Тема7. ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНІ РОСЛИНИ

План:

7.1. Історія створення генетично модифікованих рослин

7.2. Оцінка ризику використання трансгенниї рослин

7.3. ГМО в Україні

7.1. Історія створення генетично модифікованих рослин

Під терміном «Біотехнологія» сьогодні вбачають промислове виробни-цтво продуктів з використанням молекулярно - біологічних (і насамперед молекулярно - генетичних) процесів. Найбільш широко такого роду техноло-гії застосовуються в сільському господарстві, фармакології та медицині. Поряд із позитивними успіхами в біотехнології, вона як галузь народного господарства стає джерелом суспільних страхів, предметом дискусій і протестів. Як свідчить історія індустріального суспільства не знайдеться іншої галузі, що викликала до себе настільки полярні відношення людей. В західній пресі під рубрикою "Живучи в генетично модифікованому світі" – регулярно з'являються повідомлення про вуличні демонстрації проти "їжі Франкенштейна" – отриманої за допомогою генетично модифікованих рослин або тварин, про заяви священнослужителів, що трансгенні мікроби, випущені на волю, або пожеруть все живе або викличуть важкі невиліко-вувані хвороби. Об'єктивна причина таких протестів полягає в прогнозуванні економічної та екологічної вигоди від промислового застосування генетично модифікованих організмів які становлять мільярди доларів.

Для позначення продукції, яка вирощена за участю генетично змінених організмів використовують маркеровку: генетично модифіковані, рекомбі-нантні, генно-інженерні… . Наприкінці 80-х років американська компанія «Монсанто» створила перші трансгенні продукти, прихильники яких стверд-жують, що без масового виробництва Гм-продуктів людство просто вимре з голоду, а супротивники переконані, що вирішувати проблему нестачі продовольства за допомогою трансгенів – значить змінювати одну проблему на іншу, можливо, куди більш серйозною. І до сьогодні не вщухають суперечки про необхідність їх масового виробництва, можливих негативних наслідках для здоров'я людей і тварин, навколишнього середовища.

Культурні рослини страждають від бур'янів, гризунів, комах-шкідників, нематод, фітопатогенних грибів, бактерій, вірусів, несприятливих погодних і кліматичних умов які значно знижують їх врожайність. В картоплярстві значні збитки завдає колорадський жук, фітофтороз, збудник мокрої гнилі картоплі, кукурудза піддається спустошливим «набігам» південної листової гнилі, збитки від якої оцінюються в мільярди доларів. Вірусні захворювання культурних рослин (мозаїчна хвороба тютюну й бавовнику, зимова хвороба томатів, вірусні хвороби в картоплярстві) викликають виродженість посад-кового матеріалу та знижують врожайність сільськогоподарських культур.

Біотехнологічні методи захисту рослин від шкідливих організмів передбачають: виведення сортів рослин, стійких до несприятливих факторів; хімічні засоби боротьби (пестициди) з бур'янами (гербіциди), гризунами (ротанциди), комахами (інсектициди), нематодами (нематоциди), фітопато-генними грибами (фунгіциди), бактеріями, вірусами; біологічні засоби боротьби зі шкідниками, використання їх природних ворогів і паразитів, а також токсичних продуктів які продукуються живими організмами. Всі ці розробки спрямовані на підвищення енергетичної ефективності біологічних процесів у рослинних тканинах, починаючи від поглинання кванта світла й закінчуючи асиміляцією СО₂ і водно-сольовим обміном. Традиційні підходи до виведення нових сортів рослин - це селекція на основі гібридизації, спонтанних й індукованих мутацій, генетична та клітинна інженерія.

У 1972 році Пол Берг (Стенфордський Університет, США) уперше об'єд-нав у пробірці в одне ціле два гени, виділені з різних організмів, одержавши "молекулярний" гібрид, або рекомбінантну ДНК, що сама по собі в природних умовах утворитися не може. Аналогічна рекомбінантна ДНК синтезована в бактеріальних клітинах. Таким чином був створений перший трансгенний організм, що містить гени бактерії й гени мавпи (онкогенного вірусу мавпи, якщо точніше). Пізніше сконструйовані мікроби, що містять гени мушки дрозофіли, гени кролика… . За останні 15 років пройшли польові випробування 25 тисяч трансгенних культур, з яких: 40% - стійкі до вірусів, 25 % - до гербіцидів, 25% - до інсектицидів. В світі площі під трансгенними гербіцидстійкими рослинами (кукурудза, соя, бавовна) становлять більше 28 млн. гектарів (картопля, кукурудза та бавовна стійкі до шкідників, соя, кукурудза, ріпак проти гербіцидів). За прогнозами ринок трансгенного зерна в 2010 році становитиме біля 25 млрд. доларів.

Генетично модифіковані рослини – це рослини, у які вбудовують чужорідні гени з ме-тою розвитку стійкості до гербіцидів і пестицидів, збільшення стійкості до шкідників, під-вищення врожайності. Їх отримують шляхом введення в ДНК рослини, гена іншого орга-нізму (мікроорганізмів, вірусів, інших рослин, тварин й навіть людини). Таким шляхом виведений морозостійкий помідор, у ДНК якого вбудований ген північноамериканської морської камбали. Для створення сорту пшениці, стійкої до посухи, використано ген скорпіона.

Трансгенні продукти вперше розроблені фірмою «Монсанто» (США), а перші посадки трансгенних злаків у 1988 році, і лише в 1993 році в продажі з’явилися перші продукти із генетично модифікованими компонентами. На українському ринку трансгенна продукція появилася наприкінці 90-х років.

Генетична інженерія України інтенсивно розпочала розвиватися напри-кінці 80-х років у наукових установах Національної академії наук. Спів-робітниками Інституту клітинної біології й генетичної інженерії разом з колегами із Москви були створені перші трансгенні рослини в колишньому СРСР. На сьогоднішній день роботи зі створення трансгенних рослин в Україні перебувають у критичному стані: позначається відсутність підтримки наукових установ з боку держави, відток провідних в цій галузі вчених.

