Кнут для природы или выстрел в будущее

Жорес Медведев

Модифицированная пища опасна для здоровья?

Генетически модифицированные продукты от трансгенных растений и животных широко распространены в Северной и Южной Америке. Но в большинстве стран Европы они пока запрещены как опасные для здоровья и экологии. Кто прав в этом международном споре?

Населению Земли не хватает продовольствия

Традиционные методы гибридизации и отбора сельскохозяйственных растений и животных лишь ускоряли, разнообразили и направляли процессы, которые постоянно происходили в природе в течение миллионов лет. До недавнего времени эти традиционные методы обеспечивали человечество необходимыми объемами продовольствия, хотя распределение его и по континентам, и по странам было крайне неравномерным. В 2004 г. мировой урожай зерновых культур составлял 322 кг зерна на каждого человека. Это было на 62 кг больше, чем в 1960-м. Но и этот рекордный урожай не искоренил голода. По отчетам ООН, в 2004 г. от недоедания страдали 852 млн. чел. Очаги голода и недоедания, в прошлом характерные только для Африки и Юго-Восточной Азии, распространились на новые страны, в частности Северную Корею, Монголию, Таджикистан, Армению и Грузию.

Производство продовольственных ресурсов Земли приближалось к максимуму своих возможностей. В ближайшие годы рост населения будет опережать рост сельхозпроизводства. Начали сокращаться три основных условия наращивания продовольственных ресурсов: размеры посевных площадей, общий объем производства минеральных удобрений и продуктивность рек, озер, морей и океанов. Уменьшалось и сельское земледельческое население за счет бурного роста городов. Миллионы тонн сахарного тростника, кукурузы, картофеля, соевого и пальмового масла уже сегодня уходят на производство жидкого биотоплива для автомобилей.

В этих условиях возможности новых генетических биотехнологий, открытых лишь 30 лет назад, воспринимались многими с энтузиазмом. Генная инженерия обещала радикально улучшить биологическую полноценность продовольственных культур и усилить лечебные свойства лекарственных растений.

Возможности генетики и реалии политики

Многие не понимают, почему вокруг генетически модифицированных продуктов возникает столько споров и конфликтов. Казалось бы, «генетические инженеры» делают ту же работу, что и традиционные гибридизаторы и селекционеры, только другими методами. В действительности это совсем не так. При обычной гибридизации скрещивания проводятся внутри видов, пшеницу скрещивают c пшеницей, рожь с рожью. При трансгенной гибридизации нет природных ограничений. Пшеницу можно «скрестить» и с попугаем, и с треской, и с бактерией холеры, внедряя в их ДНК чужие гены путем молекулярных манипуляций, а не с помощью оплодотворения. Биотехнологическая рекомбинация генов обходит все природные лимиты эволюции. Создание новых форм растений и животных перестает принципиально отличаться от создания новой модели мобильного телефона. Можно менять не только растения и животных, но и бактерии и вирусы. В геномы бактерий можно внедрять участки ДНК человека. Именно так в геном кишечной палочки Eschericha coli был «врезан» ген гормона инсулина, необходимого больным диабетом. В настоящее время 80% больных диабетом получают инъекции трансгенного инсулина. Его выделение и очистка обходятся дешевле, чем выделение инсулина из поджелудочных желез свиней по прежним технологиям.

Подробности многих интересных трансгенных рекомбинаций вроде внедрения в геном помидоров генов белков — антифризов северных рыб я не могу описать по той простой причине, что они глубоко засекречены. Генетическая инженерия может работать на пользу человека, но может действовать и во вред, создавая новые суперлетальные формы биологического оружия. Немало биотехнологических компаний — это бывшие лаборатории, создававшие биологическое оружие. Если к той же кишечной палочке добавить ген не инсулина, а ботулина, сильнейшего биотоксина, то эта бактерия перейдет в разряд биологического оружия массового уничтожения. Такое оружие страшнее атомного, так как его легче создать, но уже невозможно уничтожить. Кукуруза, устойчивая к высоким дозам гербицидов, доминирует в агробизнесе США.Но если этот же ген сверхустойчивости к гербицидам перекочует к сорнякам, например, к пырею, то это может стать катастрофой для сельского хозяйства. Именно поэтому существует строгая система засекреченности биотехнологических методов.

Монопольные тенденции в США

В 1974—75 гг., когда трансгенная технология была открыта в Америке, многие ученые предлагали ввести мораторий на исследования в этой области. Но джинн уже был выпущен из бутылки. Генетическая инженерия овладела механизмом, с помощью которого в геномы растений, животных и человека внедряются вирусные ДНК.К этому времени возникла возможность изоляции отдельных генов из разных клеток. Эти гены, по отдельности или группами, можно было теперь внедрять в оплодотворенные яйцеклетки животных и растений, а также в микроорганизмы. Получившие новые гены организмы, т. е. «трансгенные», приобретали новые возможности.

