Ермишин А.П. Биотехнология. Биобезопасность. Биоэтика

Подождите немного. Документ загружается.

ГЛАВА ШЕСТАЯ

216

мов, заражающих растение в одиночку. Наличие рекомбинации между вирусами, од-

новременно заражающими растение, позволяет говорить о том, что трансгенные рас-

тения, экспрессирующие гены вирусного происхождения, не представляют новой

опасности повышения вирулентности природных вирусов и по своему влиянию на

процесс эволюции вирусов оказывают эффект, сравнимый с эффектом от естествен-

ных причин эволюции, характерных для нетрансгенного окружения вирусов.

6.12. Сокращение биологического разнообразия

в результате изменения естественных биоценозов

Биологическое разнообразие – разнообразие живущих на Земле видов и существую-

щих естественных экосистем – не только основа стабильного существования жизни на

Земле, но и источник богатейших ресурсов для жизнедеятельности человека. Основой

и неотъемлемой частью биологического разнообразия является разнообразие генети-

ческое. Под генетическим разнообразием понимается вариация генов или аллельного

разнообразия генов внутри популяции (элементарной единицы эволюции) и вида. Ге-

нетическое разнообразие имеет жизненно важное значение для существования попу-

ляции и вида в целом, так как позволяет им адаптироваться к изменяющимся условиям

окружающей среды и выживать как в имеющихся на данный момент, так и в новых ус-

ловиях существования. Значит, генетическое разнообразие является фундаментом ви-

дового разнообразия и стабильности экосистем. Поэтому биологическое и генетиче-

ское разнообразие обычно отождествляются, хотя, исходя из определения биоразнооб-

разия, даваемого «Конвенцией о биологическом разнообразии» (статья 2), генетиче-

ское разнообразие следует рассматривать скорее как внутривидовую ступень биораз-

нообразия вообще (наряду с другими двумя ступенями – видовой и экосистемной)

[CBD, 1992].

В настоящее время биологическое и генетическое разнообразие рассматриваются

как всемирное достояние человечества, а в любой стране мира – как национальное дос-

тояние, использование и эксплуатация которого должны регулироваться государст-

венными законами (Конвенция о биологическом разнообразии, принцип 2) [CBD,

1992]. Потенциал биоразнообразия, который человечество без ущерба для окружаю-

щей среды может использовать для своего стабильного существования и развития, до

конца

еще не изучен и применяется лишь частично и порой весьма нерационально.

Достижения биотехнологии, и в частности генетической инженерии, во многом спо-

собствуют более полному, разнообразному и рачительному использованию биоресур-

сов за счет придания уже применяемым человеком формам дополнительных адаптив-

ных свойств, новых полезных качеств, повышения их продуктивности. Одновременно

они делают доступными

для использования новые виды, не находившие применения

раньше в силу каких-то биологических особенностей или из-за кажущейся бесполезно-

сти. Эти методы позволяют добиться качественного изменения сельскохозяйственного

производства, уменьшая его экстенсивность, зависимость от экологически опасной хи-

мизации и энергонасыщенности, при этом не снижая общего количества урожая. В

развивающихся странах применение

современных технологий должно способствовать

снижению экстенсивности сельского хозяйства и тем самым сохранению природных

экосистем. В развитых странах уход от экстенсивных технологий способствует превра-

щению части территорий, ранее занятых под сельскохозяйственные посевы, в рекреа-

ционные зоны, лесные насаждения и другие, более естественные и богатые в биологи-

ческом плане ландшафты. По расчетам специалистов

, при использовании новых тех-

нологий для обеспечения объема сельхозпродукции, производимого в Европе на дан-

ный момент, понадобится только одна треть территории, занимаемой странами Евро-

ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

217

пейского Союза [Porceddu, 2001]. Сейчас сельскохозяйственными угодьями в большин-

стве стран Западной и Центральной Европы занято от 50 до 70% территории. Таким

образом, использование достижений генетической инженерии способствует сохране-

нию и восстановлению биологического разнообразия в природе.

Однако часто высказываются опасения по поводу того, что достижения генетиче-

ской инженерии могут оказывать и противоположный эффект на развитие природных

и агробиологических экосистем и биологическое, прежде всего генетическое, разнооб-

разие в целом. Каким образом генно-инженерная деятельность, а точнее, продукты

этой деятельности – генно-инженерные организмы могут нанести ущерб генетическо-

му разнообразию?

Как правило, выделяют пять источников опасности ГИО для генетического (био-

логического) разнообразия. С тремя из них мы уже знакомились раньше. Это основные

факторы риска высвобождения ГИО в окружающую среду:

1. Возможная повышенная инвазивность и агрессивность как сорняков некото-

рых ГИО, которая может привести к подавлению и вытеснению тех же, что и ГИО, ви-

дов, а также других видов экосистемы, не способных конкурировать с ГИО за жизнен-

ное пространство или пищевую базу.

2. Нецелевое действие ГИО с токсическими свойствами, которое может привести

к уменьшению численности не только вредителей, но и нейтральных и полезных ви-

дов насекомых и к нарушениям экологических связей с участием этих насекомых (пре-

рывание пищевой цепи, исчезновение опылителя, нарушение биологического контро-

ля численности вредителей).

3. Последствия миграции трансгенов от ГИО к их диким родственным видам.

