Генетически модифицированные растения: за и против

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                            3 
 

Генетически модифицированные растения:              4

за  и против. 
 

ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ                                                                    7   
 

ЛИТЕРАТУРА                                                                                       10 

  
ВВЕДЕНИЕ 

    В настоящее время в прессе, по радио  и на телеэкране периодически возникают  дискуссии о генетически модифицированных растениях. Вопрос этот обсуждается весьма широко, в дискуссиях участвуют как сторонники так и противники использования таких растений в сельском хозяйстве, в пище животных и человека. Кто-то пишет, что эти растения - порождение биологического оружия, кто-то - что экспериментальные мутации опасные для здоровья человека. Ситуация с отношением общества к генетически модифицированным растениям усугубляется еще и невысокой образованностью населения в области биологии: одно слово "трансгенный" вызывает страх.

    Всю историю сельского хозяйства (около 10 000 лет) человек старался улучшить породы животных и сорта культивируемых растений. Вначале этот процесс шел путем отбора наиболее перспективных для человека растений, а позже люди научились производить выведение растений с усиленным требуемым качеством путем скрещивания близкородственных видов, получать эффективные гибриды, особенно продуктивные в первом поколении. В результате длительной целенаправленной работы современные сорта культивируемых растений далеки по своим качествам и внешнему виду от своих диких предков. В начале ХХ века появились методы, благодаря которым этот процесс можно было ускорить (искусственное получение большого количества случайных мутаций). Однако, КПД селекции достаточно низок, так как из десятков тысяч исходных растений селекционер получает один-два сорта. Развивающаяся быстрыми темпами биотехнология, предложившая использовать генетическую модификацию растений для усиления их устойчивости сначала к болезням, дала возможность контролировать процесс выведения нового сорта растений с заданными, заранее известными свойствами. Это произвело своего рода революцию в генетике. Эти технологии позволяет, например, получить растения, устойчивые к вирусам, грибковым и бактериальным инфекциям, насекомым-вредителям, растения с высоким содержанием витамина А, устойчивые к холоду, засоленности почв, засухе, растения с улучшенным содержанием и составом белков и т.д. Наконец, трансгенные растения могут использоваться для производства лекарственных препаратов (например, интерферона, инсулина), и как съедобные вакцины против тяжелых заболеваний (например, гепатиты В, С, А и даже СПИД). Таким образом, генетически модифицированные растения открывают перед человечеством возможности решения проблем, связанных с недостатком пищи, болезнями, снижают использование вредных для здоровья химикотов в сельском хозяйстве, обеспечивая возможность дальнейшего процветания всех народов на нашей планете.

Выражаем  благодарность в  содействии и консультациях  ПАВЛОВОЙ ИРИНЕ ВАЛЕРЬЕВНЕ к.б.н., ст .науч. сотруднику лаб. роста и развития  института Экспериментальной ботаники им Купревича. 

    Генетически модифицированные растения:

    за  и против.

    Что же такое – генетически модифицированные растения? В чем их опасность для  человека и живой природы? Как они получаются? Все эти вопросы волнуют умы людей последнее время при упоминании о генетически модифицированных продуктах.

    Чтобы попытаться ответить на эти вопросы  нужно разобраться сначала, чем же отличается генная инженерия растений (ГИР) от обычной селекции? При селекции перенос генов осуществляется только между близкородственными растениями, генная инженерия же позволяет перенести в растение гены из любого организма. Для чего это делается? Растения с "чужими" генами приобретают устойчивость к гербицидам, вредителям и болезням, их плоды способны долго храниться при комнатной температуре,

имеют повышенную питательную ценность или другой вкус, и, наконец, они способны синтезировать новые вещества, имеющие даже лекарственное действие.

Открытие  трансгенности произошло в 60-х годах при изучении такой болезни растений, как корончатые галлы (рис 1). 

