§ 6.6. Экология человека и проблемы экоразвития
Направления аутэкологии человека выделяют в зависимости от природы факторов, воздействующих на его организм, таких как температура и влажность воздуха, газовый и аэрозольный состав тропосферы, скорость ветра, напряженность физических полей, мощность дозовых нагрузок, концентрация химичес-ких элементов. Для каждого фактора определяют нижнюю и верхнюю границы, за пределами которых жизнь становится невозможной.
Влияние на человека биологических факторов среды обитания ныне сводится к ограниченному набору видов. Основное внимание наука уделяет так на-зываемым синантропным животным (от греч. syn – вместе и anthropos – чело-век) и патогенным микроорганизмам. Синантропизация – адаптация организмов к обитанию вблизи человека, в том числе в населенных пунктах и жилищах. Виды-синантропы могут являться переносчиками опасных для человека болезней. К примеру, голуби переносят возбудителей орнитоза и, вполне вероятно, птичьего гриппа.
Согласно точки зрения академика А.С. Спирина, патогенные микроорганизмы представляют реальную угрозу для современного мира: “Не поддерживая определенный уровень исследований…, Россия вынуждена будет отказаться от высоких биотехнологий, а также окажется беспомощной по целому ряду ситуаций… И, естественно, Россия не сможет защититься от биологического оружия, создание которого стало вполне реальным. Бактерии и вирусы – распространители инфекционных заболеваний типа сибирской язвы – это уже устаревшая технология. <Сейчас> разрабатываются инфекционные гены с новыми способами их доставки в организм человека”.
Известно, что наследуемые признаки передаются от организма к организ-му с помощью дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК, которая может быть выделена в чистом виде. ДНК хранится в клеточном ядре и способна воспроизводить копии химически родственного полимера – рибонуклеиновой кислоты, или РНК, контролирующей синтез клеточных белков. Каждый белок или их комплекс отвечает в организме за свой признак:
Днк рнк белок признак.
Например, окраска волос и кожи определяется пигментом меланин. Его синтез контролирует белок тирозиноксидаза. Мутации белка ведут к появлению альбиносов.
Участок ДНК, кодирующий синтез одной из РНК, именуется геном. Ины-ми словами, ген – “это просто отрезок непрерывной ДНК”. Сам ген имеет слож-ную структуру. Совокупность генов определяет геном организма. В ДНК человека и млекопитающих насчитывается около 100 тысяч генов.
Неклеточные частицы, состоящие из ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку, называются вирусами (от лат. virus – яд). Вирусы считают одними из самых мелких биологических частиц. Характерная их форма – палочковидная либо сферическая; размеры – от 20 до 3000 и более нм; экологическая роль – внутриклеточный паразитизм (рис. 6.1). Вирусы бактерий известны как бактериофаги. Вирусы переносят в живую клетку чужеродную генетическую информацию: перебрасывается либо чужеродная ДНК, либо РНК, которые запускают синтез вирусных белков. Результатом этого является клеточная болезнь.
Рисунок 6.1 – Заражение бактерии фагом
Поскольку ген – это химическое вещество, его можно выделить в чистом виде или искусственно синтезировать, а затем ввести в организм.
Существует три основных типа генных воздействий: введение чужеродного гена природного происхождения, приводящее к изменению свойств организма; модификация гена in vitro с заданной целью с последующим его введением в организм; избирательная активация гена извне или адресное его разрушение.
Первое введение чужеродного гена, сказавшееся на свойствах организма, выполнили английские ученые в 1944 году еще до открытия структуры ДНК. В последствии оказалось, что добавленный в клетку генетический материал далеко не всегда размножается автономно. В ряде случаев он интегрируется в геном клетки и далее всю жизнь воспроизводится вместе с ним. Этот механизм обеспечивает искусственную доставку вирусных инфекций в организм человека.
Современная наука располагает набором методов, позволяющих выделять и направленно модифицировать гены различных организмов. Так, ген можно раз-резать, а полученные фрагменты – скомбинировать в требуемой последовательности либо соединить отдельные гены в один. Предложены методы химического синтеза качественно новых генов, а также введения в ген локальных изменений, влияющих на его свойства. Возможно клонировать разнообразные варианты генов, в том числе содержащих “ошибки”. Затем эти “ошибки” перейдут в новый организм.
Так, бельгийцы производят генетически модифицированную капусту, устойчивую к гербицидам. Поле с такой капустой можно обрабатывать любыми гербицидами: сорняки погибают, а капуста растет. Проблема лишь в том, что капуста, устойчивая к ядам, сама способна стать сорняком. Тогда потребуются новые средства для борьбы с самой капустой.
Генные биотехнологии находят все более широкое применение в медицине и в технике.
Академик А.С. Спирин подчеркивает, что технологически развитые страны неуклонно продвигаются к победе над многими болезнями. Поэтому отсутствие в России генной диагностики и терапии заболеваний ведет к генетичес-кой деградации и вымиранию населения, что является прямой угрозой национальной безопасности страны. Необходимо готовится и к появлению новых заболеваний и патогенных агентов.