Следующие источники опасности снижения видового и генетического разнообразия

проистекают не столько из использования ГИО, сколько из вполне понятного и естест-

венного стремления людей к получению максимальной прибыли при производстве

сельскохозяйственной продукции. Из этого стремления вытекают два следствия:

4. Использование в агропроизводетве монокультуры приводит, с одной стороны,

к уменьшению разнообразия биоценозов в агросреде и соответственно к уменьшению

видового разнообразия организмов, обычно обитающих в биотопах агросреды. С дру-

гой стороны, монокультура становится источником снижения генетического разнооб-

разия, которое может явиться причиной снижения адаптивных возможностей культу-

ры и источником селективного прессинга в популяциях ее вредителя.

5. Применение ограниченного количества наиболее экономически выгодных

сортов и вытеснение местных сортов и рас, являющихся источниками многих селекци-

онно-ценных признаков, ведет к снижению генетического разнообразия и потере мно-

гих ценных аллелей и генов, которые впоследствии могли бы быть востребованы при

улучшении существующих сортов сельскохозяйственных культур.

Если первые два источника теоретически могут привести к

уменьшению числен-

ности и потере каких-либо биологических видов (к снижению биологического видово-

го разнообразия), то миграция трансгенов не приводит к снижению видового разнооб-

разия экосистемы и не обязательно сказывается на численности вида – реципиента

трансгенного признака. Однако она приводит к изменению существующего генетиче-

ского разнообразия в популяции-реципиенте родственного вида и

может отразиться

на его адаптивных свойствах.

В связи с миграцией трансгенов высказываются опасения, что присутствие транс-

генов у дикого вида может привести к снижению аллельного разнообразия в локусе, к

которому принадлежит трансген, или в локусах, взаимодействующих с трансгеном

[Stewart et al., 2003]. В первую очередь может произойти потеря редких аллелей, не

ГЛАВА ШЕСТАЯ

218

имеющих большого адаптивного значения для популяции при стабильных условиях

окружающей среды, не подверженных резким изменениям. Но при возникновении

резких изменений в условиях существования (например, при появлении нового не эн-

демичного патогена или хищника, усилении влияния антропогенных факторов и др.)

именно эти редкие аллели могут оказаться фактором выживания популяции [Тимофе-

ев-Ресовский и др., 1969; Грин и др., 1990]. Таким образом, потеря аллельного разнооб-

разия, несмотря на преимущества, которые могут быть связаны с приобретением по-

пуляцией трансгена, при изменении условий окружающей среды в будущем может

негативно отразиться на адаптивных способностях популяции и вида в целом.

Однако, как показывают примеры изучения генетического разнообразия в попу-

ляциях диких видов, подверженных интрогрессии генов со стороны культурных род-

ственников, миграция трансгена совершенно необязательно ведет к уменьшению ал-

лельного разнообразия диких популяций. Так, при изучении интрогрессии генов от

сахарной свеклы (Beta vulgaris ssp.vulgaris) к популяциям дикого вида свеклы морской

(B.vulgaris ssp.maritima) у последней наряду с новыми генами были выявлены все редкие

аллели, присущие данному подвиду. При этом генетическое разнообразие в популя-

циях, взаимодействовавших с культурным видом, было выше, чем в изолированных

популяциях B. maritima [Bartsch et al., 1999].

Несмотря на неоднократно высказываемые опасения, нет ни одного доказанного

случая негативного влияния ГИО на видовое разнообразие и стабильность развития

природных экосистем (в агросистемах появление неблагоприятных явлений более ве-

роятно). Пока что не подтверждаются и опасения по поводу снижения генетического

разнообразия в природных популяциях родственных ГИО видов. По-видимому, это

объясняется недостаточным объемом знаний в данной области. Однако эксперименты

по изучению взаимодействия ГИО с природными экосистемами продолжаются, ведет-

ся постоянный мониторинг за вновь высвобождаемыми и вновь создаваемыми ГИО.

Современное состояние изученности проблемы не позволяет говорить о возможности

далеко идущих негативных последствий воздействия ГИО на поддержание биологиче-

ского разнообразия природных экосистем.

Чтобы избежать упомянутых неблагоприятных последствий, осуществляется

строгий подход к регулированию генно-инженерной деятельности и высвобождению

ГИО во всем мире. Если какие-то признаки опасности ГИО для окружающей среды

имеют место, то либо запрещается высвобождение ГИО, либо приостанавливается его

использование. Могут также вводиться специальные правила его применения, которые

позволяют минимизировать воздействие ГИО на окружающую природную среду. Та-

ким образом, возможность появления неблагоприятных последствий пресекается еще

до того момента, когда они могут себя проявить.

Для большинства современных ГИО, которые, как правило, являются однолетни-

ми

сельскохозяйственными культурами, характерно кратковременное воздействие их

на окружающую среду и ограниченное взаимодействие с природными экосистемами.

Без сомнения, в будущем разнообразие ГИО будет расширяться. Уже сейчас имеются

примеры удачных трансгенозов многолетних, в том числе древесных культур, некото-

рых видов рыб и других животных аквакультуры, использование которых приведет к

более тесному и длительному

контакту ГИО с природными экосистемами. Однако

подход к экологической безопасности таких объектов гораздо строже. Их выпуску в

окружающую среду предшествует глубокое изучение экологических взаимосвязей на

примере модельных систем с участием организмов, исходных для тестируемых ГИО.