Державні органи влади, дослідницькі інститути, неурядові організації та професійні об'єднання в усьому світі приводять аргументи «за» й «проти» штучного коректування генетичного коду рослин та тварин. Одним з основних аргументів противників ГМО – негативний вплив на здоров'я людини та тварин, збільшення ризику виникнення небезпечних алергій, харчових отруєнь і мутацій. За їх твердженнями, більшість відомих трансгенних рослин не гинуть при масовому використанні сільськогосподарських хімікатів і можуть їх акумулювати. Крім того, результатом вживання Гм-продуктів у їжу може стати несприйнятливість до антибіотиків. У вбудованому фрагменті ДНК може перебувати так зване «технологічне сміття», вплив якого до кінця недостатньо вивчений. Результати досліджень Інституту вищої нервової діяльності й нейрофізіології РАН вказують на залежність між вживанням живими істотами в їжу генетично-модифікованої сої та здоров'ям їх потомства (у пацюків, яких годували Гм-соєю, був виявлений «анома-льно високий рівень смертності» потомства).

Нові гени і генетичні продукти, які є в раціоні нашого харчування, часто запозичу-ються з бактерій, вірусів та інших непродовольчих товарів, які ми раніше не вживали. Наукою доведено, що в сої містяться ізофланоїди які корисні людському організму. Вони є рослинні аналоги жіночих полових гормонів, позитивно впливаючи на стан здоровя людей, особливо в боротьбі з онкологічними захворюваннями.

Проте німецькі вчені встановили, що їх вміст в модифікованій сої досить значний. Якщо вживання продуктів харчування із звичайної сої може попередити онкологічні зах-ворювання, то трансгенний аналог, навпаки, може сприяти подібним захворюванням (передчасне старіння клітин головного мозгу і ракові захворювання полових органів.

В інституті Рауетт (Великобританія), виявлено серйозні порушення в роботі кишечнику, печінки й тимуса в пацюків, яких дев'ять місяців годували трансгенною картоплею, модифікованою лектином проліску. У наступні роки отримані дані про те, що Гм-рослини здатні продукувати токсини й накопи-чувати канцерогени. Канадські біологи встановили зниження плодовитості у свиней, що харчувалися трансгенами. Доктор Мейсон у мишей виявив високу "імунну відповідь" на картоплю, модифіковану вірусним білком. Подібні алергійні реакції спостерігаються і у людей. В 2000 році в США розгорівся скандал навколо Гм-кукурудзи StarLink, що виявилась сильним алергеном. Навесні 2004 року з'явилися повідомлення про дивне захворювання фермерів на Філіппінах. Люди, що проживають поблизу полів, засіяних трансгенною кукурудзою, починали чхати й задихатися від кашлю, однак варто їм переїхати в інші райони країни, як всі симптоми хвороби зникали. Доктор Террі Травік з Норвегії припускає, що хвороба могла б бути реакцією на токсин, що міститься в пилку Гм-кукурудзи. На думку ж провідного російського алерголога професора Гервазієвої із НДІ вакцин і сироваток, "різкий ріст алергічних захворювань, що спостерігається в останні роки в усьому світі, може бути наслідком вживання в їжу Гм-продуктів". І дійсно, у Швеції, де трансгени заборонені, число людей, що страждають алергією, становить 7, а у США , де заборона відсутня – 70 відсотків.

Викликає занепокоєння і харчова цінність трансгенної продукції. Ще не забутий скан-дал навколо дитячого харчування Humana, виготовленого на основі бідної поживними речовинами трансгенної сої, що призвело наприкінці 2003 року до смерті дітей в Ізраїлі. За даними академіка РАМН Віктора Тутельяна, у трансгенної картоплі міститься у два рази більше нітратів ніж у звичайної, вітаміну С та бета-каротину, істотно менше. Корпорації які виробляють Гм-продукти, неодноразово заявляли, що молоко й м'ясо тварин, що харчуються Гм-кормами, залишаються біологічно чистими. Однак в 2004 році було опубліковано результати досліджень, що ставлять під сумнів цей постулат. У березні 2004 року доктор Террі Травік заявив, що йому вдалося виділити із тканин піддослідних пацюків вірус мозаїки кольорової капусти, що використовується для модифікації зернових рослин. У червні 2004 року вчені із Центра контролю за молочними продуктами Мюнхенського технологічного університету в Баварії (Німеч-чина) вперше виявили сліди Гм-організмів у коров'ячому молоці. Практично всі культурні рослин є результатом мутацій і містять токсини, що їх варто було б продавати тільки по рецепту, вживаючи в гомеопатичних дозах. На жаль, дотепер нікому не спало на думку поставити нескладний експеримент: посадити пацюків на дієту з кавових зерен і подати незалежним експертам результати розтину».

Аналіз результатів проведених досліджень НДІ харчування РАМН, а також за даними світової наукової літератури, присвяченій проблемі безпеки ГМО, як на етапі реєстрації, так і на етапі постреєстраційного моніторингу, свідчить про відсутність негативних ефек-тів для здоров'я людини. За два десятки років власних досліджень не отримано жодного свідчення шкідливості Гм-їжі. «ДНК із генетично модифікованих організмів», за їх вис-новками, так само безпечна, як і будь - яка інша ДНК у харчовому продукті, а жорсткі методи перевірки Гм – продуктів роблять їх достатньо безпечними. При вирощуванні Гм - культур відпадає потреба у використанні засобів захисту рослин, а набуття стійкості комах до трансгенів, по суті, не більш небезпечно, ніж імунітет шкідників до хімії. В організмі людини їжа ГМ-продуктів розпадається на найпростіші елементи, які ідентичні як для ГМ , так і для не ГМ - їжі.

Людство тисячолітями споживає м'ясо тварин, але в жодної людини не з'явилося коров'ячого хвоста або півнячих крил. Процедура перевірки "звичайних" продуктів розроблена давно і широко застосовуються у всіх країнах. В даний час проводяться вивчення безпеки трансгенних рослин. Спеціальною комісією ЄС дозволені до використання трансгенний ріпак, стійка до гербіцидів трансгенна соя та стійка до комах трансгенна куку-рудза. Вироблені з них продукти харчування, за результатами лабораторних досліджень, не містили модифікованих генів. Так, в олії виготовленої із трансгенної сої, як і в олії із нетрасгенної, модифіковані гени відсутні. Інакше кажучи, ГМ - продукти харчування не тільки не шкідливі, але завдяки більш суворій перевірці більш безпечні, ніж звичайні.

