Генная инженерия: проблемы и успехи. Современное представление о гене
 Скачать 474.32 Kb.
|
|
3.2 Генетически модифицированные продукты На сегодняшний день существует несколько сотен генетически измененных продуктов. Уже на протяжении нескольких лет их употребляют миллионы людей в большинстве стран мира. Есть данные, что подобными технологиями пользуются для получения продуктов, реализуемых через сеть McDonalds. Многие крупные концерны, типа Unilever, Nestle, Danon и другие используют для производства своих товаров генно — инженерные продукты и экспортируют их во многие страны мира. Но во многих странах такие продукты обязательно должны содержать на упаковке надпись «Сделано из генетически модифицированного продукта». Некоторые считают, что, внося изменения в генный код растения или животного, ученые делают то же самое, что и сама природа. Абсолютно все живые организмы от бактерий до человека — это результат мутаций и естественного отбора. Пример. Какое-либо растение выбросило несколько тысяч семян и они проросли. Среди тысяч появившихся ростков некоторые обязательно будут отличаться от родителя, то есть фактически окажутся мутантами. Если изменения вредны для растения, то оно погибнет, а если полезны, то оно даст более приспособленное и совершенное потомство, и так может образоваться новый вид растения. Но если природе для образования новых видов требуется много сто- или тысячелетий, то ученые производят этот процесс несколько лет. Какой-то принципиальной разницы нет. Какие именно ГМ-растения выращиваются в мире? Чаще всего культурные растения наделяют устойчивостью к гербицидам, насекомым или вирусам. Устойчивость к гербицидам позволяет «избранному» растению быть невосприимчивым к смертельным для других дозам химикатов. В результате поле очищается от всех лишних растений, то есть сорняков, а культуры, устойчивые или толерантные (терпимые) к гербицидам, выживают. Чаще всего компания, продающая семена подобных растений, предлагает в наборе и соответствующие гербициды. Устойчивая к насекомым флора становится поистине бесстрашной: например, непобедимый колорадский жук, съедая листик картофеля, погибает. Почти все такие растения содержат встроенный ген природного токсина — земляной бактерии Bacillus thuringiensis. Устойчивость к вирусу растение приобретает благодаря встроенному гену, взятому из того же самого вируса. В каких странах выращивают трансгенов? Основная масса трансгенов культивируется в США, в Канаде, Аргентине, Китае, меньше-в других странах. Европа же очень озабочена. Под натиском общественности и организаций потребителей, которые хотят знать, что они едят, в некоторых странах введен мораторий на ввоз таких продуктов (Австрия, Франция, Греция, Великобритания, Люксембург). В других принято жесткое требование маркировать генетически измененное продовольствие. Австрия и Люксембург запретили производство генных мутантов, а греческие фермеры под черными знаменами и с плакатами в руках ворвались на поля в Беотии, в Центральной Греции, и уничтожили плантации, на которых британская фирма «Зенека» экспериментировала с помидорами. 1300 английских школ исключили из своих меню пищу, содержащую трансгенные растения, а Франция очень неохотно и медленно дает одобрение на продажу любых новых продуктов с чужими генами. В ЕС разрешены только три вида генетически измененных растений, а если точнее - три сорта кукурузы. Соя — пока единственная трансгенная культура, разрешенная к применению в России. На подходе — трансгенный картофель, кукуруза и сахарная свекла. Если в 1996 году в мире под трансгенными культурами было занято 1,8 миллионов гектаров, то в 1999 году уже почти 40 миллионов, то уже в 2001 году не менее 60 миллионов. Это не считая Китая, который не дает официальной информации, но, по оценкам, около миллиона китайских фермеров выращивают трансгенный хлопок примерно на 35 млн. гектаров. Что же ожидать от XXI века!? Риски, связанные с применением генной инженерии к продуктам питания, можно разделить на три категории: экологические, медицинские и социально-экономические. 3.3 Экологические риски 1. Появление супервредителей. В сущности, такие уже появились. На Bt-кукурузе и хлопке уже живет коробочный (хлопковый) червь, которому наиболее ценный природный пестицид Bacillus thuringiensis (Bt) не приносит вреда. Наивно думать, что вредители на ухищерения ученых не ответят своим контрударом. Как известно, в экстремальных условиях, а процесс вытеснения вредителей устойчивыми к ним растениями иначе как экстремальным не назовешь, скорость мутаций растет, и неизвестно, сколько понадобится насекомым времени для того, чтобы приспособиться к новым условиям окружающей среды. И все пойдет по новой, только на более высоком уровне. 