    Первые  трансгенные микроорганизмы были получены в начале 70-х, а первые трансгенные  сельскохозяйственные растения и животные появились значительно позже - в середине 80-х. Трансгенные микроорганизмы, к примеру, широко используются в фармацевтической и           

Рис 1 корончатые галлы

                                         пищевой промышленности. Такие препараты, как инсулин, интерферон, интерлейкин, в основном получают генно-инженерным способом. Сегодня с применением методов генной инженерии выпускается около 25% всех лекарств в мире. Некоторые генетически модифицированные микробы эффективно перерабатывают промышленные отходы. Трансгенные животные чаще всего используются в качестве своеобразных биолабораторий для получения нужных белков, в основном лекарственных препаратов или ферментов для пищевой промышленности. Например, в России выведена порода овец, вырабатывающих вместе с молоком и фермент, необходимый в производстве сыра. В ближайшей перспективе - использование трансгенных животных в качестве моделей для изучения наследственных заболеваний человека, а также в качестве источников органов и тканей для трансплантологии.

    Генная инженерия растений развивается очень быстрыми темпами. Первое генетически модифицированное растение (ГМР) было получено в 1984 году, а через два года в США и во Франции уже проводились полевые испытания. Площади, занятые трансгенными растениями, стремительно возрастают: с 1,7 млн га в 1996 году, когда началось их возделывание в коммерческих масштабах, до 58,7 млн га в 2002 году, что составляло около 4,5% от всех пахотных площадей в мире. Причем 99% этой площади занимают четыре культуры: соя, хлопок, кукуруза и рапс. По этим растениям картина еще более впечатляющая - в среднем 22% их насаждений занимают трансгенные сорта. В 2002 году в США около 75% хлопка и cои, в Аргентине - 99% сои, в Канаде - 65% рапса, в Китае - 51% хлопка были трансгенными. В Индии с 2002 по 2006 гг. площадь посевов, отведенных под высокоурожайный трансгенный рис, устойчивый к вредителю-совке, увеличилась с 50 тыс. до 3.8 млн га.

    Такое широкое распространение трансгенных  растений привело к появлению  массовых дискуссий по поводу безопасности этих растений как для человека, так и для других живых организмов на нашей планете.

    Одним из главных возражений против употребления трансгенных продуктов питания  является наличие во многих из них  генов устойчивости к антибиотику. Предполагается, что эти гены устойчивости могут при переваривании пищи передаваться микрофлоре человека, в том числе и вызывающей заболевания, в результате чего микробы могут приобрести устойчивость к антибиотикам. По утверждению ученых, вероятность такого события ничтожно мала - многочисленные эксперименты и наблюдения в природе относительно подобного переноса генов до сих пор давали только отрицательные результаты. Надо учесть и то, что встраиваемые гены взяты из природных популяций микроорганизмов, где они сейчас широко распространены в результате активного применения антибиотиков в медицинской практике. Поэтому вероятность попадания гена устойчивости к антибиотику в микрофлору человека из природного окружения несравнимо реальнее, чем при употреблении трансгенных растений.

    Проблема возможного ущерба для окружающей среды имеет несколько аспектов. Во-первых, существует опасение, что устойчивые к гербицидам культурные растения могут при межвидовом опылении передавать эти гены близкородственным сорнякам, которые могут превратиться в неистребимые суперсорняки (superweeds). Хотя вероятность такого нежелательного развития событий для большинства сельскохозяйственных культур очень мала, генные инженеры  активно разрабатывают подходы для исключения подобной опасности. Здесь, правда, надо отметить, что данный вопрос также не нов, так как в практике сельского хозяйства уже давно используется ряд устойчивых к гербицидам сортов, полученных путем обычной селекции. При этом никакой экологической катастрофы широкое использование таких устойчивых сортов до сих пор не вызвало.

    Тем не менее и в этом случае, чтобы  отвести любые возражения от трансгенных  растений, пробуют, например, вводить  в растения не один, а сразу несколько  генов устойчивости к разным гербицидам. Передача нескольких генов сорнякам гораздо менее вероятна, чем одного гена. Кроме того, мультигербицидная устойчивость позволит чередовать разные гербициды при обработке посевов, что не даст возможности для распространения какого-либо определенного гена устойчивости в сорняках.

    Близкие по сути экологические возражения касаются трансгенных растений со встроенными генами устойчивости к насекомым-вредителям, способных, как считают, спровоцировать у этой группы насекомых возникновение массовой устойчивости. Здесь также предложены действенные способы для уменьшения этой опасности, например, использование генов нескольких разных токсинов. Данная проблема в общем не нова, так как многие из инсектицидов, используемых сейчас на "генном уровне", давно применяют в виде чистого вещества для опрыскивания посевов.