З часу вирощування Гм - рослин в промислових масштабах, продукти з них використовують мільйони людей і тварин, проте не зафіксовано жодного факту негативного їх впливу. В опублікованій у 2004 році доповіді Союзу німецьких академій наук і Гуманітарної комісії із зелених біотехнологій, вміст токсичних й алергенних речовин у продуктах із Гм - рослин виявився нижче, ніж в аналогічних традиційних, за рахунок більш суворого контролю.

Наукові розробки провідних країн світу вказують на те, що створений шість років тому «золотий рис» з високим вмістом вітаміну А, призначений для країн що розвиваються, і де щорічно півмільйона дітей одержують різні порушення зору через нестачу цієї речовини є реальним шляхом подолання недуги.

Поява нового, для даного регіону виду рослин або тварин, завжди викликає побоювання. Відомі сумні, для екосистеми, історії про завезених в Австралію кроликів, про молюска мнеміопсіса в Чорному морі та у Північній Америці. Всі ці нові організми, що не мають природних ворогів на новій території, придушують місцеві види, різко скорочують їх харчовий ресурс, розмножуються з неприродною швидкістю й приносять величезну шкоду місцевому сільському господарству та населенню. Не виключено, що вирощування ГМ - культур може призвести до аналогічних наслідків. Наприклад, рослини із властивостями стійкості до шкідників можуть непомірно розмножитись і стати, по суті, бур'янами, а про їх корисні властивості прийдеться забути. До речі, таке зустрічалося й раніше – їстивна лобода стала бур'яном злакових культур. Може відбутися "перезапилення" - і сусідні не ГМ-рослини набудуть нові гени з непередбаченими наслідками, а серед комах може відбутися природний добір, проти яких трансгенні рослини розроблялись і як результат може клонуватись всеїдний організм.

На земній кулі щодня освоюють "чужі" території десятки нових видів живого - припливають на днищах кораблів, переносяться вітром, завозяться туристами як сувеніри. Ці процеси практично не піддаються регулюванню. І тільки із трансгенними організмами все відбувається інакше. Процес їх впровадження ретельно контролюється – наприклад, по краях поля із трансгенною картоплею висаджують звичайну, якою і буде ласувати (щоб не мутувати) колорадський жук. У країнах, де досягненнями біотехнології користуються тривалий час, контролюючі органи ретельно стежать за наслідками впровадження Гм - рослин. Перехід на трансгенні культури може призвести до залежності національної економіки від компаній, що володіють біотехнологіями, що в свою чергу є загрозою продовольчої безпеки країни. Якщо трансгенний пилок попадає в дикі види близькорідних рослин, то не виключена небезпека передачі генів стійкості до гербіцидів диким видам, що зробить їх «супербур'янами», боротися з якими буде вкрай складно. Рослини з вбудованими генами, що прискорюють ріст і розвиток, більшою мірою, ніж звичайні виснажують ґрунт і порушують її структуру. Токсини ГМ - рослин придушують життєдіяльність ґрунтових безхребетних, мікрофлори й мікрофауни. Відбувається порушення природної родючості. У майбутньому впровадження чужорідних природі Гм - рослин може поставити під загрозу сільське господарство, оскільки селекція та створення нових сортів залежить від розмаїтості природних генетичних ресурсів.

У 1983 році були створені перші трансгенні рослини (одночасно в трьох лабораторіях), а в першій половині 90-х з'явилися комерційні ГМ - культури. З 1996 року публікується статистика по їх вирощуванню. За цей час зайняті ними площі виросли з 1,7 до 90 млн га (55% яких припадає на США) із щорічним приростом не менше 10%. По оцінці найбільшої американської біотехнологічної корпорації Monsanto (насінням якої засіяне близько 90% всіх площ, зайнятих ГМ - культурами), в 2009 році загальна площа трансгенних посівів у світі становила 140 млн. гектарів. Загальний обсяг ринку агробіотехнологій становив 5,25 млрд. доларів, але це тільки гроші, отримані безпосередньо біотехнологічними фірмами (виторг від продажу посівного матеріалу плюс роялті за технологію). Вартість сумарного світового врожаю ГМ - сортів багаторазово перевищує цю суму. Згідно довідки Мінпроменерго РФ, світовий оборот сільськогосподарської та харчової біотехнологічної продукції становить близько 45 млрд. доларів. Неухильно розширюється клуб країн, що практикують трансгенне рослин-ництво. В 2004 році їх нараховувалось 17 із половиною людства (оскільки в їх число входили Китай, Індія, США та Бразилія). Торік до них приєдналися ще 4 та країни Євросоюзу (Франція, Португалія й Чехія), що традиційно вважались оплотом опозиції ГМ - культурам, а також Іран, першим у світі, що приступив до промислового вирощування трансгенного рису (рис.7.1.1…7.1.2).

Рисунок 7.1.1. Світове використання генетично модифікованих рослин

Рисунок 7.1.2. Світові посіви трансгенних культур стійких до гербіцидів, шкідників.

Згідно правил, затверджених санітарною службою, поріг вмісту Гм - джерел у продуктах, що підлягають маркуванню, встановлений на рівні 0,9%. Даний показник відповідає і європейському законодавству, більш жорсткому в порівнянні із американським (у Сполучених Штатах якщо продукція визнана безпечною у спеціальному маркуванні вона не має потреби).

США - найбільший у світі виробник і споживач ГМО, як по площах вирощування так і по використанню суспільством трансгенних продуктів харчування (40 % вирощуваної кукурудзи, 81 % сої, 65 % каноли (ріпаку) і 73 % бавовни). ГМ - продукти використо-вуються як в раціонах людей, так і для тварин без вимоги спеціального маркування при наявності в продукції трансгенних джерел. Аналогічний стан і у Канаді, де широко поши-рені ГМ - соя та ріпак.

У Мексиці культивують ГМ - бавовну і ГМ - кукурудзу. Мексика – батьківщина куку-рудзи, і уряд в 1998 році ввів обмеження на вирощування її ГМ сортів, щоб зберегти безліч існуючих тут дикорослих видів. ГМ - кукурудза вільно імпортується для вироб-ництва продуктів харчування, і її маркування не потрібно. Частина її присутня на полях мексиканських фермерів де виявлено ознаки перехресного її запилення, що спонукало до серйозних суперечок про необхідність контролю за вирощуванням ГМ - культур.

