семена. Договор накладывает массу ограничений на фермера. Например, фермер не может оставить семена на следующий сезон и использовать их на свое усмотрение.
В 2011 году вышел фильм «Мир согласно Monsanto ». В нем, в том числе, рассказывается история американских фермеров, оказавшихся на грани разорения в результате договора с компанией.
Фильм «Мир согласно Monsanto »
Самая показательная и поучительная история в этом смысле случилась в Индии, где сотни тысяч фермеров перешли на ГМ-семена хлопка при помощи правительственной агитационной кампании и кредитной политики.
Индию после перехода на ГМ-семена захлестнула волна фермерских самоубийств. Они не могли ни отложить семена на посев на следующий год, ни расплатиться с долгами. Согласно данным отчета, подготовленного индийским Национальным бюро учета преступлений, количество самоубийств, совершенных местными фермерами, достигло в 2009 году 17 000 человек. С конца 90-х и до 2008 года покончили жизнь самоубийством более 150 000 индийских аграриев .
Такое желание покончить с жизнью объяснялось тем, что по индийским законам долги не переходили на членов семьи фермера. Но сейчас и это изменилось.Теперь семья отвечает за долги фермера, покончившего жизнь самоубийством.
Есть ещё одна вещь, о которой тут важно упомянуть. Я совершенно не хочу сказать, что единственная причина этих самоубийств – появление ГМ-семян. Несомненно, есть и другие причины. Но то, что ГМ-семена – одна из главных, тоже вполне очевидно. Именно аграрная «наркотическая зависимость» – от кредитов или ГМ-технологий – изменяет коренным образом жизнь крестьян и лишает их возможности выбирать, сохранять урожаи на следующую посевную и делает полностью зависимыми.
В результате мы видим, что ГМО – как практическое явление нашей социальной, экономической и культурной реальности – приводит к полной потере суверенитета каждого конкретного фермера. Каждого конкретного региона, каждого конкретного государства.
Уничтожение биоразнообразия
Вот вам несколько совершенно сумасшедших цифр. За последнее столетие в США было утрачено около 93% сортов овощей и фруктов . В 1903 году в США было 408 сортов помидоров, а в 1980-х уже меньше 80. Капусты было 544 сортов, спустя 80 лет – только 28; салат-латук – 497 и 37 соответственно и так далее. Это случилось по причине глобализации рынка семян и появления гибридов вместо сортов. С появлением ГМО все эти процессы ускоряются. На смену сотням приходят в лучшем случае десятки совершенно одинаковых овощей и злаков по всему миру.
Инфографика: National Geographic
Меня, как тревожного гурмана, думающего желудком, а не головой, тут больше всего возмущает исчезновение возможности отравиться во Владимирскую область за Вязниковским огурцом или в Ярославскую за Даниловским луком. Я очень хочу, чтобы каждый регион, а лучше даже каждая деревня давала мне шанс попробовать себя на вкус. Я хочу много разных овощей. Много разных злаков. Много разных трав. Я не хочу, чтобы весь мир давал мне Bt-кукурузу «StarLink», хочу получать в Мексике кукурузу старинных сортов. Хочу, чтобы региональные сорта радовали едоков разнообразием, сохраняли местные сельскохозяйственные и гастрономические традиции. Ну и так далее. В общем, многого хочу.
Предположим, все эти мои «хотелки» можно списать на «своеобразие» моего внутреннего устройства. В конце концов – ешь, что дают! Но вот и тут проблема возникает. Даже если забыть о желудке, который диктует свои условия голове, с ГМО в смысле биоразнообразия все очень тревожно.
Вот, послушайте биолога и борца за биоразнообразие Кэри Фаулера: «Разнообразие сельскохозяйственных культур является биологической основой сельского хозяйства. А все попытки современной пищевой индустрии стандартизировать и универсализировать сорта ведут к вырождению культур и будущему голоду». С исчезновением многообразия сортов и видов увеличиваются риски эпидемиологических заболеваний среди растений. Эпидемия гораздо проще шагает по планете, если ей противостоит всего один сорт (два, три, пять) кукурузы, а не 120 – как это было совсем недавно. То есть ГМО – это путь к возрастающему риску голода. А совсем не наоборот – как пытаются сказать защитники ГМО («мы накормим Африку»).