    Еще одно нежелательное следствие использования  трансгенных растений со встроенными генами устойчивости к насекомым-вредителям заключается в том, что пыльца этих растений может быть опасной и для полезных насекомых, которые питаются пыльцой. Некоторые экспериментальные данные говорят о том. что такая опасность действительно существует, хотя о ее возможных масштабах говорить трудно. Однако и здесь ведутся активные работы по снижению возможной опасности.

    Поскольку генетическая модификация организмов зачастую направлена на повышение жизнеспособности растений в определенных условиях, существует мнение, что одичавшие генетически модифицированные организмы могут вытеснить дикие популяции этих видов в их естественных экологических нишах. В этой связи хочется отметить, что большинство модификаций направлены на повышение устойчивости растений в условиях искусственных экосистем, в которых они культивируются (например, устойчивость к гербицидам). В настоящее время ряд исследовательских проектов, таких как TransContainer, направлены на разработку способов ограничения распостранения трансгенов в диких популяциях.

    Все трансгенные сорта растений перед  выходом на рынок проходят тщательную проверку на безопасность для человека и экологии. Это приводит к тому, что стоимость разработки и вывода на рынок нового трансгенного растения-продукта чрезвычайно высока (от $50 до $200 млн долларов). В этом плане трансгенные растения оказываются намного более изучены, чем, например, сорта, получаемые методами обычной селекции. На сегодняшний день нет ни одного научно подтверждённого случая отрицательного влияния трансгенных растений на здоровье человека, несмотря на почти 20-летнюю^[1] историю их использования в США и других развитых странах.

    Традиционное  сельское хозяйство немыслимо без использования минеральных удобрений и ядохимикатов. Многие из этих средств официально признаны вредными и опасными, но продолжают использоваться в развивающихся странах. Такие средства, как ДДТ, нанесли огромный вред биосфере и здоровью людей.

    Создание  генетически модифицированных растений, малотребовательных к условиям среды  и невосприимчивых к вредителям — альтернативный способ повышения  продуктивности сельского хозяйства, позволяющий существенно снизить  использование вредных химикатов  и уменьшить опасность химического отравления биосферы и человека.Таким образом, подводя итог нашему краткому обзору, хочется отметить противоречивость и неоднозначность проблемы использования генетически модифицированных растений: с одной стороны – обеспечение пищевой безопасности, борьба с голодом, высокий контроль создаваемых сортов растений, отличающихся повышенной устойчивостью к ядохимикатам, вредителям и болезням, а с другой – недостаточная исследованность влияние получаемых из трансгенных растений продуктов на наследственные качества как человека так и животных, опасность переноса избранных генов в дикую природу, вытеснение естественных видов, появление устойчивых к гербицидам суперсорняков и др. Ответы на поставленные перед обществом вопросы дадут будущие исследования и очень важно и для нашей Республики и для стран СНГ в целом не опоздать с развитием этого перспективного направления науки. Но вернемся к трансгенным растениям. Современные гербициды значительно эффективнее и экологически безопаснее своих предшественников, но они действуют на всю растительность подряд, не разбираясь, где культурные растения, а где сорняки, поэтому ранее в основном использовались до высадки растений или после уборки урожая. С появлением технологии генетической трансформации стало возможным встраивать в растения гены, которые делают их нечувствительными к таким гербицидам. Таким образом, после обработки гербицидом сорняки гибнут, а трансгенные культуры - нет.  

ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

Цель: изучить вопрос о трансгенных растениях в литературных источниках

Задача: провести тестирование генетически модифицированных растений клевера на устойчивость к гербициду.

 Провели эксперимент по отбору растений, подвергавшихся генетической трансформации, оценивая их устойчивость к действию гербицида. Использовали гербицид BASTA (действующее вещество – фосфинотрицин) в гербицидной концентрации 11 мл/л. Раствор наносили на листья ватным тампоном. Эффект наблюдали на следующий день. В качестве модельных растений выступал клевер красный (Trifolium pratense L.). трансгенные растения развивались из апикальной меристемы, инфицированной рис 2 агробактерия на растительной клетке