Корова, например, получив ген человеческого молочного альбумина, способна давать молоко, в составе которого не только коровьи, но и человеческие белки.

Ученые США начали полную расшифровку генома человека. Это очень дорогой многомиллиардный проект, в котором участвовали сотни лабораторий и тысячи ученых. Открывались гены разных белков, устанавливалась генетическая природа болезней и аномалий. Пытались даже открыть ген или гены, определяющие продолжительность жизни. В условиях фактической американской монополии на расшифровку геномов никто в США не хотел замедлять манипуляции с генами. Очень много трансгенных экспериментов проводилось на мышах.

В 1980 г. верховный суд США разрешил легально патентовать гены и конгресс принял новый «Акт о патентах», разрешив ученым, лабораториям и биотехнологическим компаниям получать патенты на генетические компоненты, гены и трансгенные организмы. Прежде на природные вещества и организмы эксклюзивные патенты не выдавались. Так, никогда не было «собственников» пенициллина и других антибиотиков. Были ученые, которые публиковали свои открытия в обычной научной прессе. Гены — это также природные образования, поэтому высказывались сомнения в легальности их патентования.

Но американское законодательство решило иначе. Процедура создания трансгенных растений засекречивалась. Семена их можно было покупать только у тех компаний, которые ими владели. Фермер мог использовать такие семена для текущего посева, но не имел легального права оставлять часть урожая на следующий сезон. Семенной материал переходил в категорию «интеллектуальной собственности». Эта практика противоречила тысячелетним традициям земледелия. Нарушения были нередки и рассматривались в сотнях судебных исков. Обязательная покупка семян для новых посевов, безусловно, ограничивала возможности использования трансгенных культур в тех странах, где сельхозпроизводство осуществлялось мелкими семейными фермами или при натуральном сельском хозяйстве, доминирующем в Африке и в Юго-Восточной Азии. Крупные фермы в США и весь комплекс агробизнеса в Америке получили явное преимущество в использовании трансгенных культур. Органическое сельское хозяйство, которое развивается в Европе, запрещает использование трансгенных культур.

К 1995 г. патентное бюро США выдало 112 патентов на трансгенные микроорганизмы, растения и животных. Исключительные права на их размножение продолжались в течение 17 лет. В последнее десятилетие создание и патентование трансгенных культур замедлилось из-за протестов «зеленых», запретов в Европе и по коммерческим причинам.

Первое поколение растительных мутантов

Большинство первых биологически модифицированных культур создавалось с целью повышения их устойчивости к гербицидам. К 1980 г. широкое применение пестицидов привело к появлению в результате изменчивости и отбора устойчивых к химикатам сорняков, грибков и других паразитов. Для борьбы с ними нужно было либо искать новые, более токсичные пестициды, либо увеличивать концентрации уже применяемых. Но последнее повреждало и основную культуру. Создание с помощью генетических модификаций более устойчивых к пестицидам форм растений временно решало проблему борьбы с сорняками и паразитами технологическим путем, без значительных затрат рабочей силы. Это было в основном выгодно фермерам и производителям трасгенных семян, а не потребителям, которые получали те же по качеству продукты, но с риском наличия в них большей концентрации «остаточных» пестицидов. Страдала, безусловно, и окружающая флора и фауна. К 1990 г. генетически модифицированные по устойчивости к пестицидам сорта кукурузы, сои, хлопка и рапса составляли почти половину производства этих культур в США, Канаде и Бразилии. Но в Азии, Европе и в Африке, где в сельском хозяйстве доминируют мелкие фермы, применение повышенных доз пестицидов не было популярным.

Среди первого поколения генетически модифицированных культур появились овощи с более привлекательным цветом и формой и длительными сроками хранения. Все это не имело никакого отношения к нуждам бедных стран. Успехи зачастую были временными. Хлопок, например, получивший бактериальный ген токсина, который убивал хлопкового червя, продержался в культуре только два года, поскольку быстро появились устойчивые формы паразита, и ущерб хлопковым плантациям снова стал проблемой.

Другой неожиданностью оказалась неустойчивость новых «чужих» генов, вводимых в ДНК растения-хозяина. Гены устойчивости к гербицидам, внедренные в хромосомы рапса в 1996 г., в последующие годы мигрировали в другие растения, создав опасность появления устойчивости к гербицидам у сорняков. В этом случае приходилось менять территории посевов или состав гербицидов. Устойчивая к ржавчине трансгенная пшеница продержалась только четыре года и привела к появлению более агрессивных разновидностей болезни. Бананы с новым геном, обеспечившим устойчивость к «панамскому» грибку, привели к отбору грибка-мутанта, который размножался быстрее прежнего. Соя, получившая гены устойчивости ко многим пестицидам, оказалась более чувствительной к вирусным болезням, которые снизили урожаи культуры в Бразилии и США в 2005г. на 10—40%.

