Судьба нации зависит от того, что она ест…
Нужны ли нам генетически модифицированные овощные растения?
В последнее время при проведении выставок в Сибэкспоцентре садоводы нередко спрашивают о том, не являются ли гибриды томата растениями, полученными из генно-модифицированных семян, то есть гибриды томата отождествляются с генно-модифицированной продукцией. Так ли это?
Конечно, не так. Очевидно, нужно разобраться с термином, что такое гибриды. Гибриды – это потомство, полученное от скрещивания генетически различных материнских и отцовских форм. Гибридное потомство обозначается буквой F с индексом, соответствующим порядковому номеру поколения (F1 – первое поколение, F2 – второе поколение и т.д.). Скрещивание растений одного и того же вида, подвидов, сортов или линий называется внутривидовой, а растений различных видов или родов – отдалённой гибридизацией. Гибриды овощных культур – это в основном гибриды, полученные от межсортовых и межлинейных скрещиваний, обеспечивающих слияние при оплодотворении разнородных в наследственном отношении материнской и отцовской половых клеток и развитие нового организма, сочетающего наследственные признаки родительских особей.
Возможность искусственного получения гибридов впервые предложил немецкий учёный Р. Камерариус в 1694 году. Впервые искусственную гибридизацию осуществил английский садовод Томас Фэрчайлд, скрестив в 1717 году разные виды гвоздик.
В восемнадцатом веке гибриды в русском языке назывались «ублюдками». В 1800 году профессор Т.А.Смеловский ввёл термин «помеси», который просуществовал весь девятнадцатый век, и только в 1896 году ботаник А.Н. Бекетов предложил термин «гибриды».
В 1866 году в трудах Брюннского общества естествоиспытателей вышла статья монаха-естествоиспытателя Грегора Менделя «Опыты над растительными гибридами». Семилетним с 1856 по 1863 год проведением скрещиваний между сортами гороха с различающимися признаками Мендель доказал, что каждый признак растения определяется наследственными факторами (впоследствии эти наследственные факторы назвали генами), передающимися от родителей потомкам с половыми клетками. В результате скрещивания могут появляться новые сочетания наследственных признаков. Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха, учёный сформулировал закономерности наследственности, получившие название законов Менделя.
Современники не поняли Менделя и не оценили его труд. Это произошло только в 1900 году, то есть через 35 лет после появления работы Менделя, при практически одновременной публикации статей трёх ботаников – Х. Де Фриза (Голландия), К. Корренса (Германия) и Э. Чермака (Австрия), которые независимо друг от друга и не зная о работах Менделя повторили его опыты на горохе и других объектах и подтвердили правильность выводов, сделанных Менделем. 1900-й считается годом переоткрытия законов Грегора Менделя и годом рождения современной генетики.
Во время проведения опытов Мендель не имел сведений о местонахождении наследственных факторов в клетке и тем более об их химической природе и механизме влияния на признак, то есть наследственный фактор в начале двадцатого века выступал как условная единица наследственности. И хотя термин «ген» предложен Вильгельмом Иогансеном в 1909 году, но проникновение в его сущность связано именно с именем Менделя, сделавшего на основе точных экспериментов гениальные обобщения относительно свойств и поведения наследственных факторов при передаче от родителей потомкам, которые в последующем легли в основу теории гена.
В свою очередь физическое существование гена было подтверждено школой американского генетика Т.Х. Моргана, обосновавшего хромосомную теорию, доказавшего существование материальной структуры наследственности – хромосом, в которых локализованы гены. Было выявлено, что гены в хромосоме располагаются в линейном порядке и каждый ген имеет своё определённое место нахождения – локус. Хромосомная теория на новом уровне развития цитологии, молекулярной биологии подтвердила и подкрепила законы, открытые Менделем.
В тридцатые годы прошлого века Н.И. Вавилов писал: «Законы Менделя и Моргана легли в основу современных научных представлений о наследственности, на которых строится селекционная работа как с растительными, так и с животными организмами».
Гибриды овощных культур создаются селекционерами овощных селекционных станций, научно-исследовательских институтов по селекции и семеноводству овощных культур, научно-производственных селекционно-семеноводческих фирм.
