Биологическое загрязнение

Биологическое и "генетическое" загрязнение

Биологическое загрязнение является относительно новым понятием, оно введено в экологическую практику в начале 80-х годов (1982 год). Биологическим загрязнением называют привнесение в среду и размножение в ней нежелательных для человека организмов, а также проникновение (естественное или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства видов организмов, чуждых дан­ным экосистемам.¹

Термин получает все более широкое распространение, хотя до сих пор нет исследований, обобщающих данные по биологическому загрязнению.

Понятие "биологическое загрязнение" следует отличать от понятия "за­грязнение биологических объектов". В случае биологического загрязнения ''загрязнителем" являются способные к воспроизводству организмы, вплоть до вирусов. Биологическое загрязнение является следствием антропогенного воздействия на окружающую среду, но не естественных причин.

Один из видов биологического загрязнения - выбросы предприятий биологического (микробиологического) синтеза. Производственные мощ­ности этой отрасли современной биотехнологии, особенно в фармакологи­ческой промышленности, постоянно растут. Многие лекарственные пре­параты, например, антибиотики, вакцины, получают с помощью микроор­ганизмов путем микробиологического синтеза. В состав выбросов и сбро­сов со сточными водами фармакологических заводов входят микробные клетки и их фрагменты, питательная среда для микроорганизмов.

Мониторинг загрязнения и контроль выбросов биологических загрязнителей налажен пока слабо. Сравнительно недавно в России установлены регламенты на концентрации в окружающей среде продуктов микро­биологического синтеза и штаммы-продуценты микроорганизмов. Например, ПДК для воздуха рабочей зоны составляют для продуцента кор­мового белка Candida tropicalis Apx.2/8 1000 кл/мл (в состоянии аэрозо­ля), для белковых продуктов хорошо известных в быту дрожжей Sascharomyces cerevisea - 0,5 мг/м³ в расчете на белок.

Масштабы этого вида загрязнения могут быть весьма велики, так же как и его негативные эффекты на здоровье человека. Яркой иллюстраци­ей является ситуация с производством искусственного белка из кормовых дрожжей (Candida tropicalis), растущих на углеводородах, в России в 70 -: 80-х гг. XX века. Производство имело большие масштабы: было создано 8 крупных и около 100 мелких предприятий, выпускающих более, 1,5 млн. т в год белково-витаминного концентрата (БВК). В результате" произошло сильное загрязнение окружающей среды в районах расположения заводов, которое вызвало резкое увеличение заболеваемости насенения бронхиальной астмой, снижение общей иммунологической реак­тивности, особенно у детей.

С этим связаны события вокруг завода в г. Кириши. На террито­рии г. Кириши в 1988 году выпало с осадками не менее 2 т БВК, и в ре­зультате загрязнения многие жители стали инвалидами. Сходная ситуа­ция сложилась и в других городах, где были размещены заводы (в Ангар­ске, Уфе, Ленинграде, Горьком). Сообщалось также о падеже скота, в рацион которого входил БВК. Массовые протесты населения в бывшем СССР, а также опыт европейских стран заставили в конце 1988 года за­крыть заводы и перепрофилировать их. По масштабам загрязнения, по оценке лондонской газеты Тардиан", ситуация в г. Кириши была самым значительным экологическим бедствием со времен Чернобыля.

Производство искусственного белка, столь необходимого в животно­водстве в связи с дефицитом белка в рационе, из углеводородов нефти было очень заманчивой идеей. К ней пришли некоторые европейские страны еще в начале XX века. В Германии в период первой Мировой войны были предприняты попытки промышленного культивирования одноклеточных организмов, способных к росту на углеводородсодержащих сре­дах с целью получения белка для потребления людьми и животными.

В конце 50-х годов эту идею интенсивно разрабатывала компания "Бритиш петролеум", в начале 70-х годов - ряд промышленных групп европейских стран и Япония. В качестве субстрата использовались парафины, метанол, этанол.

Однако к моменту закрытия производства БВК в СССР почти все ев­ропейские страны уже прекратили производство аналогичных искусст­венных белков. Причиной отказа от этого производства была не только опасность загрязнения окружающей среды, но и неэффективность и даже вредность продукта для скота. Животные теряли в весе, болели; при гис­тологическом исследовании в тканях были явно выражены дистрофиче­ские нарушения. Идея человечества решить продовольственную пробле­му путем "выращивания" кормовых дрожжей на органических соедине­ниях потерпела неудачу. И важной причиной отказа от него явилось биологическое загрязнение. Сейчас искусственный белок производят в основном из природных растительных продуктов, в частности, сои.

Отдаленные последствия биологического загрязнения слабо или поч­ти не изучены. В связи с биологическим загрязнением нельзя не упомянуть о бакте­риологическом оружии. Несмотря на международные запреты (Конвенция по биологическому оружию 1972 года), в разных концах света возникают сообщения, в той или иной степени связанные с его производством.

После событий 11сентября 2001 года, когда самолет-камикадзе вре­зался в американские небоскребы, появился новый термин - "биотерро­ризм". После этих событий начались вспышки сибирской язвы в США, связанные с применением бактериологического оружия. Согласно мне­нию одного из специалистов-микробиологов Кена Алибека (до 1992 года работал в бывшем СССР), целью биотерроризма является; не столько массовое уничтожение людей, сколько создание хаоса в экономике и политической жизни у противника.