В общем, лучше один раз увидеть. Посмотрите прекрасную и короткую лекцию Фаулера на Ted.com.
После прочитанного и увиденного найдутся и такие, которые спросят меня: «Причем тут ГМО? Ведь мы теряем биоразнообразие весь XX век». Отвечаю. ГМО в данном случае мощнейший катализатор этих процессов. А) Экономический – о чем было в первой части. Б) Биологический. Опыление или трансгенное загрязнение приводит к гибели сортов. «Случайное скрещивание» – как называет это явление компания Monsanto .
Вот вам и на это дело пример. В Мексике, на родине кукурузы, была обнаружена кукуруза, в ДНК которой есть ГМО. Хотя там ее никто не сажал. Мало того, посевы ГМ-кукурузы в Мексике законодательно запрещены. Но после создания зоны свободной торговли с США и Канадой кукуруза из США стала попадать на рынок. Она была в 2 раза дешевле и хоть запрет на посев ГМ-кукурузы в Мексике действовал – произошло смешение. Государственный экологический институт Мексики провел исследование и подтвердил заражение.
Есть версия, что такое заражение происходит не случайно – это часть спланированной акции. Так или иначе – результат один. Традиционные сорта кукурузы Мексики сейчас в опасности.
Еще один пример. В Парагвае легализация семян ГМО произошла уже после проникновения их в страну. Там действовали запреты на посевы ГМ-семян. Но по факту оказалось, что вся страна уже «заражена» или «случайно скрещена». Как бы это ни назвать – результат один. То есть просто разрешили то, что уже случилось. Оказалось, что спасать уже нечего. Местные сорта выродились.
Разрушение традиционного уклада жизни
За биоразнообразием стоит не просто еда. За каждым сортом скрывается своя история, свой уклад материальной и духовной жизни того или иного места на планете. Региональный сорт – это символ местной жизни. Когда потребитель отдает предпочтение региональному сорту и понимает его гастрономические преимущества, он в результате финансирует этот самый особый уклад жизни, который и является первопричиной сохранения сорта.
Большой бизнес разрушает местные традиционные сообщества, образ жизни, материальную и духовную культуру, свойственную региону.
К сожалению, в России ситуация с региональной сельскохозяйственной культурой и местными сельскими сообществами вокруг нее сильно пострадала в XX веке в результате всем известных событий. При этом, к счастью, ГМО к нам не проникло настолько сильно, как в других странах. Поэтому в качестве примера того, как ГМО разрушают традиционный уклад жизни, приведу тот же Парагвай.
Парагвайские фермеры против ГМО. Кадр из документального фильма Raising Resistance , 2011
После того, как мировые цены на сою выросли в несколько раз, земли тут стали массово скупаться. Более 70 процентов пахотных земель теперь принадлежит 2 процентам населения и иностранцам. Это был первый удар по местным сообществам. Но главным и самым эффективным стал переход на ГМ-сою. Массовое использование Roundup и ГМ-сои теми, кто не живет на земле, привело к тому, что делалось это без учета интересов местного населения. Были зафиксированы тысячи случаев отравлений пестицидами источников воды, сельскохозяйственных животных и т.д. Началось массовое бегство крестьян в города.
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.
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, но там ежегодно гниют тонны невостребованного зерна. По данным Национальной Ассоциации крестьян и малоземельных фермеров Замбии в 2003 г. в северном и северо-западном регионах страны на складах пропадало 300 тыс. тонн маниока, так как никто не мог их купить.
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.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 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 (Нью-Джерси) 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 террористы-одиночки.
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 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.
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 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 военно-научные 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 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:
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.
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.
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.
Биологическое оружие легко транспортируется и достаточно сложно выявляется при проверках.
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.
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 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.
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 генно-инженерных 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.
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;
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.
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 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 генно-инженерные конструкции, а также ГМО, несущие одну, две или более конструкций или их копий.
Сертифицированные методы, с помощью которых проводят маркировку ГМО-содержащих продуктов, как правило, основаны на детекции специфичных фрагментов ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) и/или детекции белка энзим-связанным 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 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.