Теоретической основой селекции является генетика, базирующаяся на эволюционной теории Дарвина, законах Менделя и учении о чистых линиях и мутациях.
Разработаны методы управления наследственностью овощных культур по направленному получению хозяйственно-ценных наследственных изменений у гибридов томата, баклажана, перца, огурца, капусты, лука, моркови, свёклы и других овощных культур с целью использования гетерозиса или жизненной силы гибрида. Скачок в урожайности гибридов первого поколения объяснялся наличием гетерозисного эффекта у гибридов первого поколения в зависимости от комбинационных способностей родительских форм.
Термин «гетерозис» был предложен в 1914 году американским генетиком Дж. Шеллом, хотя впервые это явление было описано немецким ботаником И. Кельрейтером в 1760 году, а также изучено Ч. Дарвином и обобщено им в 1876 году в труде «Действие перекрёстного опыления и самоопыления в растительном мире».
Создание гибридов, как правило, осуществляется ручным путём (ручное опыление, удаление метёлок с растений кукурузы), генетически (самонесовместимость, мужская стерильность).
Весомый вклад в развитие культуры огурца был сделан советским учёным Крымской овощной опытной станции Всесоюзного института растениеводства им Н.И. Вавилова Н.Н. Ткаченко. Известно, что растения огурца однодомные, а цветки, как правило, раздельнополые. На одном и том же растении, но в разных узлах расположены мужские и женские цветки. В середине 30-х годов прошлого столетия Ткаченко было открыто у огурца явление частичной двудомности. Часть растений в сортовой популяции образовывала только женские узлы и цветки (растения женского типа цветения), часть – небольшое количество мужских узлов, а затем только женские (растения преимущественно женского типа цветения), часть – двудомные растения, имеющие мужские и женские узлы (растения смешанного типа цветения) и почти одни мужские цветки (растения мужского типа цветения). Открытие Н.Н. Ткаченко частичной двудомности у огурца способствовало быстрому переходу селекции культуры на гетерозисную основу, повышению урожайности огурца на 25–40% и более.
Большая работа по созданию и внедрению в производство гибридов огурца, томата в 60–70-е годы была проделана сотрудниками Тимирязевской сельскохозяйственной академии на овощной опытной станции имени Эдельштейна, Грибовской овощной селекционной опытной станции, преобразованной во Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур (ВНИИССОК), а также на базе Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, Всероссийского НИИ овощеводства, Сибирского НИИ растениеводства, Западно-Сибирской овощекартофельной селекционной станции, научно-производственных селекционно-семеноводческих фирм «Гавриш», «Ильинична», «Партенокарпик», Краснодарского селекционно-семеноводческого центра фирмы «Гавриш».
В 1960-е годы профессором Тимирязевской сельскохозяйственной академии Г.И. Таракановым создаются первые промышленные гибриды тепличного огурца ТСХА–1, ТСХА-77 (Зозуля), ТСХА-98 (Апрельский). Внедрение этих гибридов в интенсивно строящиеся в эти годы теплицы под стеклом и плёнкой без обогрева позволило повысить урожайность гибридов до 16 кг/м2 вместо 8 кг/м2 при выращивании наиболее распространённого сорта Неросимый, то есть, по сути дела, накормить городское население страны огурцами. Под руководством Тараканова было создано более 70 сортов, гибридов и родительских линий овощных культур. С 1970 по 1982 год было произведено около 140 тонн гибридных семян тепличного огурца селекции ТСХА.
Использование гибридов ускорило селекционный процесс создания растений с хозяйственно-ценными признаками до 5-6 лет вместо 10–12 при выведении новых сортов овощных культур. Достаточно сказать, что не так давно, лет 15–20 назад, томаты в теплицах поражались бурой пятнистостью листьев (кладоспориоз), сосудистым бактериозом. Создание и появление гибридов, не поражающихся данными болезнями, сразу же сказалось на урожайности и рентабельности культуры.