2. Нарушение природного баланса. Уже доказано, что многие генномодифицированные растения, такие как генномодифицированный табак или технический рис, применяемый для производства пластика и лекарственных веществ, смертельно опасны для живущих на поле или рядом с ним грызунов. Пока эти растения произрастают лишь на опытных полях, а что произойдет после полного вымирания грызунов в районах их массовых засевов — не берется предсказать никто. Нечто подобное случилось с озером Виктория в 60-х годах прошлого века, когда в него поселили нильского окуня. Попав в благоприятную среду и обладая несомненным преимуществом в силе, выносливости и плодовитости, этот водный житель в считанные годы сократил численность конкурирующих видов в несколько десятков раз, а более двухсот видов уничтожил полностью. А спустя десятилетие выяснилось, что в результате этого «переселения» в прибрежной зоне исчезли леса, берега были размыты, а эрозия почвы достигла невиданных доселе размеров. 3. Выход трансгенов из под контроля. На каждую упаковку с семенами генетически модифицированного Bt-хлопка фирмы Monsanto нанесена надпись: «Во Флориде не сажать к югу от Тампы (60-е шоссе). Не для коммерческого использования или продажи на Гавайях». Что заставило руководство этого биотехнологического гиганта так ограничить площади посевов своих культур? Оказывается, на Гавайях весьма распространен дикий родственник хлопка Gossypium tomentosum, а в Южной Флориде — Gossypium hirsutum. Оба считаются в хлопководстве сорняками. Если генетически модифицированный хлопок опылит своего родственника-сорняка, то в результате получится устойчивый к действию пестицидов и гербицидов, не боящийся ни жары, ни холода, не угрызаемый жуками и паразитами, страшно плодовитый суперсорняк. Примерно тоже может случиться и со многими другими видами культурных растений, таких, как масленичный рапс, картофель, томаты или бобы. У всех них есть весьма широко распространенные дикие сородичи, являющиеся зачастую одними из главных в силу сходства условий жизни сорняками основной культуры. Кстати говоря, даже культурный рапс зачастую является сорняком для других культур, но в силу его изнеженности он считается сорняком малозначительным. Генетически модифицированный рапс изнеженным назвать нельзя. Вооруженный мощью современной науки, он даст фору в сто очков по выживанию любой культуре. И пшеничные поля весьма быстро могут превратиться в технические рапсовые. Уже были зафиксированы случаи, когда генномодифицированный рапс наделил устойчивостью к гербицидам свою сорную родственницу — дикую горчицу. Выход один: следует прикрывать прозрачным колпаком всякие посадки генетически модифицированных растений, чтобы не дай бог, ни одно семечко, ни одна пылинка не вырвались наружу. 3.4 Медицинские риски 1. Повышенная аллергеноопасность. В марте 1996 года ведущий генный инженер, исследователь Университета штата Небраска, подтвердил: при попытке повысить содержание белка в генномодифицированной сое в нее вместе с геном бразильского ореха был перенесен аллерген. Причем тестирование животных не выявило опасности. Тестирование генетически модифицированных продуктов на аллергиках не входит в обязательную программу испытаний новых продуктов, а поэтому то, что аллерген был вовремя замечен, можно назвать счастливой случайностью, иначе жизни тысяч человек, не переносящих орехов, оказались бы в настоящей опасности. По поводу аллергической опасности генетически модифицированных продуктов известный британский ученый, доктор Мэй Ван Хо, сказал: «Нет никаких известных способов предсказать аллергию на генетически модифицированную пищу. Аллергическая реакция обычно возникает спустя некоторое время после появления и развития чувствительности к аллергену». Возможная токсичность и опасность для здоровья Британский ученый Арпад Пуштай, назвавший генетически модифицированные продукты «пищей для зомби», считает, что они наносят колосальный вред здоровью. В 1989 году одна из крупнейших химических японских компаний «Шова Денко» путем генной инженерии изменила структуру естественной бактерии для более эффективного производства пищевой добавки под названием «Триптофан», эти генетические манипуляции привели к тому, что эта бактерия, находясь в составе триптофана, стала производить высоко токсичное вещество, которое было обнаружено только после того, как продукт был выпущен на рынок в 1989 году. В результате: 5000 человек заболело, 1500 стало пожизненными инвалидами, и 37 скончалось с потенциально смертельным диагнозом — синдром эозиафильной миалгии (EMS) (неизлечимое и черезвычайно болезненное заболевание крови). Кроме того, хорошо известно, что проявлений токсичного действия белка можно ждать более тридцати лет, за примером далеко ходить не надо, достаточно вспомнить нашумевшее «коровье бешенство», вызванное именно белком, прионом. Белки, из которых состоят генетически модифицированные