У 2002 році Бразилія схвалила застосування генетично модифікованої сої, що запопочаткувало легалізацію всіх ГМО. Поширенню ГМ - сої сприяє сусідство з Аргентиною, уряд якої підтримує вирощування ГМ культур і де частка трансгенної сої становить майже 90, а кукурудзи та бавовни - 50 відсотків.

Після п'ятирічної заборони Європа теж наблизилась до комерційного ви-рощування ГМ - культур. В 1998 році, після прийняття ЄС правил застосу-вання ГМ - продукції, Франція, Італія, Данія, Греція та Люксембург заборо-нили ГМ - продукти. В даний час в ЄС прийняті нові правила сертифікації й маркування ГМ, значно зм'якшивши позицію, незважаючи на те, що окремі держави наполягають на введенні додаткових обмежень ГМ - культур.

Філіппіни у грудні 2001 року стали першою азіатською країною, що схвалила вирощування ГМ - культур, розпочавши з Bt-кукурудзи, що продукує інсектициди. Китай займається виведенням власних ГМ сортів, які б по врожайності відповідали закордонними. В даний час половина китай-ської бавовни трансгенна; його основний постачальник - Монсанто.

Японія зробила агробіотехнологію одним із пріоритетів свого наукового бюджету, незважаючи на те, що застосування ГМ - продуктів зустрічає знач-ний опір громадськості. 38 генетично модифікованих продуктів дозволені для комерційного використання, ще 55 пройшли дослідження на харчову безпеку в міністерстві охорони здоров'я, але жодне не знайшло комерційного застосування через відсутність попиту.

Як найбільша бавовницька країна світу, Індія могла б стати величезним ринком для ГМ - бавовни. Уряд дозволив вирощування Bt-культури з 2002 року, однак у перший рік, частка ГМ - бавовни становила не більше 0,5 %. Обмеження застосування ГМО в Індії викликано тим, що уряд перешкоджає приходу закордонних транснаціональних компаній, підтримуючи власні дослідження по створенню високопротеїнової картоплі, високовро-жайної гірчиці й стійкого до посухи й засолення рису.

В Австралії спостерігається бум ГМ - бавовни. За законом фермерам дозволено займати під посіви Bt-бавовни не більше 30 % поля, для зменшення ймовірності появи різновидів шкідників, стійких до дії рослинних токсинів. Очікується, що незабаром з'являться нові сорти ГМ бавовни, що продукують 2 інсектицидних білки, які знижують ймовірність появи стійких до їх дії шкідників. Такими сортами передбачається зайняти до 80 % площ бавовни. Федеральний уряд стимулює вирощування трансгенного ріпаку, проте біль-шість штатів, стурбовані введенням торговельних санкцій, які не схвалили реалізацію цієї програми.

У Новій Зеландії у 2002 році закінчився термін мораторію на застосування ГМ - культур. Тут очікується значне розширення площ, пов'язаних із впровадженням нових сортів Гм - рослин, зокрема, картоплі, випробування якої, хоча і на обмежених площах проходить в даний час.

Південна Африка - це єдина африканська країна з масштабними посадками Гм-куль-тур. 80% бавовни, 20 % кукурудзи та 11 % сої які вирощують - генетично модифіковані. Агробіотехнологічні фірми розглядають північну частину Африки як полігон майбутніх випробувань і всерйоз стурбовані кампанією проти ГМО учених, засобів масової інфор-мації та громадськості.

Таким чином, з розвитком біотехнології, як науки, людство робить неминучий і впевнений крок в майбутнє. Як і у будь-якому питанні, тут існують дві основні точки зору. Одна з них базується на тому, що значно підвищиться продуктивність сільського господарства й харчової промисловості, що навколишнє середовище стане більш гармонійним, що будуть винайдені ліки від СНІДу, раку, немічної старості та спадкових хвороб. Що трансгенна біотехнологія забезпечить вдосталь дешевих продуктів харчу-вання, вирішить багато проблем в країнах, що розвиваються; зменшить економічне і політичне протистояння.

Глобальній крок в біотехнологію майбутнього частково відлякує людей щодо мож-ливості зміни генетичного коду дорослих і особливо дітей, посилює страх виникнення он-кологічних захворювань, харчових отруєнь та підвищення прояву алергій на трансгенні продукти, що трансгени зроблять нас несприйнятливими до антибіотиків.

У XVIII столітті людство вірило, що загальне благо відбудеться від освіти, в XIX - від пари та електрики, в XX - від атомної енергії, в XXI - від генної інженерії. Отже як саме проявить себе біотехнологія і її генетично модифіковані організми в нашому теперіш-ньому й майбутньому житті покаже час, а нам залишається зберігати оптимістичні пог-ляди.

7.2. Оцінка ризику використання трансгенних рослин

Найчастіше розглядають вилив трансгенних рослин на навколишнє середовище, що може проявлятися в тому, що:

- сконструйовані гени можуть передаватися з пилком диким видам і їх гібридні наща-дки набудуть властивості підвищеної насіннєвої продуктивності або здатності конкуру-вати з іншими рослинами;

- набудуть властивості бур'янів і витіснять інші рослини, що ростуть поряд;

- стануть прямою загрозою для людини, свійських і диких тварин (наприклад «наслі-док токсичності чи алергенності).

У результаті вивчення трансгенного і звичайного ріпаку спостерігали значні відмінності у виживанні насіння, трансгенні рослини менш стійкі порівняно із звичайними. Вивченням частоти перенесення гена bаг (стійкості проти гербіциду Басти) встановлено, що частота перехресного запилення дорівнює: на відстані 1 м -1,4 %; 3 м - 0,4 %; 12 м - 0,025 і 47 м - 0,00034 % (3 гібриди рослин на 1 млн. рослин).

Визначення частоти перехресного запилення між трансгенною картоп-лею та пасльоновими S. nigrum і S. dulcamara показало, що коли контрольні і трансгенні рослини вирощували у сусідніх рядках, частота схрещування між ними дорівнювала 24 %. Після збільшення відстані до 10 м - 0,017 % і на відстані 20 м гібридних рослин не спостерігали.

Ще одним аспектом позитивної дії трансгенних рослин на навколишнє середовище є отримання трансгенних рослин із кращою здатністю засвоювати мінеральні сполуки, що крім посилення росту перешкоджає змиванню останніх у підґрунтові води і надходженню у джерела водопостачання.