Безусловным успехом селекционеров следует считать урожайность гибридов огурца в СПК «Индустриальный» Алтайского края – 78 кг/м2, и урожайность гибрида томата Якиманка в научно-производственной селекционно-семеноводческой фирме «Гавриш» – более 60 кг/м2.
Но, в отличие от сортов, интенсивный рост, высокая урожайность гибридов наблюдаются лишь в первом поколении. Во втором и последующих поколениях эффект гетерозиса затухает или исчезает сразу. Поэтому, как правило, дальнейшего размножения сверх поколения F1 не проводится и созданный гибрид поддерживается многократным возвратом к контролируемому скрещиванию родительских линий.
Наличие в стране устоявшейся сети овощных селекционно-семеноводческих станций, институтов, фирм позволило поднять овощеводство на новый уровень по урожайности овощных культур, их рентабельности, рентабельности отрасли овощеводства без использования генно-модифицированных организмов. Повышение производства овощей имело жизненно важное значение как основного источника витаминов, определяющих здоровье, работоспособность и долголетие населения.
На основании ранее изложенного можно утверждать, что создание гибридов ведётся без нарушения природных механизмов, запрещающих обмен генетической информацией между неродственными видами.
Спрашивается, откуда и когда появились генетически модифицированные организмы (ГМО), о которых в последнее время довольно часто говорят и пишут. Такие организмы создаются методами генной инженерии, днём рождения которой считается 1972 год, когда в лаборатории Пола Берга (Стенфордский университет, США) была создана первая рекомбинантная, то есть искусственно сконструированная, молекула ДНК. Десять лет спустя появилось первое трансгенное растение, а в 1996 году американская компания «Монсанто» выпустила на рынок первые коммерческие трансгенные растения – сою, устойчивую к гербициду раундап, и хлопок, устойчивый к насекомым-вредителям. Сегодня ей принадлежит более 90% всех коммерческих ГМО. В чём отличие генетически модифицированных объектов от гибридов? Методы создания гибридов базируются на естественных природных механизмах. Гибридизация всегда существовала и существует в дикой природе и возможна только между близкородственными видами (формами). Генетическая инженерия – это комплекс сложных молекулярно-
биологических методов, позволяющих переносить отдельные гены из одного живого организма в другой без каких-либо ограничений. Можно получить, например, томаты с геном скорпиона или камбалы, морковку с геном медузы.
Необходимость широкомасштабного внедрения генно-модифицированных организмов в практику сельского хозяйства часто обосновывается мифической угрозой «мирового голода» и невозможностью дальнейшего повышения урожайности сельскохозяйственных культур традиционными методами. Этот тезис неоднократно опровергался ведущими российскими учёными, в частности академиком А.А. Жученко. Возможности классической селекции далеко не исчерпаны, более того, ни одна генно-модифицированная сельскохозяйственная культура не обладает более высокой урожайностью по сравнению с исходными формами. Меняются лишь технологии (например, возможность использования гербицидов), а себестоимость продукции при этом не только не уменьшается, и нередко возрастает. Это подтвердил, в частности, прошедший осенью 2004 года в Италии Всемирный конгресс сельхозпроизводителей, где были подведены итоги первого десятилетия коммерческого использования ГМО. В качестве справки можно отметить, что голодающие страны Африки категорически отказались принять ГМ-продукты в качестве гуманитарной помощи.
Стали реальностью и риски использования ГМО, то есть негативное воздействие на природные экосистемы и здоровье человека. Результаты, подтверждающие эти риски, неоднократно описаны в научной литературе.
В исследованиях, проведённых доктором биологических наук Ириной Владимировной Ермаковой в 2004–2006 годах в Институте нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, показано, что потомство крыс, в корм которых добавляли до 15% трансгенной сои (в конт-рольной группе животные получали адекватное количество обычной сои), значительно отставало в развитии, смертность крысят превышала 50% против 10% в контроле. Получить следующее поколение крыс не удалось вследствие 100-процентной мужской бесплодности.