Серьезное отношение к подготовке коммерциализации многолетних ГИО позволяет

надеяться, что их использование не будет представлять большей опасности для при-

ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

219

родных экосистем, чем те, которые существуют сейчас при широком использовании

однолетнего сортимента.

Если первые три источника снижения биологического и генетического разнооб-

разия можно рассматривать скорее в теоретическом контексте, то неблагоприятные

последствия использования монокультуры и ограниченного сортового разнообразия

мы имеем возможность наблюдать в действительности. История существования этих

источников неблагоприятных последствий для окружающей среды столь же длинна,

как и история развитого сельскохозяйственного производства. И «вина» трансгенных

культур в развитии этих нежелательных процессов состоит не столько в их происхож-

дении, сколько в их успешности при конкурировании с уже используемыми в произ-

водстве сортами растений, созданными традиционными методами.

Совершенно естественно стремление производителей сельскохозяйственной про-

дукции

выращивать наиболее прибыльные культуры и наиболее продуктивные и до-

ходные сорта растений. Однако такое стремление однажды приводит к серьезным, а

порой катастрофическим последствиям: монокультура ведет к возрастанию опасности

развития болезней и увеличения численности вредителей. Снижение генетического

разнообразия за счет предпочтения немногих сортов еще более увеличивает эту опас-

ность и в результате

приводит к снижению адаптивных возможностей популяции

сельскохозяйственной монокультуры.

В Европе до сих пор вспоминают последствия эпифитотии фитофтороза карто-

феля (Phytophtora infestans Mont. (De Bary)) 1845 года, поразившего практически всю Ев-

ропу и США. Особенно тяжело пострадала Ирландия – страна, где картофель был ос-

новной культурой и важнейшим продуктом питания. Картофель, выращиваемый в

Ирландии, представлял собой потомство первой интродукции в Европу картофеля

чилийского происхождения, имевшего небогатую генетическую базу. Он оказался со-

вершенно беззащитным перед новым патогеном, проникшим в Европу из другой части

Американского континента. В результате голода, вызванного гибелью посадок карто-

феля, численность населения Ирландии в те годы сократилась почти на 2,5 млн. чело-

век из-за высокой смертности населения и вынужденной эмиграции [Abad, 1995].

Имеются примеры и более близких в историческом плане событий, связанных с

монокультурой ограниченного количества сортов, хотя и не такие трагические, но, тем

не менее весьма неприятные. В 1970 году шестая часть посевов кукурузы в США (в том

числе половина посевов в южных штатах) погибла из-за поражения невероятно раз-

множившимся вредителем Helminthosporium (Cochliobolus) maydis [Porceddu, 2001]. В Ин-

донезии в конце 70-х годов прошлого века из-за нашествия дельфацид (Delphacidae)

полностью погибли плантации риса (основной культуры этой страны), которые были

представлены практически одним-единственным сортом. Это стало одной из основных

причин голода в индонезийской провинции Ломбук [http://www.oxfam.org.uk/].

В настоящее время из

трех тысяч видов растений, которые когда-либо выращивал

человек, культивируются только 150. И менее 20 из них являются источниками пита-

ния для большей части мира. 60% калорий и 56% протеинов человечеству поставляют

всего три культуры – пшеница, кукуруза и рис [Porceddu, 2001]. Поэтому очень важно

сохранить генетическое разнообразие, обеспечивающее экологическую пластичность и

далеко не исчерпавший себя селекционный

потенциал хотя бы тех культур, которые

ныне активно эксплуатируются человеком.

Источником генетического разнообразия могут быть местные сорта и расы выра-

щиваемых культур и их дикие предки (внутривидовое разнообразие) или представи-

тели родственных видов (межвидовой источник разнообразия). Например, источником

устойчивости к упоминавшемуся выше вредителю кукурузы (Zea mays) Helminthosporium

ГЛАВА ШЕСТАЯ

220

maydis является другой вид кукурузы Z. diploperennis, до сих пор культивируемый в не-

которых районах Мексики. Вместе с несколькими другими видами (Z mexicana, Z. mays

ssp. Parviglumis и Z. perennis) он известен под общим названием Теосинте [Hernandez,

1996; Porceddu, 2001]. Еще один вид кукурузы, также произрастающий в Мексике, Z.

tripsacum, представляет собой практически не тронутый источник устойчивости куку-

рузы к ряду биотических и абиотических стрессов [Hoisington et al., 1999]. Один из ди-

ких видов пшеницы, обитающий в Турции (Triticum turgidum ssp. dicoccoides), является

источником генов резистентности к нескольким болезням, в том числе к бурой ржав-

чине (Puccinia recondita), погубившей однажды треть полей пшеницы в штате Монтана

(США) [Porceddu, 2001].

Как показало изучение аллельного разнообразия кукурузы, из 163 идентифици-

рованных аллелей, принадлежащих к 23 локусам 34 различных мексиканских рас ку-

курузы, только 11 % аллелей присутствует во всех расах. Они же есть и у 30 наиболее

популярных инбредных линий кукурузы, которые являются родительскими формами

практически всех гибридов, в настоящее время выращиваемых в США. 60% аллелей

встречаются с очень малой частотой (порядка 0,01). В элитных инбредных линиях со-

храняются не более двух из этих редких аллелей [Doelby et al., 1985].