Переваги ГМ – культур в порівнянні із традиційними:

У США за період 1996–2004 років прибутки фермерам, які вирощували модифіковані культури зросли на 27 млрд. доларів. Використання пестицидів зменшилось на 6 % (що становить 172 тис. тонн) в порівнянні із традиційними технологіями. Суттєво зменшено викиди СО₂ в атмосферне повітря - більше ніж на 10 млрд. кг, що еквівалентно вилученню з обігу 5 млн. автомобілів щорічно.

Дослідження показують, що екологічний ризик у разі вирощування трансгенних рос-лин можна порівняти з ризиком випробування нових селекційних сортів. Всі речовини, які присутні у трансгенних рослинах існують в природі. Однак швидкість прояву цих ознак різна і те, що у природі відбувається протягом тисячоліть і десятків тисяч років, методами біотехнології прискорюється до років.

Чи існує небезпека зміни трансгенних рослин таким чином, щоб вони стали ток-сичними для людей і тварин? Навіть теоретично важко уявити, що введення одного з генів у вищий еукаріотичний організм, геном якого складається з десяти тисяч генів, змінить його метаболізм так, що рослина почне синтезувати токсичні сполуки, не пов'язані з експресією введеного гена. У кожному випадку введення нового гена у рослини та одержані генетично змінені їх форми мають проходити ретельні дослідження продуктів метаболізму, що кодуються введеними генами, і лише після цього рекомен-дувати для впровадження у сільськогосподарське виробництво.

З появою генетично модифікованих організмів, біотехнологія і генна інженерія все більше завойовують світовий ринок, що має позитивні аспекти: ми одягаємося у вироби з трансгенної шкіри і бавовни, і це дійсно не завдає жодної істотної загрози людству. Більше того сьогодні не можливо уявити медицину без ГМ - інсуліну, ГМ - інтерферону, які таким способом можна одержувати у промислових масштабах, рятуючи мійони життів. Перспек-тивним напрямком може бути і «хірургія генів», заміна мутантних генів нормальними, що допоможе в лікуванні онкологічних і спадкових захво-рювань. Проте до широкого використання ГМО неоднозначне ставлення навіть серед вчених. Одні з них вважають, що беззастережне впровадження ГМ – продуктів є порушенням прав людини, проведенням експериментів над людиною. На жаль, позиції певних сторін цієї дискусії часто продиктовані не об'єктивними обставинами, а комерційною зацікавленістю. Перед вченими постають непрості питання як етичного характеру, так і такі, що пов'язані з прогнозуванням можливих, нині ще недостатньо досліджених, наслідків поширення ГМО і безконтрольного вживання ГМ - продуктів. Так зване генетичне забруднення біосферного генофонду відбувається на фоні втрати біологічного та генетичного різномаїття багатьма наземними та водними екосистемами.

Посівні площі з використанням генетично модифікованих компонентів (ГМК) за останні 8 - 10 років в світі збільшились більш ніж в 40 разів. Список дозволених до використання ГМ - культур містить понад 100 найменувань. У 1996 році світові площі під вирощуванням ГМО становили 2,8 млн. га, в 1999 – 40 млн. га, в 2003 досягли майже 67,7 млн. га. В даний час, за інформацією окремих видань, вони становлять 84-85 млн. га. Ли-ше з ГМ - сої виробляється понад 400 видів продуктів харчування, в тому числі і дитячого.

Активно впроваджують ГМ – культури в Китаї, Індії, Японії, країнах Латинської Америки, особливо у США. Провідними виробниками ГМ – сировини, в т. ч. і для харчової промисловості є транснаціональні компанії: Монсанто, Байєр, Дюпон, Дау, Сингента. Увага світових виробників ГМО прикута і до країн колишнього СРСР, в яких нестабільну економічну ситуацію транснаціональні корпорації використовують для просування генетичних технологій. Показовим в цьому плані була ситуація в Росії, де проблема із трансгенами бала аналогічна Україні, проте 23 березня 2004 року там створено Асоціацію генетичної безпеки на чолі з відомим екологом, генетиком та фахівцем у галузі біології індивідуального розвитку Олександром Бариновим. Принциповою позицією асоціації є обов’язкове маркування ГМ – продуктів та обмеження їх використання, а також заборона на виробництво дитячого харчування. В даний час в Росії зареєстровано 59 видів ГМО – продуктів. Понад 65 % російського імпорту харчових продуктів містить ГМК. Черговий закон стосовно ГМ – продукції передбачає, поряд із обов’язковим маркуванням ГМ – продукції, обмежити її імпорт та заборонити використання для дитячого використання (рис. 7.2.1).

.

Рисунок 7.2.1. Динаміка посіву трансгенних культур у світі

Активно впроваджують ГМ – культури в Китаї, Індії, Японії, країнах Латинської Америки, особливо у США. Провідними виробниками ГМ – сировини, в т. ч. і для харчової промисловості є транснаціональні компанії: Монсанто, Байєр, Дюпон, Дау, Сингента. Увага світових виробників ГМО прикута і до країн колишнього СРСР, в яких нестабільну економічну ситу-ацію транснаціональні корпорації використовують для просування генетич-них технологій. Показовим в цьому плані була ситуація в Росії, де проблема із трансгеннами бала аналогічна Україні, проте 23 березня 2004 року там створено Асоціацію генетичної безпеки на чолі з відомим екологом, генетиком та фахівцем у галузі біології індивідуального розвитку Олександ-ром Бариновим. Принциповою позицією асоціації є обов’язкове маркування ГМ – продуктів та обмеження їх використання, а також заборона на виробництво дитячого харчування. В даний час в Росії зареєстровано 59 видів ГМО – продуктів. Понад 65 % російського імпорту харчових продуктів містить ГМК. Черговий закон стосовно ГМ – продукції передбачає, поряд із обов’язковим маркуванням ГМ – продукції, обмежити її імпорт та заборо-нити використання для дитячого використання.