Список литературы
А.А. Жученко Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений // С.-х. биология. 2003. №1. С. 3.33.
В.Кащьяп Пестициды и трансгенные растения как международная агроэкологическая проблема. М.: Изд-во РУДН, 1998. 167 с.
В.В. Кузнецов, А.М.Куликов, И.А.Митрохин, В.Д. Цыдендамбаев. ГМО и биологическая безопасность // Экос-информ. 2004. №10. С. 1.64.
А.М. Куликов. ГМО и риски их использования // Физиология растений. 2005. Т. 52. С. 115.128.
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.
В.В.Кузнецов, А.М.Куликов, И.А. Митрохин, В.Д. Цыдендамбаев. «Генетически модифицированные организмы и биологическая безопасность». Экоинформ, №10, 2004.
О.А. Монастырский. Продовольственная безопасность России: вчера, сегодня, завтра // Экос-информ. 2004. №4. C. 1.64.
Е.Г. Семенюк. Агроэкологические аспекты использования генетически модифицированных сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2001. №1. С. 80.93.
Е.Г. Семенюк. Проблемы оценки риска трансгенных растений // Агрохимия. 2001. Т. 10. С. 85.96.
М.С. Соколов, А.И. Марченко. Потенциальный риск возделывания трансгенных растений и потребления их урожая // С.-х. биология. 2002. №5. С. 3.22.
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Пожалуй, трудно придумать еще одну биологическую проблему, которую бы так активно обсуждали в СМИ, вагоне метро и очереди за батоном. ГМО . Эти три буквы, увы, пугают и вызывают недоверие. Хочется еще раз расставить все точки над «ё» и разобраться в том, зачем нужны ГМО, каковы плюсы современных генно-инженерных технологий и с какими трудностями и мерами предосторожности они связаны.
Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу , стал предприниматель Константин Синюшин , за что ему огромный человеческий респект!
Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас ».
Спонсор публикации этой статьи - Юрий Викторович Лошкарев.
Что такое ГМО?
Итак, сайт «Википедия» дает следующее определение ГМО : «ГМО (генетически модифицированный организм) - организм, генотип которого был искусственно изменен при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса» .
Стόит сказать пару слов о том, с чего началась история ГМО. 1973 год можно считать годом рождения генной инженерии. Тогда в лаборатории Стэнли Нормана Коэна научились «комбинировать и трансплантировать» гены: в клетки E. coli начали вводить рекомбинантные кольцевые ДНК (плазмиды ) . Эти эксперименты показали, что определенные гены, включенные в плазмиду, можно запросто доставить в другой организм, где они будут работать. Но использовать эту технологию в медицине и сельском хозяйстве стали далеко не сразу: первый рекомбинантный препарат появился в 1982 году, а первая сельскохозяйственная культура - в 1992. Почему же к этой технологии отнеслись с такой осторожностью?
Рецепты от матушки-природы
Как известно, лень - двигатель прогресса. Зачем выдумывать велосипед, когда есть готовая природная генная конструкция. Биотехнологи берут плазмиду A. tumefaciens , вырезают из нее онкогены и вставляют нужные им (целевые) последовательности. Обманутая бактерия добросовестно встраивает модифицированную T-ДНК в растительную клетку и ждет, что та начнет делиться и производить опины. Но вместо этого растение производит то, что нужно человеку. Например, с помощью такого «коварного» подхода удалось получить устойчивую к засухе кукурузу MON87460 . В эту кукурузу был введен ген cspB , отвечающий за производство белка, который стимулирует транскрипцию генов, необходимых для преодоления стрессов (засухи в частности), а главное - играет роль РНК-шаперона, облегчающего синтез белков путем «распутывания» мешающих вторичных структур РНК. Потребителю же должно быть приятно то, что по вкусу трансгенные кукурузные початки никак не отличаются от обычных . История жестокого обмана бактерии отражена на рисунке 1.
Главный недостаток так называемой агробактериальной трансформации - невозможность контролировать, в какое именно место растительной ДНК встроится новая конструкция. Но сейчас появилась новая технология, позволяющая контролировать этот процесс, - CRISPR/Cas9 , - и на ней обязательно нужно остановиться.