Ежегодно аллельное богатство, предоставляемое местными расами и сортами,

безнадежно теряется. Так, по сообщениям ЕАО, к 1996 году в связи с распространением

современных интенсивных сортов исчезло более тысячи местных рас основных сель-

скохозяйственных культур. В более чем 80 из 154 исследованных стран мира замена ме-

стных сортов достигла критического значения для их существования. А монокультура

кукурузы стала угрозой генетическому и биологическому разнообразию агросреды в

сельскохозяйственном производстве Коста-Рики, Чили, Малайзии, Филиппин и Таи-

ланда [http://www.oxfam.org.uk/].

Наибольшее разнообразие местных форм и рас наблюдается в центрах происхо-

ждения и генетического разнообразия сельскохозяйственных растений. За редким ис-

ключением (например, в случае пшеницы) центры происхождения сельскохозяйствен-

ных культур являются и местами их наибольшего генетического разнообразия. Боль-

шинство сельскохозяйственных растений имеют лишь один или небольшое число цен-

тров генетического разнообразия. Еще в 1935 году Н.И. Вавилов [Вавилов, 1987] выде-

лял восемь таких центров, семь из которых сегодня территориально совпадают с ре-

гионами развивающихся стран мира (табл. 6.5).

Таблица 6.5

Центры происхождения и генетического разнообразия

некоторых наиболее важных сельскохозяйственных культур (по Вавилову, 1987)

Центры происхождения и

генетического разнообразия

сельскохозяйственных культур

Наиболее важные сельскохозяйственные культуры

(хлебные злаки, зернобобовые, овощные, плодовые, масличные, сахароносы,

прядильные и некоторые другие)

I Китайский

(Центральный и Западный Китай,

Восточный Китай и Япония)

Важнейший центр эндемич-

ных проса, гречихи, сои и дру-

гих зернобобовых, необыкно-

венное богатство плодовых, в

частности цитрусовых. Центр

выделяется по богатству энде-

мичных видов, по величине

видового и родового потен-

циала культурных растений

Просо (Panicum miliaceum L., P.italicum L.), голозерные и безостые ячме-

ни (Hordeum hexastichum L.), кукуруза (Zea mays L. вторичный центр

богатейшего разнообразия восковых кукуруз), гречиха (Fagopyrum escu-

lentum Moench., F.tataricum Gaertn), соя (Glicine hispida Maxim), вигна (Vi-

gna sinesis Endl.), редька и редька масличная (Raphanus sativus L. и R.

sativus var. oliefera Metzg.), турнепс (Brassica rapa L.), огурец (Cucumis sati-

vus L., C.chinensis Pang.), листовые салаты (Latuca sp.), баклажан (Solanum

melongena L.), груша (Pyrus serotina Rehd., P.ussuriensis Maxim), яблоня

китайская (Malus asiatica Nakai), персик (Prunus persica L., P.davidiana

Franch.), абрикос (P. armeniaca L.), слива (P.salicina Lindl., P.simonii Carr.),

вишня (P.tomentosa Thunb.), апельсин (Citrus sinesis Osb.) и ряд других

цитрусовых (всего 9 культивируемых видов), сахарный тростник (Sac-

charum sinese Roxb.), конопля (Canabis sativa L.)

ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

221

Центры происхождения и

генетического разнообразия

сельскохозяйственных культур

Наиболее важные сельскохозяйственные культуры

(хлебные злаки, зернобобовые, овощные, плодовые, масличные, сахароносы,

прядильные и некоторые другие)

II Индийский и

Индо-Малайский

(полуостров Индостан за исключени-

ем Северо-западных районов, Бирма,

страны Индокитая) Малайский архи-

пелаг, Ява, Борнео, Суматра, Филип-

пины

Родина риса и сахарного тро-

стника, большого числа зер-

нобобовых и многих тропиче-

ских плодовых, включая манго

и цитрусовые

Рис (Oriza sativa L.), сорго (Andropogon sorghum Brot.), вигна (Vigna sinesis

Endl), баклажан (Solanum melongena L.), огурец (Cucumis sativus L., C.

Hardwickii Royle.), манго (Mangifera indica L.), апельсин (Citrus sinesis

Osb.), лимон (C.limon Burm.) и ряд других цитрусовых (всего 10 куль-

тивируемых видов), сарептская горчица (Brassica juncea Czern.), банан

(Musa cavendishii Lamb., M. Paradisica

L., M.sapientum L., M.textilis Nee.),

сахарный тростник (Saccharum officinarum L.), кокосовая пальма (Cocos

nucifera L.), конопля (Canabis indica L.)