Непредсказуемо возникшие или вышедшие из-под контроля искусственные биологические агенты, эффективно поражающие человека, животных и растения, в случае сознательного их использования рассматриваются как биологическое оружие. Возможность применения биологического оружия в локальных военных конфликтах и террористических актах явилась поводом для подготовки аналитическая записка для Президента РФ еще в 1993 году.
На сегодняшний день основным видом биологического оружия признают вирус антракса, или сибирской язвы. Боевое вещество представляет собой тончайший порошок кремового цвета, который разносится ветром на многие километры. Вирус поражает внутренние органы человека, особенно легкие. Инкубационный период длится до 6 суток. Затем возникают проблемы с дыханием, а через сутки наступает смерть.
Во время военного конфликта, известного как “Буря в пустыне”, США обвинили Ирак в массовом производстве антракса. В настоящее время вакцина-ции против антракса подвергаются все военнослужащие США, а на биологические исследования расходуется треть научного бюджета Америки.
В конце ХХ века были описаны так называемые медленные нейротропные инфекции, для которых характерен длительный – до нескольких лет – латентный период и хроническое течение болезни. Заболевания, подобные губчатому энцефалиту или “коровьему бешенству”, в основном поражают центральную нервную систему млекопитающих и ранее считались наследственными. Однако, эксперименты выявили наличие подвижных генетических элементов в качестве механизма передачи инфекции. Эти элементы, имеющие еще более простое строение по сравнению с вирусами, получили название прионов.
Вспышка губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота в Европе считается своеобразным натурным экспериментом по применению неизвестного биологического оружия. Предлагавшийся массовый забой коров только Англии обошелся бы в 20 млрд фунтов стерлингов.
Серьезное внимание привлекают к себе разновидности вируса гепатита, которые обозначают первыми буквами латинского алфавита. В настоящее время проблема гепатитов приобрела глобальное значение. По темпам роста заболевание намного опережает СПИД. По данным Всемирной организации здравоохранения, вирусом гепатита В инфицирована треть населения Земли. Ежегодно им заболевает около 50 млн человек и умирает 2 млн. В РФ насчитывается от 3 до 5 млн носителей вирусов гепатитов В и С. За последние 10 лет заболеваемость среди молодежи выросла в 2,5 раза. На половине территории страны динамика заболеваемости гепатитами совпадает с динамикой распространения наркомании. У 75 % больных гепатит С протекает без всяких симптомов. Ежегодные экономические потери от этих вирусов превышают 2 млрд рублей (2001). Резко снизить заболеваемость позволяет вакцинация населения. Однако, против наиболее опасного гепатита С вакцины пока не создано.
Возможность распространения вирусов гепатита через питьевую воду и продукты питания делает их весьма опасным биологическим оружием. А.С. Спи-ри отмечает, что существующая в стране система водоподготовки неэффективна в отношении наиболее устойчивых разновидностей этих вирусов.
Существует группа латентных, или “спящих”, вирусов, которые длитель-ное время (часто всю жизнь) существуют в тканях растения, животного или человека, не вызывая видимых паталогий. И только факторы внешнего воздействия – облучение или интоксикация организма, инфекция или нервное потрясение – способны вызвать эпидемические вспышки. Официальное завершение ра-бот по расшифровке генома человека1 и достижения генной инженерии позволяют целенаправленно модифицировать “спящие” вирусы и создавать из них “молекулярные мины”, срабатывающие в организме в заданный момент. “В <человеке имеются> …не только вирусы, но и отдельные генетические элемен-ты, которые достаточно активировать, чтобы они превратились как бы в вирусы.”
Ныне вполне реален синтез в необходимых количествах участков генома, отвечающих в организме за воспроизводство белков с любыми свойствами, в том числе токсинов и регуляторов биохимических реакций.
К особо опасным относят токсины, вырабатываемые сине-зелеными водорослями. Установлено, что в результате загрязнения биосферы некоторые разновидности водорослей подверглись мутациям. Выделяемые из них токсины эффективно разрушают имунную систему человека. В результате организм оказывается доступным для большинства инфекций, включая гепатиты и СПИД. При этом токсины весьма стабильны: кипячение, хлорирование и другие способы водоподготовки не приводит к их разрушению.
Опасность биологического оружия связана также с возможностью его скры-того применения. Импортирование страной большого количества продовольствия и медикаментов позволяет практически бесконтрольно использовать вирусы с заданными патогенными свойствами.
Таким образом, критическое значение в современном мире приобретает сохранение эффективных систем контроля качества пищевых продуктов. Реше-ние проблемы продовольственной безопасности осложняется тем, в ХХ века в популяциях сельскохозяйственных растений широкое распространение получи-ли токсинообразующие грибы. Заражая растения, грибы на 50 % снижают уро-жай и загрязняют продукцию ядами, опасными для человека. Это резко ухудша-ет потребительские качества продукции и угрожает продовольственной безопас-ности любой страны.