Генетично модифікований (або трансгенний) організм містить неприрод-ну для себе комбінацію генетичного матеріалу, переміщеного завдяки техніці генетичної інженерії з метою отримання бажаних ознак. Ген, що має корисні характеристики, приєднують до фрагмента бактеріальної кільцевої ДНК (плазміди), який стає носієм зазначеного гена. До цієї конструкції додають так званий регуляторний ген «промотор», який сигналізуватиме про роботу вбудованого гена. Застосування ген – маркерів вказує на якій саме клітині знаходиться вбудований ген. Всю цю конструкцію вміщують у бактерію, здатну розмножуватись, створюючи копії генної конструкції. І тільки тоді створений комплекс переносять в інший організм. Метод, завдяки якому проводиться локалізація створеного комплексу дістав назву біобалістика. Його суть полягає в тому, що штучно сконструйо-вані генетичні конструкції приєднуються до частинок золота та вистрілюють ними в клітини організму, з яких і вирощують повноцінний організм – рослину, яка і є генетично модифікованою. Наука володіє і іншими способами перенесення генів від одного організму до іншого (стосовно багатоклітинних еукаріот застосову-ють транспозони, або «стрибаючі гени», здатні змінювати свою дислокацію у межах певної хромосоми та навіть її гомологічної пари).

Прибічники застосування генної інженерії в сільському господарстві переконані, що харчуючись трансгенною їжею, людина зазнає не більшої небезпеки, ніж споживаючи звичайні продукти. Основні аргументи на користь використання генної інженерії в сіль-ському господарстві зводяться до того, що:

-    рослини, одержані за допомогою генної інженерії, забезпечують вищі врожаї, ніж традиційні, що є реальним внеском нагодувати зростаюче населення планети;

-    рослини можна модифікувати так, щоб вони містили більше поживних речовин і вітамінів;

-    ГМ - рослини можна пристосовувати до таких екстремальних умов, як посуха або холод;

-    використання ГМ - культур дає можливість менш інтенсивно обробляти поля отру-тохімікатами;

-    у харчові продукти можна вбудувати вакцини проти різних хвороб (салат-латук, який виробляє вакцину проти гепатиту Б, а також банан із вмістом анальгіну, рис із вітаміном А;

- їжа з ГМ- культур може бути смачнішою і дешевшою.

Основні ризики використання ГМО:

Агротехнічні. Практичне використання методів генної інженерії найпоширеніше в сільськогосподарському виробництві. Серед ГМ – рослин, які широко вирощують в світі – соя, бавовна і ріпак. У деяких країнах дозволено вирощувати трансгенні помідори, кар-топлю, рис, кабачки. Експерименти проводить на соняшнику, цукрових буряках, тютюні, винограді, плодових деревах тощо. Поширеними є трансгени, стійкі до гербіцидів, шкід-ників і вірусів.

Стійкість до гербіцидів надає рослині можливість бути невразливою до хімікатів і як наслідок поле очищається від зайвих рослин, тобто бур'янів, а культури, стійкі до гербі-циду, виживають. Стійкість рослини проявляється до конкретного гербіциду. Наприк-лад, відома транснаціональна біотехнологічна корпорація (ТБК) «Монсанто» випускає гербіцид Раундап та стійкі до нього генетично модифіковані сою та кукурудзу. Прикладом ГМ - рослини, стійкі до шкідників, зокрема колорадського жука, є картопля, задяки перенесенню у її генетичний код гена грунтової бактерії Bacillus thuringiensis (Вt) - найціннішого природного пестициду, робить рослину здатною продукувати пептид, який є токсичним для жука (рис.

7.2.2).

Рисунок 7.2.2. Площі посіву трансгенних культур

Вирощування культур, стійких до гербіцидів може призвести до розширення використання гербіцидів на полях та їх надходження в їжу і навколишє середовище, що збільшує ризик захворювання на рак та інші хвороби. Так, використання гербіциду Ураган Форте (компанії «Сингента») в системі захисту від бурянів трансгенного сорту картоплі, розрахована не більше ніж шість обробок.

Екологічні. Найважливіший екологічний аспект застосування ГМО та їх вплив на біорізномаїття.

Генна інженерія вміє програмувати нездатність трансгенного організму до репродук-ції - така технологія називається «термінатор». Проте контролювати поширення ГМ – ро-слин досить важко. Потрапивши в навколишнє середовище вони можуть стати джерелом так званого забруднення, витісняючи ендемічні та автохтонні для певної місцевості види. Рослини, які були модифіковані як стійкі до гербіцидів і пестицидів можуть передавати нові властивості диким родичам, що може призвести до появи «супербур’янів». Пилок рослин за допомогою вітру, птахів і комах може, переноситися на великі відстані, запилю-ючи рослин близьких видів і передаючи їм свій генетичний матеріал (горизонтальне пере-несеня генів). ГМ - матеріал (часто це токсин, небезпечний для багатьох живих організмів) потрапляє у грунт і використовується тваринами і рослинами. Відомо, що деякі ГМ - кудьтури отруйні не лише для «своїх» шкідників, а й для інших комах. Згідно з даними незалежних експертів, ГМ - культури виділяють у 10-20 разів більше токсинів, ніж звичайні організми. До того ж комахи - шкідники, швидше за все адаптуватимуться перед загрозою вимирання. Не виключено, що ГМ - рослини будуть поступово впливати на видовий склад і чисельність ґрунтових бактерій та вірусів, а також тварин, що присутні в регіоні. Математична модель поведінки ГМО - популяції в природних умовах передбачає два етапи: витіснення вихідної форми, а потім вимирання і самого трансгенного угрупування під тиском стабілізуючого добору. Отже, будь-які сценарії поширення ГМО в біосфері, не завжди є позитивними. Таким чином, ряд авторів, стверджують про необґрунтованість ризиків генетичного забруд-нення, обґрунтованого звинувачення у тенденційності та некомпетентності.

Медичні. У ході досліджень встановлено, що пацюків, яких годували трансгенною ка-ртоплею, почав знижуватись імунітет, а після споживання ГМ – томатів у тварин відмі-чено порушення тканин шлунку. У них зменшувався об’єм мозку, розпочинались патоло-гії печінки, селезінки, кишкового тракту. Споживання цієї їжі може спричиняти у людей зміни обміну речовин, складу крові, десенсибілізацію до певних препаратів.

Перенесення деяких генетичних ділянок коду в нові культури може стати джерелом алергійних реакцій у людей, які раніше на цей продукт її не мали. Загальновідомий приклад перенесення генів бразильського горіха в сою (для збільшення вмісту білку), що зробило її небезпечною для людей, які мали раніше алергію на горіхи.