III Среднеазиатский

(Северо-западная Индия (включая

Пенджаб и Кашмир), Афганистан,

Таджикистан, Узбекистан, Западный

Тянь-Шань)

Родина мягкой пшеницы

(наибольший сортовой потен-

циал), родина карликовой и

круглозерной пшениц, родина

всех важнейших зерновых бо-

бовых (исключительное раз-

нообразие генов)

Пшеницы (в т. ч мягкие пшеницы Triticum vulgare Vill., T.compactum

Host., T.spaerococcum Perc.), рожь (Secale cereale L.), горох (Pisum sativum

L.), бобы (Vicia faba L.), горчица (Brassica junncea Czern.), индау (Eruca

sativa L.), лен (Linum usitatissimum L.), конопля (Canabis indica Lam.),

хлопчатник (Gossypium herbaceum L.),

морковь (Daucus carota L.), репа

(Brassica campestris L. subv. rapifera Metzg.), редис (Raphanus sativus L.),

репчатый лук (Allium sepa L., A.pskemense, Fedtsch., A.vavilonii Vved.),

чеснок (A. sativum L., A.longicuspis E.Regel), абрикос (Prunus armeniaca L.),

груша (Pyrus communis L. и еще 4 диких вида), яблоня (Malus pumila

Mill.большое разнообразие в диком виде и культуре), миндаль (Amyg-

dalus communis L. дико и в культуре, необыкновенное разнообразие),

виноград (Vitis vinifera L. дико и в культуре), грецкий орех (Juglans regia

L. в культуре и дико).

IV Переднеазиатский

(

Передняя Азия, включая внутренние

районы Малой Азии, Закавказье,

Иран, Горный Туркменистан)

Исключительное богатство

видов культурных пшениц (в

том числе 9 эндемичных ви-

дов), основная родина ржи.

Мировой потенциал плодо-

водства умеренной зоны, ми-

ровое богатство дынь. Перед-

няя Азия – родина важнейших

кормовых трав (люцерны, кле-

вера, вики, пажетника, эспар-

ацета и др.)

Пшеницы (в т.ч. культурные однозернянки Triticum monococcum L.,

твердые пшеницы T. Durum subsp. Expansum

Vav., мягкие безостые

T.vulgare Vill. и ряд других, большое число эндемичных видов Aegilops),

двурядный ячмень (Hordeum distichum), рожь (Secale cereale L. и еще 4

диких вида), овес (Avena byzantina C. Koch, A.sativa L.), горох (Pisum sati-

vum L.), люпин (Lupinus pilosus L., L.angustifolius L., L. аlbus L.), лен (Linum

usitatissimum L.), горчица черная (Brassica nigra L.) и сарептская (B.juncea

Czern. var. sareptana Sinsk) , индау (Eruca sativa L. var. orientalis Sinsk),

дыня (Cucumis melo L. и дикие виды), тыква (Cucurbita pepo

L.), морковь

(Daucus carota L.), капуста (Brassica oleracea L.), свекла (Beta vulgaris L.),

салат-латук (Latuca sativa L), гранат (Punica granatum L.), яблоня (Malus

pumila Mill), груша (Pyrus communis L. и ряд других видов), черешня

(Cerasus avium (L.) Moench.), абрикос (Prunus armeniaca L.), миндаль

(Amygdalus communis L. и другие виды), грецкий орех (Juglans regia L.),

лещина (Corylus avellana L. в культуре и дико, есть еще 4 диких вида),

виноград (Vitis vinifera L. дико и в культуре. Огромное

разнообразие

форм)

V Средиземноморский

(страны Европы, Азии и Африки,

прилегающие к Средиземному морю)

Родина маслины и большого

числа овощных культур,

включая свеклу, многих кор-

мовых культур. По овощным

культурам – важнейший ми-

ровой очаг наравне с Китай-

ским. Формы, происходящие

из этого центра отличаются

крупнозерностью и крупно-

плодностью.

Пшеницы (в т.ч. твердые пшеницы Triticum Durum subsp. Expansum

Vav., а также T.dicoccum Schrank., T.polonicum L., T.spelta L.), овес (Avena

byzantina C. Koch.,

A.brevis Roth, A.strigosa Schreb.), крупнозерный яч-

мень (Hordeum sativum Jess), горох (Pisum sativum L.), бобы (Vicia faba L.),

люпин (Lupinus luteus L., L.angustifolius L., L. аlbus L., L.termis Forskal), лен

(Linum usitatissimum L. subsp. Mediterraneum Vav., L.angustifolium Huds.,

рапс (Brassica napus L. subsp. oleifera Metzg.), белая и черная горчицы

(Brassica alba L. и B.nigra L.), сурепица (B.campestris L. subsp. oleifera

Metzg.), индау (Eruca sativa L.), маслина (Olea europea L.), свекла (Beta

vulgaris L. очень разнообразна, есть дикий подвид B. vulgaris.ssp. mari-

tima), капуста (Brassica oleracea L. очень

большое разнообразие, есть еще

3 диких вида ), репа (Brassica campestris L. subvar rapifera Metzg.), брюква

(Brassica napus L. var rapifera Metzg.), лук (Allium sepa L.), чеснок (Allium

sativa L.), салат-латук (Latuca sativa L.), сельдерей (Apium graveolens L. в

культуре и дико)

VI Абиссинский

(Эфиопия, Эритрея, Сомали)

На первом месте по числу бо-

танических разновидностей

пшениц. Центр формирова-

ния культурного ячменя.