CRISPR/Cas9. По образу и подобию хромосомному
Это одна из самых модных технологий, позволяющих редактировать геном «в режиме онлайн». Интересно то, что эту систему мы тоже позаимствовали у бактерий. Скажем несколько слов об истории ее открытия.
В 1987 году японские ученые обнаружили в геномах бактерий участки с регулярной структурой - короткие одинаковые последовательности чередовались с уникальными фрагментами, которые у разных бактерий даже одного вида не имели ничего общего. Такие участки назвали CRISPR (c lustered r egularly i nterspaced s hort p alindromic r epeats ) . Оказалось, что система CRISPR, как это ни удивительно, играет у бактерий роль приобретенного иммунитета. Если в бактерию проникает вирус (фаг), она вырезает фрагмент вирусной ДНК и встраивает его в собственный геном, а именно - в CRISPR-локус. Так формируются спейсер , а заодно - и очередной повтор, отделяющий новый спейсер от предыдущего. По спейсеру бактерия затем строит РНК-зонд (по-научному - РНК-гид), соединяющийся с Cas-белком и плавающий в клетке в поисках комплементарных нуклеиновых кислот (протоспейсеров ). В том случае, если таковые найдены, то есть снова вторгся тот же фаг, начинает работать белок-ножницы Cas - эндонуклеаза, которая разрезает распознанные последовательности, а следовательно, блокирует размножение вируса . Иными словами - если бактерия повторно встретится с вирусом, фрагмент которого встроен в ее геном, она будет устойчива к этой инфекции.
Наиболее просто из систем CRISPR/Cas устроены системы II типа , где эффекторным (уничтожающим мишень) белком служит Cas9 (рис. 2). Такой механизм характерен, например, для бактерии Streptococcus pyogenes . В бактериальном иммунном контроле обычно помимо Cas-эффекторов задействованы «патрульные» белки Cas1 и Cas2, которые в комплексе распознают нарушителя клеточных границ и интегрируют его фрагмент в самое начало (ближе к промотору) CRISPR-локуса - «на память». В системах II типа Cas9, видимо, участвует и в процессе приобретения спейсеров, помогая Cas1/Cas2 выбрать наиболее подходящие фрагменты .
Из вышесказанного становится ясно, почему иммунитет CRISPR адаптивный : он совершенствуется и учится противостоять новым типам инфекции. Это подчеркивается еще и снижением эффективности спейсеров по мере их удаления от промотора CRISPR-локуса: если многие поколения бактерий давно не сталкивались с тем или иным агентом, снижается «напряженность иммунитета» к нему. CRISPR - это интересный пример эволюции по Ламарку: события жизни организма непосредственно влияют на его ДНК, изменяя ее так, что организм становится более приспособленным .
Рассмотрим на конкретном примере, как бактерии борются с вирусами. Вот, например, бактерия Streptococcus thermophilus используется для получения молочнокислых продуктов, но, к сожалению, она страдает от различных вирусных инфекций. Не случайно именно на этом модельном организме провели ключевые эксперименты по уточнению функции CRISPR-систем. Если живую культуру S. thermophilus заражали бактериофагами, то большинство бактерий погибало, но очень небольшая часть выживала. Чем же выжившие отличались от изначальной культуры? Оказалось, что их геном стал длиннее на 0,01% за счет того, что в CRISPR-последовательность добавились 1–4 новых фрагмента (спейсера). При повторном заражении этой культуры теми же вирусами все клоны выживали. Как будто, переболев вирусной инфекцией, бактерия стала немного опытнее и записала себе в «медицинскую карту» что-то важное об этом вирусе, и такая инфекция ей теперь не страшна. Если же ученые специально вырезали из вирусного генома небольшие фрагменты и вставляли их в виде новых спейсеров, то клетка оказывалась невосприимчивой к исходному вирусу, даже если никогда раньше с ним не встречалась.
