Генетически модифицированные (трансгенные) организмы можно определить как организмы, генетический материал которых (ДНК) изменён способом, недостижимым естественным путём в ходе внутривидовых скрещиваний. Для получения ГМО используется технология рекомбинантных молекул. Генная инженерия позволяет переносить отдельные гены из любого живого организма в любой другой живой организм в составе кольцевых молекул ДНК (плазмид). Встраивание в геном организма — хозяина новых конструкций имеет целью получить новый признак, недостижимый для данного организма путём селекции или требующий многолетней работы селекционеров. Применение биотехнологий позволяет значительно ускорить процесс получения нового сорта, существенно снизить его себестоимость и получить хорошо прогнозируемый эффект по признаку, определяемому встроенной конструкцией. Но вместе с данным признаком организм приобретает целый набор новых качеств. Это обусловлено как плейотропным эффектом — явлением, при котором один ген отвечает за несколько признаков, так и свойствами самой встроенной конструкции, в том числе её нестабильностью и регуляторным воздействием на соседние гены. Это и создаёт объективную базу для существования потенциальных рисков при использовании генетически модифицированных растений и полученных из них продуктов.
В России наиболее интенсивные исследования в области генетической инженерии растений, результаты которых публикуются в научных журналах и представляются на конференциях и симпозиумах, проводят три научных учреждения: филиал Института биооргани ческой химии (ФИБХ) РАН (г. Пущино Московской области), Центр "Биоинженерия" РАН (Москва) и ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСХБ) РАСХН (Москва). К настоящему времени в ФИБХе получены трансгенные растения плодовых (яблоня, груша, вишня), ягодных (земляника, актинидия), декоративных (хризантема, гвоздика), овощных (морковь) и злаковых (пшеница) культур.
Проблемы, возникшие при выращивании генно-модифицированных растений
Ученым был задан вопрос о том, существует ли опасность для биоценоза при выращивании ГМ-растений. В. Кузнецов отметил, что несмотря на то что ГМ-растения относят к инвазиям (это означает, что они имеют некоторую склонность «к агрессии» по отношению к другим видам), угроза давления со стороны трансгенных сортов растений на другие виды не очень велика. Особую обеспокоенность у экологов вызывают так называемые суперсорняки. Под суперсорняками понимают сорные растения, которые вследствие близкородственного переопыления с культурными сортами растений (или с другими сорными растениями) приобретают гены устойчивости к широко применяемым гербицидам, то есть к тем самым химикатам, которые используются для борьбы с сорняками. В печати иногда появляются сообщения о появлении суперсорняков в странах, выращивающих трансгенные сельскохозяйственные культуры, однако статьи на эту тему в рецензируемых научных журналах встречать до сих пор не удавалось.
Противоположное мнение озвучил А. Баранов, старший научный сотрудник Института биологии развития им. Н. К. Кольцова, президент Общенациональной ассоциации генетической безопасности (OАГБ), который сказал, что если рассматривать трансгенные растения в плане их роли в экологических системах, то они агрессивны и способствуют нарушению целостности агроэкосистем. Это связано с тем, что большинство трансгенных растений (около 85%) созданы как устойчивые к пестицидам, а остальные — как устойчивые к инсектицидам. По мнению многих учёных, использование ГМ-растений может привести к следующим последствиям: — гибели почвообразующих микроорганизмов и беспозвоночных животных в результате оставления на полях фрагментов трансгенных растений, несущих токсины; — потере разнообразия генофонда диких сородичей культурных растений в генетических центрах их происхождения вследствие переопыления их с родственными трансгенными растениями. Так, в Мексике, центре происхождения по меньшей мере 59 сортов маиса, в 2001 году в аборигенном, диком виде кукурузы обнаружен фрагмент искусственной генетической вставки — вирусный промотор 35S, используемый при создании ГМ-растений. Загрязнение дикой формы, как выяснилось, произошло в результате транспортировки в страну трансгенной кукурузы из США (по данным статьи: Quist D., Chapela I. Transgenic DNA Introgressed into Traditional Maize Landraces in Oaxaca, Mexico // Nature 414, 6863, November 29, 2001); — неконтролируемому переносу генетических конструкций, особенно определяющих различные типы устойчивости к пестицидам, вредителям и болезням растений вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми видами, в связи с чем происходит снижение биоразнообразия дикорастущих предковых форм культурных растений и формирование новых форм суперсорняков. Примером такого «перепрофилирования» может служить ситуация в Канаде, где, переопылившись с дикими близкородственными видами, распространился ГМ-рапс. Будучи устойчивым к действию гербицидов, он превратился в суперсорняк (по данным статьи: Beckie H.J., Hall L.M., Warwick S.I. Impact of herbicideHresistant crops as weeds in Canada, proceedings Brighton Crop Protection Council — Weeds, 2001, р. 135H142). Существуют и риски отсроченного изменения свойств, которые проявляются через несколько поколений и связаны с адаптацией нового гена в геноме растения. Так, у кукурузы, созданной устойчивой к засухе, после нескольких лет культивирования неожиданно проявился новый признак — растрескивание стебля, что привело к гибели всего урожая на полях.
В США сорняки, устойчивые к пестициду «Раундап», создали ряд серьёзных проблем для фермеров, выращивающих сою и хлопчатник. Чтобы бороться с сорняками на полях, фермеры вынуждены из года в год делать всё большие закупки этого химического реагента и использовать его всё в больших дозах, тем самым увеличивая химическую нагрузку на агроэкосистему, или в ряде случаев перейти на применение более токсичных пестицидов. Надо не забывать, что при этом варианте развития событий происходит накопление токсических веществ в зерне и плодах, что впоследствии приводит к значительным проблемам для здоровья человека.
Становится очевидным, что растения, созданные как устойчивые к насекомым-вредителям, не оправдали возлагаемые на них надежды. Через несколько лет массового использования данных сортов трансгенных растений их культивирование оказалось неэффективным и бессмысленным, поскольку у насекомых-фитофагов и других вредителей появляются формы, устойчивые к трансгенным токсинам. Так, по данным американских, российских и китайских учёных, уже через несколько поколений появляются устойчивые формы колорадского жука, других насекомых-фитофагов.
Ещё одна проблема связана с заменой в экологической нише основного вредителя, против которого введён целевой токсин, на нецелевого. Колорадский жук, уничтоженный в результате выращивания ГМ-картофеля, заменяется совкой, а в некоторых агроценозах — тлёй. Данные недавнего исследования Корнельского университета (США) подтверждают факт финансовых потерь фермеров, выращивающих Bt-хлопчатник в Китае из-за нашествия именно вторичных вредителей.
Особое место в этом негативе занимает гибель нецелевых насекомых-опылителей и медосборов. В Азербайджане и США в некоторых районах в результате высевания трансгенной кукурузы и картофеля произошла массовая гибель пчёл. Сорта с внедрённым геном устойчивости к вредителям могут оказаться опасными не только для самих вредителей, но и для других живых существ (см. Аграрная Россия: Научно-производственный журнал. — М.: Фолиум. — 2005, № 1). К примеру, божьи коровки, которые питались тлями, жившими на ГМ-картофеле, становились бесплодными. Другая проблема — сокращение биологического разнообразия на полях выращивания трансгенных культур. Так, в экспериментах, проведённых в Англии, показано, что биологическое разнообразие на таких полях падает в три раза. Причём резкое его снижение характерно как для почвенных организмов, так и для насекомых, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.