Пшеницы (в.ч. твердая Triticum Durum subsp. abyssinicum Vav.,

T.tigridum subsp. abyssinicum Vav. исключительное разнообразие форм,

T.dicoccum subsp. abyssinicum Stol., T.polonicum subsp. abyssinicum Vav),

ячмень (Hordeum sativum Jess исключительное разнообразие форм),

сорго (Andropogon sorghum Link), горох (Pisum sativum L.), бобы (Vicia faba

L.), люпин (Lupinus termis Forskal), лен (Linum usitatissimum L.), кофей-

ное дерево (Coffe Arabica L.), лук

(Allium sepa L.), абиссинский банан

(Musa ensete J.F.Gmel)

продолжение таблицы 6.5

ГЛАВА ШЕСТАЯ

222

Центры происхождения и

генетического разнообразия

сельскохозяйственных культур

Наиболее важные сельскохозяйственные культуры

(хлебные злаки, зернобобовые, овощные, плодовые, масличные, сахароносы,

прядильные и некоторые другие)

VII Южномексиканский и

Центральноамериканский

(Мексика, Гватемала, Гондурас, Коста-

Рика, Антильские острова

Несомненный основной очаг

происхождения кукурузы и

одного из видов хлопчатника.

Родина основных видов фасо-

ли, тыкв, перца, многих тро-

пических плодовых

Кукуруза (Zea mays L и еще несколько видов, культивируемых под

общим именем Теосинте), фасоль (Phaseolus vulgaris (L.) Savi., Ph. multi-

flora Willd., Ph.lunatus L. gr. microspermus, Ph. acutifolius A. Gray

var.latifolius Freeman), тыква (Cucurbita moschata Duch, C.melanosperma Al.

Braunn, C. mixta Pang. ), батат (Ipomea batatas Poiret), перец (Capsicum an-

nuum L., C.frutescens L.), хлопчатник

(Gossypium hirsutum L.,

G.purpurascens Poir.), папайя (Carica papaya L.), томат (Lycopersicon cerasi-

forme Dun), физалис (Physalis aequata Jacq.), какао (Theobroma cacao L.),

табак (Nicotiana rustica L.)

VIII Южноамериканский

VIIIa Андский

Территории современных Перу, Бо-

ливии и Эквадора

Большое разнообразие видов

картофеля и ряда своеобраз-

ных клубненосных растений,

культивируемых только в этой

части земного шара

Картофель Solanum andigena Juz. et Buk.(48 хромосом) и S.phureja Juz. et

Buk (24 хромосомы) и еще 14 культивируемых эндемичных видов кар-

тофеля разной плоидности, люпин (Lupin mutabilis Sweet.),

крахмалистая кукурузы (Zea mays L. gr. amylacea), фасоль (Phaseolus vul-

garis L., P.lunatus L. gr. macrospermum вторичный центр), тыква (Cucum-

bita maxima Duch.), хлопок (Gossypium barbadense L. (G. peruvianum Cav.)),

табак (Nicotiana tabacum L.)

VIIIb Чилоанский

(Остров Чилоэ, расположенный у

берегов южного Чили)

Центр происхождения карто-

феля, в основном культиви-

руемого в Европе

Картофель Solanum tuberosum L. (48 хромосом), земляника (Fragaria

chiloensis Duchesne в диком состоянии)

VIIIc Бразильско-

Парагвайский

Арахис (Arachis hypogaea L.), ананас (Ananas comosus (L.) Merr.), какао

(Theobroma cacao L.- вторичный центр, T. grandiflora K.Schum и другие

виды), каучуковое дерево (Hevea brasiliensis Müll.)

Опасность, связанная с генно-инженерными сортами, заключается в том, что они

представляют несомненный интерес для увеличения объема сельскохозяйственной

продукции развивающихся стран. Слабая законодательная база и отсутствие инфра-

структуры в области биобезопасности в подавляющем большинстве этих стран не мо-

гут должным образом защитить от вытеснения местные сорта и расы. В результате они

очень быстро могут быть потеряны из-за своей экономической неконкурентоспособно-

сти. Свою долю в снижение генетического разнообразия могут внести также последст-

вия миграции трансгена и потенциальное повышение инвазивности некоторых транс-

генных культур.

Одним из решений проблемы защиты генетических ресурсов планеты от экспан-

сии генно-инженерных сортов может быть полное запрещение их ввоза и использова-

ния в центрах генетического разнообразия. Однако этот путь представляется малоре-

альным и нерациональным. Ведь ГИО благодаря своим уникальным свойствам сегодня

рассматриваются как один из основных источников решения проблемы голода в раз-

вивающихся странах. Кроме того, за счет своей высокой эффективности ГИО дают

шанс сохранить от занятия под новые посевные площади и разрушения природные

ландшафты развивающихся стран, значительная часть которых представлена бога-

тейшими по видовому составу, но очень чувствительными к действию антропогенного

фактора тропическими лесами.

Хотя распространение ГИО в центрах происхождения и генетического разнооб-

разия видов и не приветствуется, проблему гармонизации экономической выгоды и

сохранения биологического разнообразия в принципе можно решить без огульного

запрещения ГИО. Сегодня мировое сообщество, международные организации, имею-

продолжение таблицы 6.5

ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

223

щие отношение к биобезопасности (в том числе FAO, UNIDO, UNEP, CBD, OECD и не-

которые другие), одну из основных задач видят в помощи развивающимся странам в

создании национальных систем биобезопасности, которые позволили бы, не изолируя

эти страны от достижений современной биотехнологии, защитить их биологическое

(генетическое) разнообразие и сделать его доступным для мирового использования.

Уже имеются первые плоды такой международной помощи и примеры удачного со-

трудничества по вопросам биобезопасности международных и национальных органи-

заций. В настоящее время принята и работает программа по сохранению генетическо-

го разнообразия в регионе происхождения кукурузы – Мексике.