Опасность бактериологического оружия обусловлена тем, что его можно получить в обстановке полной секретности, в маленьких лабора­ториях. Опасность его заключается также в трудности обнаружения, в способности микроорганизмов длительное время сохранять активность, т. е. способность вызывать заболевания. В норвежском городке Трондхейм в запасниках музея в течение 80 лет хранилось бактериологическое оружие времен 1-й Мировой войны (возбудитель сибирской язвы - Antrax). Оно попало в музей в 1917 году после ареста шведского барона фон Росена, который должен был выполнить диверсионное задание - отравить всех лошадей и оленей в Англии. Самое удивительное то, что микробы оказа­лись живыми.

К концу XX века встал вопрос о биологической опасности, связанной с развитием генной инженерии и ее успехами в сельском хозяйстве. Риск так называемого "генетического" загрязнения окружающей среды - этого сравнительно нового вида биологического загрязнения - становится все более реальным. Начало создания механизма безопасности в отношении генной инже­нерии следует отнести к середине 70-х годов XX бека. В 1975 году на; конференции в г. Асиломар (США, штат Калифорния) были впервые высказаны опасения, что искусственно созданный микроорганизм, попав во внешнюю среду, может вызвать эпидемию неизвестной болезни, с которой людям трудно будет справиться. Возможность случайного вы­броса организмов, произведенных с помощью генной инженерии, суще­ствует всегда. Экологическая оценка последствий такого выброса весьма затруднительна, поскольку свойства новых микроорганизмов неизвестны. Кроме того, необходимость биологических испытаний генетически изме­ненных микроорганизмов заставляет проводить соответствующие экспе­рименты, т. е. осуществлять "намеренный выброс". Такие эксперименты часто блокируются природоохранными органами, однако они проводятся в обстановке секретности (главным образом по коммерческим причинам), поэтому контроль за этими экспериментами затруднен. Случаев проникновения в окружающую среду новых бактерий пока не было. Од­нако опасность исследовании заключается и в том, что действие извест­ных возбудителей заболеваний можно многократно усилить с помощью генно-инженерных методов, при этом можно получить такие штаммы микроорганизмов, которые устойчивы ко всем известным антибиотикам. Недавно появилось сообщение австралийских исследователей о том, что ими случайно был получен опасный вирус эктомерии, обладающий очень высокой вирулентностью. Теоретически можно усилить патоген­ные свойства микроорганизмов-возбудителей многих болезней.

Следует отметить, что не только опасные болезни, но и нарушение равновесия в природных экосистемах могут вызвать организмы, полу­ченные с помощью генно-инженерной биотехнологии.

В России в 1996 году принят закон о государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности. С 1997 года в РФ работает Межве­домственная комиссия по проблемам генно-инженерной деятельности.

Проблема генетического загрязнения обсуждается также в связи с поте­рей биоразнообразия. Проблема биоразнообразия имеет генно-инженерные аспекты, среди которых можно выделить:

• перенос генетической информации от домашних форм к диким;

• генетический обмен между дикими видами и подвидами, в т. ч. риск генетического загрязнения генофонда редких и исчезающих видов;

• генетические и экологические последствия преднамеренной и не­преднамеренной интродукции животных и растений.

Следствием манипуляций с геном может быть генетическая эрозия - по­теря существующего генофонда. В XXI веке может стать актуальным риск загрязнения природного генофонда продуктами генной инженерии, по­лученными, в частности, на основе генома млекопитающих.

Наибольшему риску генетического загрязнения подвержены редкие и исчезающие виды, популяции которых находятся на стадии деградации. Межвидовая гибридизация и гибридизация между подвидами – явление широко распространенное. Изменение условий обитания может прово­цировать гибридизацию. Угроза гибридизации характерна для регионов с антропогенно трансформированной средой и нарушениями популяционных механизмов регуляции численности.

Самостоятельную проблему с серьезными социально-этическими ас­пектами представляет собой вмешательство в геном человека. С расшиф­ровкой генома человека в 2000 году (в исследованиях участвовали десятки лабораторий Англии, Франции, Японии, США, России) человечество вхо­дит в новую фазу своего развития, где предсказать все возможные сцена­рии невозможно. В некоторых прогнозах они выглядят фантастическими, например, в результате достижений генной инженерии можно будет кло­нировать гениев или правителей. Может появиться "улучшенная" разно­видность людей, которые будут обладать феноменальными способностя­ми и небывалой продолжительностью жизни. Появление суперчеловека приведет к сложнейшим политическим проблемам, так как большинство населения Земли, не прошедшее генно-инженерную обработку, станет "людьми второго сорта".

Многие считают, что, несмотря на всевозможные запреты, остановить научный прогресс в области этих исследований невозможно: рано или поздно такие попытки будут сделаны.

В XXI веке может стать актуальной микробиологическая опасность в сфере космической деятельности. Реальной угрозой развития заболева­ний, не известных ранее, может стать целый комплекс факторов: непред­сказуемость поведения микроорганизмов внутри космического корабля (а они присутствуют повсеместно и могут мутировать в космосе), воз­можность попадания новых видов микроорганизмов при замене экипа­жей, ослабление иммунитета у человека в условиях невесомости и др