Какую же практическую пользу из этой системы смог извлечь человек? Как вообще она работает в клетках эукариот? Если просто запустить CRISPR/Cas9 в клетку, эта система разрежет обе цепи ДНК в месте, которое укажет специально сконструированный РНК-гид, но разрез залатают обычные клеточные репарационные машины - путем негомологичного соединения концов (non-homologous end joining, NHEJ ) либо гомологичной рекомбинации - если есть матрица с флангами, комплементарными участкам ДНК с двух сторон от разрыва, произойдет «заштопывание по шаблону». Это означает, что в зависимости от целей человека можно устроить в нужном месте делецию - «выключить» проблемную область генома - или «подставить» матрицу с нужными свойствами, чтобы просто заместить, например, мутантный, патологический вариант гена нормальным.
MCR, «за» и «против»
Рисунок 3. История мораториев в биологии. В 1975 году был введен мораторий на исследования рекомбинантных ДНК, в 1997 - на клонирование человека, в 2012 - на эксперименты по изменению свойств (вирулентности) вируса «птичьего» гриппа.
И это еще не всё. Можно сделать так, чтобы клетка «починенную» хромосому воспринимала как образец для ремонта второй хромосомы. В 2015 году ученые из Калифорнийского университета для апробации метода в качестве «заплатки» использовали саму кассету CRISPR/Cas9, которая затем экспрессировалась X-хромосомой мух и модифицировала гомологичную хромосому. В итоге потомству передавались уже измененные хромосомы, и инсерция CRISPR/Cas9 из поколения в поколение «саморазмножалась», замещая нормальные аллели. Этот метод получил название «мутагенная цепная реакция» (mutagene chain reaction , MCR ) .
В том же году Лианг и соавторы провели работу на триплоидных (заведомо нежизнеспособных) эмбрионах с бета-талассемией . Из 86 CRISPR-отредактированных эмбрионов только 71 продолжил развиваться, и только у четырех из них ген был отредактирован правильно . Эта статья вызвала настоящий взрыв споров на тему того, насколько вообще этично проводить такие исследования.
В Nature Эдвард Ланфир, один из исследователей ZF-нуклеаз (белков-ножниц, содержащих ДНК-связывающий домен «цинковые пальцы»), и его коллеги призвали к мораторию на любые эксперименты, касающиеся редактирования генов эмбрионов человека или половых клеток: «Стоит ли испытывать судьбу, даже если будет заметен терапевтический эффект от модификации зародышевых клеток? Мы готовы вступить в открытую дискуссию на тему дальнейших исследований в этой области» . К слову, в биологии уже написана целая история мораториев на различные исследования (рис. 3). Но вернемся к CRISPR. Некоторое время спустя группа ученых выступила с предложением избегать попыток модификации клеток зародышевой линии человека, но поддержала идею работы с клетками человека в том случае, если они не участвуют в развитии и поддержании беременности (например, соматических клеток) .
Теперь стόит затронуть перспективы использования этой технологии. MCR может позволить, например, создать комаров, неспособных переносить малярию и лихорадку Денге. Появится возможность быстро выводить линии мышей со множественными мутациями для лабораторных исследований и не тратить время на тщательный скрининг . Помимо этого, есть работы по тестированию CRISPR/Cas9 на мышах с целью лечения миодистрофии Дюшенна . Тем не менее существуют опасения, что мы просто не знаем о возможных побочных эффектах таких изменений половых и эмбриональных клеток, в связи с чем и был предложен мораторий.
Почему ГМО полезны?
Ограничимся некоторыми яркими прикладными примерами, имеющими отношение к экологии, питанию и материалам.
«Эко-свинка»
На первый взгляд может показаться, что между свиньями, фосфором и экологическими катастрофами нет ничего общего. Но это не так. Существует серьезная сельскохозяйственная проблема: свиньи не могут усваивать большую часть фосфора в комбикормах, так как он представлен в форме фитатов, солей фитиновой кислоты. Неусвоенный фосфор в составе свиного навоза в конце концов попадает в водоемы, в которых начинается бурное размножение водорослей - они-то с радостью едят фитаты. Из-за токсичных продуктов обмена водорослей погибают рыбы и другие водные организмы. В общем, катастрофа. Но генные инженеры предложили проект «Эко-свинка». К сожалению, он пока так и остался проектом, не вышедшим на рынок. Но идея очень красивая. Речь идет о генетически модифицированных свиньях, способных усваивать фитаты. Идея заключалась в том, чтобы встроить в геном свиней ген, который кодирует фермент, необходимый для расщепления фитатов (а взять его можно у той же E. coli ) . Будем надеяться, что когда-нибудь ученые облегчат свиньям жизнь:-)
Стальная коза, трансгенный хлопок, суперсладость и кошерный сыр
А теперь рассмотрим примеры полезных ГМО, никак не связанные между собой: просто они красивые, и захотелось о них рассказать. В 2002 году в Science появилась статья о том, что генетически модифицированные клетки млекопитающих могут производить паутину. Канадская фирма Neхia вывела коз, в геном которых был встроен ген белка паутины. Оказалось, что молоко таких коз можно использовать для получения биостали, которая даже прочнее кевлара - материала, из которого делают современные бронежилеты .
