БІОТЕХНОЛОГІЯ - Іншина Н.М. - 2009

РОЗДІЛ 1. ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ

Переваги і недоліки використання трансгенних рослин і тварин у сільському господарстві

Використання досягнень генної інженерії у сільському господарстві є завданням агробіотехнології, Найрозвиненіший розділ агробіотехнології - це використання досягнень клітинної біології, що включає застосування культури клітин, тканин та органів рослин і тварин. На практиці ці методи дають змогу розв’язати проблеми швидкого розмноження цінних генотипів рослин, очищення їх від патогенних вірусів, одержання соматичних гібридів, штучного запліднення тварин, ембріопересадки, отримання моноклональних антитіл, біологічно активних речовин.

Ще одна важлива сфера застосування сучасної біотехнології - це використання молекулярно-генетичних маркерів у селекції, а також для розмноження рослин і тварин, збереження їх генофондів. За допомогою маркерів здійснюється ідентифікація і локалізація на хромосомах цінних генів або локусів важливих ознак, створення карти хромосом, контролюється якість насіння, складаються молекулярно-генетичні каталоги сортів і ліній.

Одержання трансі енних рослин дає змогу створити нове покоління -сортів, стійких до агресивних патогенів і шкідників, вірусів, віроїдів, мікоплазм, абіотичних стресів (низькі та високі температури, засолення або закиснення ґрунтів, посуха, перезволожених), гербіцидів. Використання біологічних засобів захисту рослин, стимуляторів росту тварин і рослин, мікробних добрив дозволяє знизити дози хімічних засобів захисту рослин і мінеральних добрив, підвищити якість продукції, створити екологічно чисті технології. Генно-інженерні вакцини, сироватки, моноклональні антитіла використовуються для профілактики, діагностики і терапії основних хвороб сільськогосподарських тварин.

Переваги і недоліки застосування біотехнології в агропромисловому виробництві наведено у табл. 1.6.

Таблиця 1.6.

Переваги і недоліки застосування біотехнології в сільському господарстві

Можливість переміщувати гени між різними таксономічними групами - це одна з реальних переваг біотехнологічного підходу в селекції. Традиційні методи селекції потребують багато часу і зусиль. Генно- інженерні методи дозволяють прискорити одержання нових рослин з новими властивостями.

Біотехнологія дозволяє виводити нові культури сільськогосподарських рослин за 2 - 3 роки, селекція - за 10 років і більше. Проте реалізація біотехнологічного підходу залежить від точного розуміння молекулярних основ явища. Наприклад, необхідно перенести властивість стійкості до холоду в сільськогосподарську культуру. Як правило, організм-донор є диким видом з низькою врожайністю та іншими непривабливими агрономічними характеристиками. Селекція може тривати десятки років. Клонування генів, відповідальних за морозостійкість, і внесення їх у відповідну рослину відбувається без перенесення небажаних властивостей від рослини-донора. Джерелом генів стійкості до холоду можуть бути бактерії або клітини тварин. Продукти селекції рослин значно менш агресивні, ніж вихідні або дикі рослини. Експерименти, проведені у Великобританії, засвідчили, що генетично модифіковані рослини порівняно з їх дикими родичами не мають ніяких переваг щодо виживання у природних умовах. Це підтверджує низьку ймовірність виживання ГМ-рослин, стійких до дії гербіцидів і комах-шкідників, у природних умовах або можливість їхнього перетворення на супербур’яни.

Найзапекліші дискусії ведуться з приводу використання в агропромисловому виробництві генетично модифікованих організмів (ГМО).

Найпоширеніші генетично модифіковані культури - це соя, кукурудза, рапс, бавовник. Основна кількість трансгенів культивується у США, Канаді, Аргентині. В Австрії, Франції, Греції, Великобританії прийнятий мораторій на ввезення ГМ-продуктів.

З 2003 р. у країнах Європейського союзу введене обов’язкове позначення на етикетках товарів інформації про присутність ГМ-продукті в. За європейськими нормами максимально допустимий вміст ГМ-організмів у продуктах — 0,9%. Близько 2/3 продовольчих товарів США містять ГМ-інгредієнти. Точна і достовірна інформація відносно безпеки біотехнологічних продуктів повинна бути доступна всьому населенню. Відповідно до рекомендацій ВООЗ оцінюється потенційна токсичність, канцерогенність та алергенні властивості генетично модифікованих організмів.

Необхідна об’єктивна оцінка можливих негативних наслідків для людини і довкілля застосування генетично модифікованих організмів. При цьому особливу увагу необхідно звертати на те, що агросфера є штучно створеною людиною системою з пригніченими механізмами природної стійкості, і тому варто дуже обережно оцінювати наслідки поширення у ній нових організмів.