продукты , принципиально новые, так как являются гибридами белков растительного и бактериального происхождения. Спрашивается: достаточно ли для выяснения их безопасности установленных сейчас трехлетних испытаний? Директор Института сельскохозяйственной биологии Владимир Патыка вместе с коллегами из Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии (Санкт-Петербург) и чешскими микробиологами после двадцатилетних исследований пришел к выводу, что «при определенных условиях белок-токсин, если его ввести в генетически модифицированный картофель, может выступить весьма сильным канцерогенным фактором». Устойчивость к действиям антибиотиков. Для того чтобы понять, «встроился» ли нужный ген в цепочку ДНК, специалисты-генетики снабжают его специальном «флажком». Чаще всего в роли этого «флажка» выступает ген устойчивости к антибиотикам. Если целевая клетка после «опыления» новым геном выдерживает действие этого антибиотика, значит, цель достигнута и ген успешно введен. Проблема состоит в том, что единожды внедрив этот ген в ДНК, вывести его уже нельзя. В результате возникает двойная опасность. Во-первых, употребление в пищу устойчивых к антибиотикам продуктов неизбежно нейтрализует действие антибиотиков, принимаемых в качестве лекарств. А во-вторых, появление большого количества антибиотикоустойчивых растений может повлечь за собой появление антибиотикоустойчивых бактерий. Нечто подобное уже наблюдалось несколько лет назад в Дании, когда тысячи людей оказались жертвами эпидемии сальмонеллеза, вызванной новым, устойчивым к антибиотикам, штаммом сальмонеллы. Могут возникнуть новые и опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов. Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Они могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей. 3.5 Социально-экономические риски Большинство социальных и экономических угроз, которые несет в себе развитие генной инженерии, попадают под широкое определение «продовольственной безопасности», то есть способности людей обеспечить свои продовольственные потребности в здоровых, разнообразных и доступных по цене продуктах питания. При этом сторонники генной инженерии заявляют, что создаваемые с ее помощью продукты могут решить проблемму мирового голода. Однако их оппоненты подчеркивают высокую потенциальную опасность сосредоточения генетических технологий в руках частных компаний через патентование определенных жизненных форм, которые могут вытеснить традиционные сельскохозяйственные культуры и породы животных. Тем не менее всеобъемлющее изучение экономического эффекта от использования генных технологий (в часности, уровня урожайности и количества используемых химических удобрений) были проведены лишь в прошлом году. И результаты довольно противоречивы. Так, в некоторых случаях урожайность генетических модифицированных культур была заметно ниже, чем у традиционных. Таким образом, ученые пришли к выводу, что эффективность новых культур также зависит от многих частных факторов, в том числе распространения сорняковых растений и насекомых-паразитов, погодных условий и типа почвы. При этом лишь незначительная часть продуктов питания из генетически модифицированных сельскохозяйственных культур имеют более высокие питательные свойства. А иногда они оказывают даже отрицательное воздействие, что ставит под сомнение перспективу их распространения. Одно из самых опасных свойств модифицированных семян-это их «конечная технология». Ученые добились того, что растения, идущие на продажу, стали бесплодными, не способными производить семена. Это означает, что фермеры не могут собрать семена на следующий год, и должны покупать их снова. (А ведь в настоящее время 80% урожаев в развивающихся странах получают из выращенных фермерами семян!) Понятно, что основная цель «конечной технологии»-повысить доходы компании, производящей семена. Несколько социально-экономических причин, по которым генетически измененные растения считаются опасными: 1. - они представляют угрозу для выживания миллионов мелких фермеров. 2. - они сосредоточат контроль над мировыми пищевыми ресурсами в руках небольшой группы людей. Всего десять компаний могут контролировать 85% глобального агрохимического рынка. 3. - они лишат западных потребителей свободы выбора в приобретении продуктов. 4 Научные факты опасности генной инженерии 1. Генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. Искусственное добавление чужеродных генов сильно нарушает точно отрегулированный генетический контроль нормальной клетки. Манипулирование генами коренным образом отличается от комбинирования материнских и отцовских хромосом, которое происходит при естественном скрещивании. 2. В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты. 3. В результате искусственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. В худшем случае это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья вещества. 