Можливими є негативні наслідки; через виникнення стійкості до антибіотиків - єдиної дієвої зброї, яку застосовує людина для боротьби з інфекціями. Річ у тім, то в процесі перенесення ГМ - матеріалу біологам необхідно виділити клітини, в яких цей матеріал присутній. Для цього разом з геном, який переносять, спеціально вводять так званий ген - маркер, який легко ідентифікувати. У більшості випадків ним є ген стійкості до антибіотика.

Маніпуляції з генами здатні збільшувати вміст природних рослинних токсинів в їжі, або створити зовсім нові токсини. 1989 році генно - інженерна модифікація амінокислоти L – триптофану, звичайного компонента раціону людей спричинила смерть 37 американців і зробила 5000 осіб інвалідами.

За останніми даними британських вчених, експериментально доведено, що ДНК – трансгенів запозичуються бактеріями мікрофлори кишечника людини (вертикальне перенесення генів). Практично всі тестування та дослідження ГМО і ГМ - продукції були короткостроковими – негативний вплив їх може проявитись через тривалий час або позначитися на нащадках.

7.3. ГМО в Україні

В Україні жоден сорт генетично модифікованих рослин офіційно на продаж не виро-щують, проте державна комісія по випробуванню та охороні сортів рослин Міністерства аграрної політики України проводила випробування генетично модифікованих (трансгенних) сортів картоплі Новий Лист: ранньостиглий Суперіор; середньоранній - Атлантик і середньопізній - Рассет Бурбанк, цукрових буряків - стійких до гербіциду гліфосату, та кукурудзи - стійкої до шкідливих комах, що їх створила компанія «Монсанто». В 1999 році ці випробування були призупинені через відсутність офіційного підтвердження того, що трансгенні сорти не мають негативного впливу на здоровя людини і довкілля. В 2006 році вперше в Україні посівна плща сої досягла 748 тис. га, яка практично є найбільшою в Європі. За різними даними, від 60 до 90 % сої в Україні – ГМ - сорти. Загальний відсоток інших ГМ - сортів - близько 40-50 %, завезених до нас нелегально.

Генетично модифікована картопля Новий Лист - це результат продукування в ній ме-тодом генної інженерії особливого гена білку з унікальною властивістю - ціленаправлено захищати її від колорадського жука протягом періоду вегетації, цей продукт життєдія-льності ґрунтових бактерій Бацилус турінгієнус (різновид тенебріоніс) білок є природним рослинним інсектицидом. Його незвичайність в тому, що він є продуктом діяльності природи, а не хімічним, штучним інсектицидом. Інсектицидні властивості трансгенних сортів картоплі мають як самі плоди, столони, так і надземна частина. Їх інсектицидність можна порівняти з дією солоніну, який виробляється звичайною картоплею і є природним фунгіцидом для гнильних грибків. При збільшенні кількості солоніну в бульбах (за умов порушення зберігання картоплі, надмірне освітлення) вживання їх людиною може призвести до її отруєння.

З білком - інсектицидом ґрунтової бактерії Бацилус турінгієнус, людство контактує впродовж усього свого існування. Бактерія поширена в природі і потрапляє на всі без винятку коренебульбоплоди (картоплю, моркву, столові буряки), її білок, що забезпечує ціленаправлений захист рослин є частиною білку, що використовується в усьому світі понад 30 років, в тому числі і в Україні в складі інсектицидних бактеріальних препаратів в садівництві, при вирощуванні інших сільськогосподарських культур.

Привнесений в генну програму рослини картоплі специфічний ген білку Бацилус турінгієнус тенебріоніс - БТТ (Вt) по вмісту в ній мізерний, проте для певного класу комах є отрутою, зокрема колорадського жука. Така вибірковість прямо пов'язана з присутністю БТТ та наявністю в комахах-мішенях (в даному випадку колорадського жука) специфічних рецепторів шлунку (інші комахи, ссавці, птахи не мають таких рецепторів). Як наслідок білок для них є неактивним, тобто не шкідливим, а рецептори шлунку, в даному випадку подібні на замок і ключ. При правильній комбінації «замок - ключ» спостерігається ефективна дія білку, а при її відсутності, у шлунку, БТТ не здатний ефективно впливати, деградуючись як і інші білки, що містяться в їжі. Враховуючи, що при тепловій обробці бульб проходить руйнування БТТ, то для людини вживання такої картоплі є цілком безпечним. Цей висновок зроблений всесвітньою організацією охорони здоров'я та іншими регулюючими організаціями.

На Україні вивченням трансгенних сортів картоплі займались три медичні наукові установи: Національний медичний університет ім.О.О. Богомольця, Український науково-дослідний інститут екогігієни і токсикології Міністерства охорони здоров'я, Інститут ме-дицини і праці Академії медичних наук та ряд науково-дослідних інститутів Академії аграрних наук. Результати цих досліджень не викликають сумнівів щодо безпечного впливу трансгенних сортів картоплі на здоров'я як дорослого населення так і дітей, тобто вони співпадають із висновками компетентних організацій США, Канади, Японії, Мексики, комісії європейського співтовариства та інших країн світу.

Проте в Європі, і зокрема на Україні, останнім часом чиниться значний опір популя-ризації трансгенної картоплі, пов'язаний із загальним несприйняттям методів біотехноло-гій. Ситу Європу зрозуміти можна. Достатньо розвинена наукова база, наявність кадрово-го потенціалу і коштів для створення власних трансгенних сортів, дають можливість дещо затримати у себе впровадження зарубіжних трансгенів і заодно сповна використати власний потужний промисловий потенціал по виробництву хімічних засобів захисту рос-лин, в тому числі і проти колорадського жука для інших, менш розвинених країн Європи, в тому числі і для України (щорічно лише у Волинській області для захисту картоплі проти колорадського жука використовується від 4 до 6 кг/га інсектицидів хімічного походження на площі майже 70 тис. га, поставка яких надходить в основному із Європи).

Важливим у цьому плані є однобічність висвітлення в процесі лише негативних сторін трансгенних сортів картоплі і часто упускаються позитивні їх якості, для прикладу: в США і Канаді впровадження трансгенних сортів картоплі (в 1998 році висаджувалось відповідно 20 і 5 тис.га) забезпечує: зменшення, в порівнянні із звичайними сортами, на гектар посадки в 1,2 рази використання інсектицидів, ріст врожайності та якісних показ-ників бульб від 10 до 25 % чистий прибуток з гектара в межах 47 доларів. Сьогодні обидві країни впроваджують у виробництво трансгенні сорти картоплі стійкі проти колорадсь-кого жука і вірусу скручування листя, як найбільш шкодочинних шкідників і вірусних хвороб картоплі.