Но генная инженерия помогает создавать не только новые материалы, но и успешно выращивать старые. Еще 1997 году в Китае приступили к выращиванию генно-модифицированного хлопчатника, снабженного гéном бактерии Bacillus thuringiensis . Белок Cry1Ac , кодируемый этим геном, токсичен только для гусениц некоторых бабочек и, по-видимому, безвреден для всех остальных животных, включая человека. Это привело к снижению численности популяции хлопковой совки - опасного вредителя многих сельскохозяйственных культур. В результате в выигрыше оказались не только производители хлопка, но и крестьяне, выращивающие сою, кукурузу, арахис и различные овощи .
Что касается сладкого, то существует такое растение, как Thaumatococcus daniellii , и у него есть ген, кодирующий белок тауматин , который в тысячи раз слаще сахара! Сейчас ведутся работы по созданию микроорганизмов и растений, производящих этот белок. Помимо сладости, тауматин увеличивает устойчивость растений к ряду инфекций .
Ну и напоследок - про кошерный сыр. Известно, что для приготовления обычного сыра ранее использовался фермент, выделяемый из сычуга - одного из отделов пищеварительного тракта жвачных животных. Но теперь биотехнологи встроили гены сычужных ферментов в геном бактерий, предоставив возможность получать кошерный сыр. Кажется, это редкий пример сотрудничества науки и религии .
Меры предосторожности
С одной стороны, приведенные выше примеры полезности ГМО - «песчинка как в морских волнах, как мала искра в вечном льде». Но с другой стороны, у любой технологии есть свои проблемы, связанные с вопросами этики и безопасности. Выше уже шла речь о моратории на использование CRISPR/Cas9 в отношении человеческих эмбрионов. В экспериментах на обезьянах показано, что из десяти отредактированных с помощью этой системы эмбрионов рождается, увы, не больше половины . Что касается использования ГМО, то здесь больше всего опасаются реакций на продукт, которые не всегда возможно предусмотреть. Например, в 1992 году селекционная компания Pioneer разработала ГМ-сою, добавив в нее ген бразильского ореха и тем самым устранив в сое природный дефицит аминокислоты метионина. Такие бобы были предназначены в первую очередь для тех людей, для кого соя - основной продукт питания. Но вскоре оказалось, что у небольшого процента людей бразильский орех вызывает аллергию. Соответственно, и такая ГМ-соя тоже может вызывать аллергию .
Вышеперечисленные факты не умаляют достоинства генных технологий, а говорят о том, что любой метод требует грамотного и аккуратного использования. Поэтому хотелось бы закончить статью словами молекулярного генетика Джорджа Чёрча из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, считающего, что de facto мораторий стόит налагать на все технологии, пока не доказана их безопасность: «Задача заключается в доказательстве того, что пользы в технологии больше, чем риска» .
Литература
- Молекулярное клонирование, или как засунуть в клетку чужеродный генетический материал ;
- Казанцева А. В интернете кто-то неправ! М.: CORPUS, 2016. - 376 с.;. Science . 347 , 1301–1301;
- Вылечить миодистрофию Дюшенна: конкуренция групп, единство методик ;
- Панчин А. Сумма биотехнологии . М.: CORPUS, 2016. - 432 с.;
- Элементы: «Трансгенный хлопок помог китайским крестьянам победить опасного вредителя »;
- Мэтт Р. Геном. Автобиография вида в 23 главах . М.: ЭКСМО, 2015. - 432 с.