Мексика, являющаяся центром генетического разнообразия одной из ведущих

зерновых культур мира, одновременно считается уникальной страной по своему соци-

альному и экономическому статусу, так как занимает промежуточное положение меж-

ду развитыми и развивающимися странами мира по уровню экономики и развитию

правовой базы и инфраструктуры, в том числе и в области биобезопасности. Кроме то-

го, ее отличает непосредственная близость к основному источнику распространения

генно-инженерных культур на сегодняшний день – США, что делает территорию

Мексики легкодоступной для легального и нелегального проникновения ГИО. Поэто-

му эту страну можно рассматривать как модельную для изучения и развития системы

биобезопасности в области рационального использования достижений современной

биотехнологии и одновременного сохранения генетического разнообразия

[Hernandez, 1996]. Основные позиции действующей в Мексике программы по защите

генетического разнообразия, которые могут быть приняты и другими странами, сле-

дующие: 1) развитие соответствующих научных исследований в области экологической

безопасности ГИО с участием специалистов различного профиля; 2) государственная

поддержка фермеров, разводящих местные сорта и виды растений; 3) развитие собст-

венного законодательства и государственных систем в области биобезопасности, вклю-

чая создание системы мониторинга за используемыми на территории страны ГИО

[Hernandez, 1996].

В Европе находится только один крупный центр происхождения и генетического

разнообразия видов сельскохозяйственных растений – Средиземноморский. Еще один

небольшой по площади центр генетического разнообразия свеклы охватывает регионы

Великобритании и Франции, примыкающие к Ла-Маншу [Rissler, Mellon, 1993]. По-

этому для Центральной и Восточной Европы опасность, связанная с проникновением

ГИО и вытеснением местных рас и сортов, не столь актуальна, как для большинства

развивающихся стран и стран юго-запада Европы. Хотя и у нас существует немало ме-

стных сортов основных сельскохозяйственных культур восточноевропейского региона,

которые являются ценными источниками адаптивных признаков для селекции на ус-

тойчивость к заболеваниям и неблагоприятным факторам среды и которые не должны

быть утеряны. Тем не менее, наибольшую опасность для генетического и биологиче-

ского разнообразия нашего региона могут представлять проблемы, связанные с моно-

культурой и другими факторами экологического риска использования генно-

инженерных растений – миграцией трансгенов (на данном этапе развития генно-

инженерных технологий в основном к сортам нетрансгенных растений), повышенной

инвазивностью некоторых ГИО и

нецелевым влиянием ГИО на виды-немишени. По-

этому при оценке экологического риска использования трансгенных сортов в связи с

сохранением биологического и генетического разнообразия следует обращать внима-

ние на вопросы, касающиеся этих факторов риска. Необходимо также уделять серьез-

ное внимание предполагаемым методам и условиям выращивания генно-инженерных

сортов (вопросам предупреждения риска).

ГЛАВА ШЕСТАЯ

224

* * *

В настоящее время исследования в области экологической безопасности генно-

инженерной деятельности активно развиваются. Каждый год в Европе и Америке по-

являются очередные научные отчеты государственных и независимых экспертов по

всесторонней оценке новых образцов генно-инженерных сельскохозяйственных расте-

ний. Публикуются научные статьи и проходят международные научные симпозиумы

по таким направлениям изучения аспектов биобезопасности, как миграция генов, не-

целевое воздействие продуктов трансгена, разработка методов уменьшения селекци-

онного прессинга трансгенных растений с пестицидными свойствами на популяции

вредителя и другим вопросам, связанным с экологической безопасностью ГИО. В про-

ведении исследований участвуют специалисты различного профиля – молекулярные

биологи, генетики, экологи, экономисты, социологи и др. Это позволяет дать всесто-

роннюю, глубокую и объективную научную оценку предполагаемого или уже имею-

щегося воздействия ГИО на окружающую среду и ее отдельные компоненты.

К сожалению, не на все вопросы, связанные с обеспечением экологической безо-

пасности ГИО, уже есть готовые однозначные и полные ответы. Однако накопленный

к настоящему моменту опыт позволяет с уверенностью сказать, что существующие

факторы риска, связанные с высвобождением конкретных ГИО в окружающую среду,

носят, за редким исключением, лишь потенциальный характер и в реальных условиях

окружающей среды не несут каких-либо серьезных негативных последствий. Как пра-

вило, претензии, высказываемые в научной прессе в отношении безопасного коммер-

ческого использования ГИО, имеют обобщающий характер и являются скорее предпо-

ложениями, чем утверждениями возможности возникновения неблагоприятных эф-

фектов. Тем не менее, исходя из принципа принятия мер предосторожности, чтобы

исключить или уменьшить даже предполагаемое негативное влияние ГИО, все аспек-

ты, связанные с его природой и условиями высвобождения, тщательно изучаются и

учитываются. Большое внимание уделяется исследованию биологии и экологии не

только групп растений и животных, которые уже модифицированы и предлагаются к

использованию, но и тех, которые пока что являются только кандидатами на проведе-

ние генно-инженерных модификаций и коммерческое использование в будущем. Раз-

рабатываются методы, позволяющие не только максимально уменьшить, но и полно-

стью исключить действие факторов риска как на уровне самих ГИО (например, генно-

инженерные методы, обеспечивающие тканеспецифичную экспрессию генов), так и на

уровне управления риском в условиях окружающей среды (например, методы, предот-

вращающие миграцию гена). Уделяется внимание разработке методик, которые позво-

лят более точно проследить судьбу трансгена в природе, наиболее полно выявить

взаимосвязи ГИО с другими объектами экологической системы.