Попытка решить проблему голода

Кукуруза — основной продукт питания для полутора миллиардов человек в Африке, Южной и Центральной Америке и Мексике. В США ее выращивают главным образом как кормовую культуру и на экспорт. Недостаток кукурузы как пищевой и кормовой культуры — низкое содержание незаменимой аминокислоты — триптофана в ее белках (в два раза ниже, чем в белках риса или сои). Белок кукурузы поэтому считается неполноценным. Преобладание кукурузы в питании населения многих стран Африки приводит к широкому распространению белковой недостаточности и тяжелой болезни — пеллагры, вызванной дефицитом витамина ниацина или никотиновой кислоты. Этот витамин группы В образуется в организме именно из триптофана. Пеллагру, которая и в настоящее время встречается у миллионов людей, не получающих животных белков, можно успешно лечить не только ниацином, но и диетой, богатой триптофаном.

Первым крупным проектом биотехнологии по улучшению качества питания в бедных странах и искоренению пеллагры была попытка создания трансгенной кукурузы с повышенным содержанием триптофана. Уже в 1985 г. в США запатентован сорт кукурузы, семена которой богаты триптофаном. Детали его создания не публиковались в открытой печати. Было, однако, очевидно, что дополнительный триптофан не входил в состав белков кукурузы, а продуцировался введенным в хромосомы бактериальным геном ферментной системы синтеза триптофана. Дополнительный триптофан, присутствовавший в кукурузе не в составе запасного белка семян, а как свободная аминокислота, оказался токсичным. Потребление такой кукурузы вызывало боль в мышцах, слабость, увеличение лимфоцитов и другие симптомы, которые поначалу классифицировались как новая болезнь. Впоследствии было доказано, что триптофан, поступавший в организм не в составе белка, в комплексе с другими аминокислотами, а из другого источника, попадает в другие циклы метаболизма. Триптофан — это самая сложная аминокислота, и он может быть токсичным, если его концентрация в крови выше нормы. Триптофан, поступавший в организм как свободный, вне белка, медленно перевариваемого в пищеварительной системе, оказался токсичным. «Чудо-кукуруза», просуществовав пять лет, была запрещена для культивации.

Попытка обогатить белки сои метионином

Соя, представленная множеством видов, — важный источник растительного масла, пищевого и кормового белка. В питании людей она занимает четвертое место после риса, пшеницы и кукурузы. Основным производителем культуры являются США, где ее сборы вдвое превышают урожаи пшеницы. На втором месте — Бразилия, на третьем — Китай.

Соя — главный белковый продукт для миллионов вегетарианцев. Однако соевые белки бедны метионином, незаменимой аминокислотой, необходимой не только для синтеза белков, но и важных пептидов, например, глютатиона. В белках сои метионина 1,5%, что в два раза ниже, чем в животных. Это, безусловно, снижает пищевые и кормовые достоинства сои. В 1987 г. возникла идея перенести гены белков бразильских орехов в сою и в течение семи лет в совместных работах нескольких американских биотехнологических компаний были успешно созданы трансгенные формы сои, которые, помимо собственных белков, образовывали один из альбуминов бразильских орехов. Обогащенную метионином сою стали вводить в агрокультуру.

Кормовое использование трансгенной сои не создавало никаких проблем. Однако у людей эта соя вызвала сильные аллергические реакции, и аллергеном оказался именно альбумин бразильских орехов. Белки многих орехов являются аллергенами. Поскольку компании, создавшие трансгенную сою, не могли контролировать распределение соевых бобов между кормовой и пищевой промышленностью, то метионин-обогащенная трансгенная соя была удалена с коммерческих рынков.

Генетически модифицированный помидор

Традиционная селекция в последние 30 лет создавала новые сорта помидоров с расчетом на транспортабельность и сроки хранения. Это обеспечивалось толстой кожурой и ранней пигментацией еще незрелых плодов. В результате этого массовые коммерческие помидоры утратили специфический вкус и аромат, связанные примерно с 20 разными веществами, которые образуются в плодах как «сигналы» для животных, разносящих семена.

В 1989 г. американская компания «Калген» сумела добавить путем генетических манипуляций коммерческим сортам помидоров вкус и аромат их исторических предшественников. Был получен знаменитый сорт Flavr Savr, который, однако, до 1995г. не получал одобрения для продажи в супермаркетах из-за сопротивления мощных коммерческих конкурентов.