На сьогодні генна інженерія технічно недосконала, оскільки не здатна управляти процесом вбудовування нового гена. Знання про ДНК неповні, вивчені функції лише 3% ДНК. Неможливо передбачити місце вбудовування й ефекти нового гена. Важко визначити довготривалі наслідки генних маніпуляцій.

У 1998 р. англійський учений Армад Пустаї на основі проведених експериментів уперше заявив, що вживання піддослідними щурами генетично модифікованої картоплі спричинило серйозні пошкодження їх внутрішніх органів та імунної системи. У тварин виникли деякі серйозні зміни органів травлення, печінки, щитовидної залози, селезінки, зменшився об’єм мозку. Це повідомлення викликало різні реакції. Інститут, в якому працював А. Пустаї, заявив, що результати його досліджень є необ’єктивними. Однак незалежна комісія з 20 учених різних країн підтвердила правильність висновків А. Пустаї. Безпечність генетично модифікованих продуктів підлягає суттєвій переоцінці.

У травні 1999 р. Джон Луза заявив, що пилок генетично модифікованої пшениці, який містить невелику частку пестицидів, здатний знищувати личинок метелика данаїди. У листопаді 1999 р« була проведена спеціальна наукова конференція з обговорення результатів А. Пустаї і Дж. Лузи, однак єдина точка зору не була прийнята. Деякі вчені вважають, що лабораторні дослідження не можуть відтворити умови живої природи. Наявність подібних суперечностей свідчить про те, що виведення генетично модифікованих рослин і тварин становить загрозу, обумовлену непередбачуваністю їх розвитку і поведінки у природних умовах.

Розрізняють екологічні, медичні та соціально-економічні ризики (негативні наслідки) застосування трансгенних рослин і тварин.

Екологічні ризики

- Поява супершкідників, стійких до дії природних токсинів (на бавовникових полях був виявлений шкідник, що стійких до дії Bt-токсину).

- Порушення природного балансу (доведено, що ГМ тютюн чи технічний рис, що використовуються для виробництва пластику і лікарських препаратів, смертельно небезпечні для гризунів, які мешкають на полях).

- Вихід трансгенів з-під контролю, поява супербур’янів, стійких до дії пестицидів і гербіцидів, шкідників.

Відомі випадки перенесення генів стійкості до гербіцидів від генетично модифікованого рапсу до дикої гірчиці. Ризику перенесення генів із трансгенних рослин до диких видів або бур’янів можна уникнути, дотримуючись правильної агротехнології.

Медичні ризики

- Підвищена алергійна небезпека генетично модифікованих продуктів. Зазвичай тестування ГМ-продуктів на алергіках не входить до програми досліджень нових продуктів.

- Потенційна токсичність і загроза для здоров’я людини. Не існують надійні методи перевірки безпеки генно-інженерних продуктів. У 1989 р. японська хімічна компанія ShowaDenko випустила на американський ринок новий ГМ-варіант харчової добавки L-триптофан. У результаті 37 людей загинуло, а понад 5000 стали інвалідами з потенційно смертельним діагнозом — синдром еозиафільної міалгії - невиліковне захворювання крові. Відомо, що на прояви токсичної дії білка можна чекати більш ніж 30 років. Для з’ясування безпеки ГМ-продуктів проводять лише трирічні випробовування.

- Стійкість до дії антибіотиків. Для того щоб зрозуміти, чи вбудувався необхідний ген у ланцюг ДНК, спеціалісти-генетики мітять його маркерним геном стійкості до антибіотиків. Але видалити маркерний ген неможливо. Таким чином, уживання в їжу ГМ-продуктів нейтралізує дію антибіотиків, що приймаються як ліки.

- Можлива поява нових небезпечних вірусів. Вбудовані в геном гени вірусів можуть з’єднуватися з генами інфекційних вірусів. Нові віруси можуть бути більш агресивними і менш видоспецифічними (віруси рослин можуть стати шкідливими для комах, тварин, людини).

Соціально-економічні ризики

Більшість соціальних та економічних загроз генної інженерії стосується продовольчої безпеки. Вивчення економічного ефекту використання генних технологій, а саме рівня врожайності трансгенних рослин має неоднозначні результати. У деяких випадках урожайність ГМ-культур була значно нижчою, ніж традиційних. Учені дійшли висновку про те, що ефективність нових культур залежить від багатьох чинників: поширення бур’янів і комах-шкідників, погодних умов, типу грунтів та ін.

Трансгенні рослини не можуть утворювати насіння, тому щороку необхідні витрати па придбання ГМ-насіння у біотехнологічних компаній. У випадку широкого застосування трансгенних рослин усього 10 компаній можуть контролювати 85% світового агрохімічного ринку. При цьому споживачі не будуть мати свободу вибору у придбанні продуктів.