Досвід вирощування трансгенних сортів картоплі в Україні (в 1998 році було ви-рощено майже 1300 тонн бульб) показує, що сорти Рассет Бурбанк, Атлантік і Суперіор забезпечують стабільні врожаї бульб. За результатами сортовипробувань їх врожайність за роки вивчення становила по Любешівській сортостанції Волинської області відповідно: 354-377; 386-402; 422-460 ц/га, Бородянській сортостанції Київської області: 400-435; 400-450; 390-409; Чернігівської сортостанції Чернігівської області: 140-150; 240-264; 212-240 ц/га, або була на рівні районованих сортів в цих областях. Пошкодженість фітофторозом даних сортів по Любешівській і Бородянській сортостанціях відповідно становила: Рассет Бурбанк - 20 і 22 %, Атлантік – 11–30 %, Суперіор - 20 і 8 % і мало чим відрізнялась від інших, вітчизняних сортів. Вміст крохмалю на рівні районованих сортів 12,7-16,9 %, а по смакових якостях вони хоч і дещо поступаються традиційним сортам, проте цілком при-датні для харчування.

Картоплю в області на 97 % площ вирощує індивідуальний сектор, переважна більші-сть якого не завжди правильно визначається із препаратами для обробки проти колорад-ського жука. Якщо врахувати і те, що не в кожного з них є засоби для внесення інсек-тицидів, то їх ефективність часто буває малоефективна і приходиться обробляти посіви декілька разів. Все це перш за все призводить до надмірного нагромадження залишків от-рутохімікатів - в бульбах і значною мірою вимагає коштів для їх придбання, що очевидно набагато гірше, ніж вплив сам по собі трансгенної картоплі.

Ситуація в Україиі характеризується відсутністю законодавчого врегулювання у га-лузі виробництва і розповсюдження ГМО і продуктів з їх вмістом та механізмів, які б зобов'язували виробників і реалізаторів відслідковувати ГМО і ГМ – компоненти в своїй продукції і повідомляти покупців.

В Україні лише одиниці лабораторій_, здатних в потрібному обсязі та на належному рівні проводити кількісну оцінку вмісту ГМ - компонентів у харчових продуктах, відсутні затверджені методики, немає коштів для проведення моніторингу.

З 2002 року на розгляді ВР України перебуває законопроект «Про державну систему бїобезпеки при створенні, випробуванні та практичному використанні ГМО». Законо-проект пройшов перше читання, але зазнав неабиякої критики. Невідомо, чи знайде він прихильників у Верховній Раді чинного скликання.

В даний час поводження з ГМО в Україні регулює «Тимчасовий порядок ввезення та випробування трансгенних сортів рослин».

Отже, не зменшуючи позитивного значення ряду аспектів генної інженерії та новітніх біотехнологій з якими справедливо пов'язують майбутнє цивілізації, варто нагадати про необхідність всебічної і довготривалої експертизи. Головне для України сьогодні – виро-бити чітку позицію стосовно ГМО і встановити ефективну систему контролю за їх застосуванням.

Контрольні запитання:

В даний час генетична інженерія сільськогосподарських рослин розвивається переважно в руслі класичної селекції. Основні зусилля вчених зосереджені на захисті рослин від несприятливих (біотичних та абіотичних) факторів, покращенні якості та зменшенні втрат при зберіганні продукції рослинництва (підвищення стійкості проти хвороб, шкідників, заморозків, солонцюватості ґрунту, видалення небажаних компонентів із рослинних олій, зміна властивостей білку і крохмалю в пшеничному борошні, покращення лежкості та смакових якостей овочів та ін). Порівняно з традиційною селекцією, основними інструментами якої є схрещування і відбір, генна інженерія використовує принципово нові гени, які визначають агрономічно важливі ознаки, і нових молекулярно-генетичних методів моніторингу трансгенів (молекулярні маркери генів), що в багато разів прискорюють процес створення трансгенних рослин. Селекціонерів приваблює можливість цілеспрямованого генетичного “ремонту” рослин. Важливим напрямком є створення генетично модифікованих рослин (ГМР) з ознакою чоловічої стерильності. Крім того, завдяки генетичній модифікації рослини можуть виконувати не властиву їм раніше функцію. Прикладом є коренеплоди цукрових буряків, які накопичують замість сахарози низькомолекулярні фруктами, банани, які використовують як їстівну вакцину. Завдяки введенню генів бактерій вищі рослини набувають властивості руйнувати чужорідні органічні сполуки (ксенобіотики), що забруднюють оточуюче середовище. Вирощування ГМР, стійких до широкого спектру хвороб та комах-шкідників, може суттєво знизити, а в подальшому звести до мінімуму пестицидне навантаження на оточуюче середовище.

При розгляді проблеми можливого впливу трансгенних рослин на оточуюче середовище обговорюються в основному такі основні аспекти:

- сконструйовані гени будуть передані з пилком близькородинним диким видам, і їхнє гібридне потомство набуде властивості підвищеної насіннєвої продуктивності та здатність конкурувати з іншими рослинами;

- трансгенні сільськогосподарські рослини стануть бур’янами і витіснять рослини, які ростуть поряд;

- трансгенні рослини стануть прямою загрозою для людини, домашніх та диких тварин (наприклад через їхню токсичності або алергійність).

Важливим аспектом вирощування трансгенних рослин єїх здатність використовувати мінеральні речовини, посилення їх ріст та перешкоджаючи змиву поживних речовин у ґрунтові води та джерела водопостачання.

Гарантією проти небажаних наслідків генетичної модифікації рослин є законодавче регулювання поширення ГМР та розробка пов’язаних із цим методів оцінки екологічного ризику. Крім того, значна уваги приділяється достатній інформованості агрономів, селекціонерів, насіннєводів, потенційних покупців щодо особливостей продуктів із генетично модифікованих рослин. В Україні та ряді інших країн прийняті закони, які попереджують несанкціоноване розповсюдження трансгенного насіннєвого матеріалу, що забезпечує моніторинг у посівах, а також маркування харчових товарів, виготовлених із продуктів ГМР або з їх додаванням.