Имеющийся опыт использования ГИО в сельском хозяйстве и других областях че-

ловеческой деятельности, накопленный в течение прошедших с начала применения

ГИО 20–30 лет, свидетельствует не столько об опасности использования трансгенных

организмов для окружающей среды, сколько о их природоохранном эффекте. Выра-

щивание трансгенных растений позволяет значительно сократить расходы трудовых,

энергетических и водных ресурсов, использовать щадящие технологии возделывания

почвы. Не вызывает сомнений, что уменьшение в несколько раз количества обработок

полей пестицидами имеет благотворный эффект на состояние окружающей среды и

видовое разнообразие в пределах агросреды. Подсчитано, что увеличение площадей

посевов Bt-культур на 10% автоматически приводит к уменьшению расходов инсекти-

цидов на 8%. Это эквивалентно уменьшению ежегодно используемых в мире инсекти-

цидов (в пересчете на активное вещество) на 49,4 млн. килограмм [Whalon, Norris,

ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

225

1999]. Кроме того, трансгенные растения с инсектицидными свойствами позволяют ог-

раничить действие инсектицида рамками поля и предохранить от загрязнения приле-

гающие к полям участки и природные экосистемы. Это то, что мы имеем на сегодняш-

ний день.

Ведутся работы по созданию генно-инженерных растений и микроорганизмов,

которые позволят эффективно очищать почву и водоемы от загрязнения различными

химическими веществами. В недалеком будущем биотехология должна послужить де-

лу сохранения редких исчезающих видов растений и животных, а также сохранения и

восстановления целых экосистем. Таким образом, генно-инженерную деятельность

следует рассматривать не как угрозу окружающей среде, а скорее как средство ее за-

щиты и рационального использования.

Тем не менее, не следует полностью исключать вероятность возникновения не-

благоприятных влияний на окружающую среду и жизнедеятельность человека от-

дельных случаев использования ГИО. Своевременная оценка риска и принятие необ-

ходимых мер безопасности, начиная с применения специальных методик создания и

использования ГИО и кончая государственным регулированием в области генно-

инженерной деятельности, призваны свести к минимуму или полностью предотвра-

тить неблагоприятные последствия использования ГИО для человека и окружающей

среды.

Литература к главе 6

Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3 т.: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. ВавиловН.И. Тео-

ретические основы селекции растений // Теоретические основы селекции. М.: Наука,

1987.– 512 с.

Вехов В.Н., ГубановИ.А., ЛебедеваГ.Ф. Культурные растения СССР. М.: Мысль, 1978. –336 с.

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3 т.: Пер с

англ. / Под ред. Р. Сопера. М.: Мир, 1990.

Даниленко Н.Г., Давыденко О.Г. Миры геномов органелл. Минск: Технология, 2003. – 494 с.

Жизнь растений. Т. 5: Цветковые растения. Ч. 1 / Под ред. А.Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение,

1981. – 430 с.

Жизнь растений. Т. 5: Цветковые растения. Ч. 2 / Под ред. А.Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение,

1981. – 511 с.

Жизнь растений

. Т. 6: Цветковые растения / Под ред. А.Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1982.

– 543 с.

Мэтьюз Р. Вирусы растений: Пер с англ. / Под ред. И. Атабекова М.: Мир, 1973. – 600 с.

Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоков А.В. Краткий очерк теории эволюции. М.: Нау-

ка, 1969. – 408 с.

Abad G. Historical and scientific evidences that support the modern theory of the peruvian Andes as

center of origin of Phytopthora infestans // Proc. of Seminar presented at the International Potato

Center (CIP), March 28 th, 1995. 1995. P. 1–4.

AgBios, Principles and Practice of Environmental Safety Assessment of Transgenic Plants. Part No.

AGBESAM-01-099B Agriculture and Biotechnology Strategies (Canada) Inc.(MON 810 Case

Study), 2001. – 147 p. (см. также AgBios Date Base. MON 810 Environmental Risk Assessment

Case Study.

http://www.agbios.com/static/books/esa_mon810_preface.html.

Alestran P. Genetically modified fish in future aquaculture: technical, environmental and manage-

ment considerations // Biotechnology seminar paper, 1996. ISNAR Biotechnology service. 2001.

P. 81–85.

Allison R.F., Schneider W.L., Deng M. Risk assessment of virus-resistant transgenic plants // J. Schie-

mann, R. Casper (eds.) Proceedings of the 5th International Symposium on Biosafety Results of

Field Tests of Genetically Modified Plants and Microorganisms. Braunschweig, 1999.

APHIS (Animal and Plant Health Inspection Service) APHIS field tests permits. [Online]. 1996

(http://www.aphis.usda.gov/bbep/bp/index. html).

Baker H. Characteristics and modes of origin of weeds // H.G. Baker, G.L. Stebbins (eds.) The Genet-

ics of Colonizing Species. New York: Academic Press, 1965. P. 147–168.