Трансгенный картофель

В северных влажных странах главные потери картофеля вызываются фитофторой. В южных странах и в США главным паразитом второго хлеба являются почвенные нематоды. Из-за них иногда гибнет 20—30% урожая. Несколько лет назад был получен трансгенный сорт картофеля, устойчивый к нематодам и колорадскому жуку. Это было достигнуто введением в картофельные клетки бактериального гена, образующего токсин Bt. Судя по испытаниям, он безвреден для человека. Но не исключено, конечно, что через несколько лет могут появиться и устойчивые к этому токсину паразиты.

Рыбы-гиганты

За последние 20 лет создано около 30 форм трансгенных рыб, но только для искусственного выращивания. Рыбы растут медленно, поэтому основные усилия были направлены на увеличение в геномах карпов, форели, лососевых и других дополнительных гормонов роста. Современные способы генетической инженерии позволяют выделять из животных отдельные гены, размножать их клонированием и снова внедрять уже клоны в яйцеклетки. Рыбы с увеличенным числом генов гормонов роста активнее питаются, и их рост ускоряется в 2—10 раз. За короткий срок возникают рыбы-гиганты. Существует опасность выхода таких рыб в открытые водоемы в результате повреждения запруд. Считается, однако, что это не опасно, так как трансгенные гиганты плохо приспособлены к выживанию в природных условиях жесткой конкуренции.

Почему трансгенные культуры не популярны в Европе?

С 1998 по 2004 годы Евросоюз сохранял полный мораторий на ввоз на континент семян генетически модифицированных культур и на импорт и продажу продовольственных товаров, содержавших трансгенные компоненты. В европейских странах существовали биотехнологические компании для разработки новых методов лечения с использованием генетической инженерии, но не было компаний для получения трансгенных продуктов питания. Во многих других странах, включая Россию, Украину, Японию и Индию, не было моратория на импорт генетически модифицированных продуктов. Однако существовало требование о том, чтобы наличие генетически модифицированных компонентов четко указывалось на упаковке. Коммерческие организации США такого условия не принимали. В США генетически модифицированные продукты продаются без точной идентификации новых компонентов, которые в них содержатся.

Европейские запреты создавали большие финансовые потери для американских фермеров. Этот конфликт был серьезной проблемой для ВТО и противоречил ее уставу. В результате давления США и других стран Америки полный мораторий на импорт трансгенных семян в Европу был недавно отменен. Однако к июню 2006 г. только Испания разрешила импорт семян генетически модифицированной кукурузы (там она в основном кормовая культура). Однако и на Пиренеях эти семена практически не высеваются, так как другие фермеры требуют создания вокруг полей с трансгенной кукурузой «карантинных» зон в 10—15 км радиусом, чтобы не повредить переопылением местные сорта.

Европейское сопротивление генетически модифицированным культурам определяется иной структурой земледелия, большим изобилием ценных местных сортов, качество которых улучшалось столетиями. В США обычны унификация и стандартизация питания. В Европе, наоборот, традиционно максимальное разнообразие даже не по странам, а по провинциям. Трансгенные культуры унифицированы, так как создание любой из них требует много лет и затрат. Оправдание таких расходов может обеспечить крупный агробизнес, а не мелкие фермы. Но главным в европейском сопротивлении трансгенным технологиям является то, что страны ЕС в избытке обеспечивают собственное население почти всеми продовольственными товарами. Европа экспортирует продовольствие.

Перспективы трансгенных культур и здоровье

Традиционная гибридизация существует тысячи лет и, безусловно, сохранится как основной метод получения новых сортов. Генетическая инженерия пока только зарождается и создает в основном интересные проекты. Среди них есть очень важные, например создание «золотого риса», содержащего каротин — провитамин А, безвредного малярийного комара, который не способен к переносу малярийного плазмодия, но сможет вытеснить опасное насекомое. Подобные проекты могут спасти миллионы людей. Но трансгенные технологии пока еще состоят из очень грубых манипуляций с генами и с ДНК.Они будут совершенствоваться много десятилетий, если не столетий. Природные мутации обычно меняют отдельные последовательности в ДНК в тех или иных генах. Трансгенные манипуляции добавляют гены или группы генов и пока неспособны внедрять их в нужные участки хромосом. Реклама сильно опережает реальные успехи генной инженерии. Но эта технология уже никуда не исчезнет. Планета Земля не обеспечивает слишком быстро растущие потребности увеличивающегося населения. Дефицит энергии люди надеются восполнить с помощью атомной и термоядерной, а дефицит продовольствия — изобретением новых форм растений и животных. Для людей будущего естественная природа может остаться только красивой декорацией.

Запись на консультацию

(098) 256-65-10