Главная опасность т.н. фитотоксинов заключается в их генотоксичности и канцерогенности. Согласно данным ВНИИ биологической защиты растений, в России ежегодный ущерб достигает 500 млн рублей, а в годы массового распро-странения грибов он увеличивается до 1,5 млрд (2001). По данным ФАО, гло-бальные потери продукции растениеводства составляют $ 16 млрд/год, а еще десятилетие назад – $ 2 млрд/год.
Ныне выявлено свыше 350 видов токсиногенных грибов. К примеру, гриб альтернария ежегодно поражает более 60 % зерна, а образуемые ею токсины даже не тестируются: в РФ не существует системы государственного целевого мониторинга загрязненности зерна и продуктов его переработки.
Наиболее опасны виды рода Fusarium, которыми поражаются сорта всех злаковых культур, культивируемых в РФ. В южных регионах ими заражено 50 % кукурузы. На одном растении могут развиваться несколько видов грибов. Выделяемые ими яды генотоксичны и вызвают рак пищеварительных органов. Ученых тревожит, что эволюцию токсичности грибов заметно ускорила “зеленая революция”. Синтезу ядов способствует и гумидное потепление. Одновременно появляются грибы, способные развиваться в широком интервале температур и устойчивые к засухе.
В настоящее время эффективных способов борьбы с загрязнением сельско-хозяйственной продукции еще не предложено. Основную нагрузку несет свое- временная санитарно-гигиеническая оценка токсичности пищевых продуктов. Методы контроля совершенствуются в рамках четырех международных про-грамм, в которых Россия участия не принимает.
В теории рост фитотоксичности грибов – это естественный механизм, на-правленный на противодействие монокультуре и увеличение видового разно-образия. Поэтому проблему можно представить как очередной кризис общест-венного развития, обусловленный расширением ресурсной базы.
Таким образом, на границе веков угрозы экологического происхождения лидируют в системе факторов, дестабилизирующих мировое сообщество1. В ка-честве наиболее значимых для РФ угроз рассматриваются и негативные эколо-гические последствия техногенных катастроф.
Экологический центр МО РФ определяет техногенную экологическую ка-тастрофу как экстремальную ситуацию, возникшую в процессе производст-венной, хозяйственной, военной или иного вида общественной деятельности. Речь идет о вызванных человеком бедствиях, имеющих длительный, масштаб-ный и часто необратимый эффект воздействия на общество и окружающую при-родную среду. Отдельно выделяют природно-техногенные аномалии, ведущие к постепенной деградации природной среды, в том числе снижение биоразнооб-разия и нормативного качества природных сред, химическое и радиационного загрязнение, климатические изменения.
К природным экологическим катастрофам относят геологические и гео-физические явления, имеющие характер стихийных бедствий: землетрясения, моретрясения и цунами, извержения вулканов, склоновые процессы, смерчи, ураганы, молнии, засухи, пожары. К этой же группе относят и внезапные вспы-шки численности вредителей леса и сельскохозяйственных культур, например, саранчи.
Техногенные экологические катастрофы делятся на непредумышленные2 (например, в результате аварий на экологически опасных объектах: АЭС, ГЭС, хранилищах ГСМ, складах боеприпасов) и специально генерированные. Послед-ние могут возникать в результате войн и локальных конфликтов, а также тер-рористических или диверсионных актов с экологическими последствиями, то есть экологического терроризма.
Ныне все военные конфликты имеют экологические последствия. Речь идет о непосредственном воздействии на компоненты биосферы с целью сни-жения боеспособности вооруженных сил и/или разрушения экономического по-тенциала страны. Собственно экологическая война отличается реализацией спе-циальных мероприятий, направленных на тотальное уничтожение природной среды либо отдельных экосистем с тем, чтобы максимально облегчить выпол-нение оперативно-тактических задач на территории противника.
В последние годы внимание к исследованиям, нацеленным на разработку методов и средств воздействия на окружающую природную среду с военными целями, резко возрасло. При этом существует понимание, что экологические войны и экологический терроризм являются самыми опасными угрозами техно-генного происхождения.
Примером уничтожения природной среды в военных целях служит кон-фликт в Индокитае в 1962-1975 годах. Здесь впервые была предпринята попыт-ка полного разрушения среды обитания человека. Воздействие велось с помощью относительно недорогих пестицидов – фитотоксикантов, избирательно уничто-жавших отдельные виды растений. При этом учитывался и опыт предыдущих войн, когда тропическая растительность эффективно скрывала военные объек-ты и служила главным источником ресурсов. Цель операции состояла в генери-ровании широкомасштабной техногенной экологической катастрофы в резуль-тате поражения тропических экосистем.
В экологических войнах применяются не только средства, специально со-зданные для уничтожения окружающей природной среды, но и системы воору-жений, изначально имевшие другое предназначение.
В 1977 году по инициативе СССР Генеральная Ассамблея ООН приняла Конвенцию о запрещении использования во враждебных целях средств воздей-ствия на окружающую природную среду. Однако, геополитические реалии совре-менного мира не позволяют делать в этом отношении оптимистичных прогно-зов…