4. Не существует совершенно надежных методов проверки на безвредность. Более 10% серьезных побочных эффектов новых лекарств не возможно выявить несмотря на тщательно проводимые исследования на безвредность. Степень риска того, что опасные свойства новых, модифицированных с помощью генной генной инженерии продуктов питания, останутся незамеченными, вероятно, значительно больше, чем в случае лекарств. 5. Существующие в настоящее время требования по проверке на безвредность крайне недостаточны. Они совершенно явно составлены таким образом, чтобы упростить процедуру утверждения. Они позволяют использовать крайне нечувствительные методы проверки на безвредность. Поэтому существует значительный риск того, что опасные для здоровья продукты питания смогут пройти проверку незамеченными. 6. Созданные до настоящего времени с помощью генной инженерии продукты питания не имеют сколько-нибудь значительной ценности для человечества. Эти продукты удовлетворяют лишь комерческие интересы. 7. Знания о действии на окружающую среду модифицированных с помощью генной инженерии организмов совершенно недостаточны. Не доказано еще, что модифицированные с помощью генной инженерии организмы не окажут вредного воздействия на окружающую среду. Экологами высказаны предположения о различных потенциальных экологических осложнениях. Имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериям и вирусам. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены невозможно взять обратно. 8. Могут возникнуть новые опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов (так называемая рекомбинация). Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Вирусы могут стать также менее видоспецифичными. Вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей. 9. Знания о наследственном веществе, ДНК, очень неполны. Известно о функции лишь трех процентов ДНК, поэтому рискованно манипулировать сложными системами, знания о которых неполны. Обширный опыт в области биологии, экологии и медицины показывает, что это может вызвать серьезные непредсказуемые проблемы и расстройства. 10. Генная инженерия не поможет решить проблему голода в мире. Утверждение, что генная инженерия может внести существенный вклад в разрешение проблемы голода в мире, является научно необоснованным мифом. Заключение Итак, в работе были изложены ключевые понятия генетики, ее методы, достижения и проблемы последних лет. Генетика — очень молодая наука, но темпы ее развития столь высоки, что в настоящий момент она занимает важнейшие достижения последнего десятилетия ушедшего века связаны именно с генетикой. Сейчас перед человечеством открываются перспективы, завораживающие воображение. Смогут ли ученые в ближайшее время реализовать гигантский потенциал, заложенный в генетике? Получит ли человечество долгожданное избавление от наследственных болезней, сможет ли человек продлить свою слишком короткую жизнь, обрести бессмертие? В настоящее время у нас есть все основания надеяться на это. По прогнозам генетиков, уже к концу первого десятилетия XXI века на смену привычным прививкам придут генетические вакцины и медики получат возможность навсегда покончить с такими неизлечимыми болезнями как рак, болезнь Альцгеймера, диабет, астма. Это направление уже имеет свое название — генотерапия. Она родилась не так уж и давно. Но вскоре может утратить актуальность благодаря генодиагностике. По некоторым прогнозам примерно в 2020 году на свет будут появляться исключительно здоровые дети: уже на эмбриальной стадии развития плода генетики смогут исправлять наследственные неполадки. Ученые прогнозируют, что в 2050 году будут попытки по усовершенствованию человеческого вида. К тому времени они научатся проектировать людей определенной специализации: математиков, физиков, художников, поэтов, а может быть, и гениев. А уже ближе к концу века, наконец, исполнится мечта человека: процессом старения, несомненно, можно будет управлять, а там недалеко и до бессмертия. Список используемой литературы Н. Гринн Биология // Москва: Издательство МИР, 1993 г. Ф. Кибернштерн Гены и генетика // Москва: Издательство Параграф, 1995 г. Р. Г. Заяц и др., Биология для поступающих в вузы. МН.: Высшая школа, 1999 г. Общая биология. Учебник для 10-11 классов школ с углубленным изучением биологии. Под редакцией профессора А.О. Ручинского // Москва, Издательство Просвещение 1993 г. Наследственность и гены // журнал Наука и жизнь , март 1999 г. Журнал Человек без границ. Р. Кэлиндар Молекулярная генетика В. Мезенцев Энциклопедия чудес http://www.grani.ru/cloning/articles/perspectives http://www.ropnet.ru/mac/ogonyok/win/200138/38-41-41.html http://greenpeace.narod.ru/gening.htm http://fvibionika.ru/ISSUES/0160/Documents/0160 |