Публикация результатов исследований Ермаковой вызвала жёсткую ответную реакцию со стороны разработчиков и производителей ГМО. Попытки опровергнуть приведённые данные предпринимались неоднократно, включая откровенную фальсификацию. К сожалению, вовлечённым в этот процесс оказался и ряд авторитетных научных журналов. Сегодня данные И.В. Ермаковой подтверждены рядом других исследователей. Проведённые по аналогичной схеме в Институте проблем экологии и эволюции им. А.А. Северцова РАН эксперименты с хомячками Кэмбелла показали, что животные, которых кормили ГМО, переставали давать потомство. Другим примером установленных негативных последствий ГМО являются результаты исследований французких учёных из Университетов Каэна и Руана. Показано, что генетически модифицированные сорта кукурузы NK603, MON810 и MON863 американской фирмой Monsanto разрушают печень и почки (в России трансгенная кукуруза MON 863 была одобрена ещё в 2003 году. Свидетельство о регистрации №77.99.02.916.Г.000010.04.03 выдано Институтом питания РАМН). Информация об этом была опубликована в прессе. Общественность и государственные органы потребовали опубликовать все данные, однако «Монсанто» отказалась. 10 июня 2005 года суд города Кёльна (Германия) обязал «Монсанто» обнародовать результаты всех исследований ГМ-кукурузы линии MON 863. Судебный процесс был инициирован Гринпис при поддержке правительства Германии. Пытаясь помешать огласке документов, «Монсанто» подала встречный иск на правительство Германии, но проиграла.
Профессор Арпад Пуштаи в 1998-1999 годах в Университете города Абердина (Шотландия), исследуя крыс, которые девять месяцев питались трансгенным картофелем, модифицированным лектином подснежника, выявил негативные изменения состояния слизистой оболочки кишечника, частичную атрофию печени и изменение тимуса, а также изменения относительного веса внутренних органов по сравнению с контрольными крысами. Механизмы такого действия ГМО на организм млекопитающих в настоящее время неизвестны. Как скажется употребление в пищу ГМО на будущих поколениях, сегодня предсказать не может никто.
Не менее впечатляют экологические последствия использования ГМО в сельском хозяйстве. В Канаде в результате неконтролируемого переопыления гербицид-устойчивого трансгенного рапса с дикими сородичами появились мощные суперсорняки, борьба с которыми оказалась крайне затруднительна. По данным А.Г. Викторова, в местах выращивания трансгенных растений отмечено значительное сокращение видового состава почвенных организмов, что приводит к замедлению почвообразования и снижению биологической активности почв.
Какова же ситуация с ГМО в нашей стране? Россия – одна из самых открытых для ГМО стран. Федеральный закон № 86 «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности», принятый 5 июля 1996 года, запрещает выращивание ГМО в каких-либо целях, кроме научных. Большое недоумение в связи с этим вызывает принятое осенью 2013 года Постановление Правительства РФ № 839, разрешающее выращивание ГМ-зерновых. По Конституции РФ федеральные законы имеют приоритет над решениями правительства, поэтому Постановление Правительства РФ под номером 839 должно быть, естественно, отменено.
Выращивание ГМО запрещено, но разрешён импорт некоторых ГМ-культур (соя, кукуруза, картофель, сахарная свёкла). Согласно постановлению Главного санитарного врача РФ № 13 от 08.11.2000 года, все продукты питания, содержащие 5% ГМО и выше, подлежат обязательной маркировке (с 05.03.2004 г. эта планка снижена до 0,9%), однако на деле этого нет, как фактически нет и системы контроля за выполнением этого постановления.
В заключение хочется сказать, что наука не стоит на месте, технологии создания ГМО постоянно совершенствуются. Вероятно, в дальнейшем будут разработаны технологии, исключающие существующие сегодня риски, но выходу на рынок любого нового продукта должно предшествовать подтверждение его полной безопасности для человека и окружающей среды. Это положение закреплено в 15-м принципе Декларации по устойчивому развитию, принятой в Рио-де-Жанейро в 1992 году (подписана и ратифицирована РФ). 16-й принцип указанного документа гласит: «Бремя доказательства безвредности продукта лежит на его производителе», а великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье сказал: «Судьба нации зависит от того, что она ест».