Новое Средневековье или трансгенное преобразование природы?

Может быть, можно хотя бы затормозить деградацию биосферы? Например, замедлением развития или вообще остановкой глобальной экспансии постиндустриального общества потребления? Добровольным согласием золотого миллиарда на самоограничение? Может быть, единственный выход - запретить развитие наук и технологий, ускоряющих промышленность за счет сжигания в топке прогресса не возобновляемых ресурсов планеты? И закрыть университеты, образование ограничить колледжами по подготовке специалистов в области коневодства, экологически чистого и безотходного натурального хозяйства и мануфактур, производящих добротные деревянные велосипеды?

Реально заставить пойти на это может только глобальная катастрофа таких масштабов, которая необратимо нарушит функционирование мировой экономики. В худшем случае. беда придет незаметно и постепенно. Но пока завсегдатаи Римского клуба безуспешно ищут все новые и новые разумные слова, чтобы убедить неразумное человечество остановиться у последней черты (5), трансгенная биотехнология упорно работает над решением этих проблем. Уже около 10 лет ведется создание новых организмов, предназначенных для генетической модификации биосферы. В первую очередь, более экономичных и более экологичных сельскохозяйственных растений, посевы которых должны привести к уменьшению внесения в среду вредных для нее химикатов. Наиболее яркий и уже успешно внедренный в практику пример - трансгенные инсектицидные растения. В своем геноме они несут ген из бактерии Bacillus thuringienesis, поражающей насекомых, вредителей кукурузы (кукурузный стеблевой мотылек), картофеля (колорадский жук) и хлопка. Бактериальный инсектицидный токсин, синтезируемый трансгенным растением, для человека и животных абсолютно безвреден, что доказано как многолетними специальными биомедицинскими испытаниями, так и десятилетиями практики применения этого токсина в виде распыляемого микробного препарата для борьбы с вредными насекомыми во многих странах мира (в том числе, и в СССР).

Трансгенные экосистемы:

радужные надежды и мрачные пророчества.

Инсектицидные трансгенные растения сами уничтожат вредных насекомых и в применении химических инсектицидов (пестицидов) практически не. нуждаются Если не принимать мер химической борьбы с вредителями кукурузы, то только в США это приведет у потерям в 1 млрд долл ежегодно. Общий экономический эффект только от производства трансгенного хлопчатника в 1998 г. составил 92 млн долл.

Подсчитано, что применение инсектицидных трансгенных растений может повысить чистый доход на 35% по сравнению с производством традиционных растений.. Это даст прибыль примерно в 668 млн долл в год и приведет к снижению применения химических инсектицидов почти на 50 млн т в год, что в свою очередь, позволит сэкономить средства, затрачиваемые на охрану окружающей среды, в размере 632 млн долл в год. Более того, это снизит количество заболеваний, вызванных прямо или косвенно химическими инсектицидами и даст экономию средств, идущих на здравоохранение, в размере 37 млн долл в год. В целом, согласно этим оптимистическим прогнозам, в США экономический эффект трансгенных растений может составить около 1,34 млрд долл в год.

Следующий тип более экологичных трансгенных растений – устойчивые к фитопатогенам: в частности, фитопатогенным грибкам, к вирусам и др. Их массовое применение должно привести к значительному уменьшению внесения в агроэкосистемы химических фунгицидов и ядохимикатов.

Еще один тип экологичных трансгенных растений - толерантные к стрессам окружающей среды. Они способны расти в тех суровых условиях, в которых не трансгенные растения не живут. На засоленных почвах, при заморозках или при засухе. Некоторые из таких растений способны не только произрастать на загрязненных почвах, но и очищать их загрязнителей (фиторемедиация).

Трансгенные эфиромасличные растения перспективны для использования в качестве альтернативных источников энергоносителей и смазочных материалов, быстро растущие трансгенные деревья – перспективный источник «возобновляемого» топлива. И это не отдаленные перспективы. За последние 15 лет прошли полевые испытания 25 000 разных трансгенных культур, из которых: 40% - устойчивы к фитопатогенам, 25 % - устойчивы к гербицидам, 25% - устойчивы к вредным насекомым. Производственные посевы трансгенных растений уже занимают большие площади и процесс их расширения нарастает. В США их площади - 35,7 млн га, в Аргентине – 11,8 млн га, в Китае – 1,5 млн га. Общие площади под трансгенными растениями в мире в 2001 г - 52,5 млн га, а их прирост – 19% в год. За последние 12 лет в США было выращено 3.5 триллиона трансгенных растений и только в 1999-2000 г г - более двух триллионов.

При этом, как утверждается, не было зарегистрировано ни одного случая возникновения серьезных медико-биологических последствий их производства и использования. В большой степени такой положительный результат был получен потому, что все трансгенные растения, которые предназначены для массовых посевов, обязательно проходят предварительную оценку на безопасность.

Государственные разрешения на крупномасштабные посевы трансгенных растений выдаются уполномоченными на то правительственными ведомствами после анализа результатов оценки потенциальных токсикологических и экологических рисков, связанных с их выращиванием и с применением продуктов, из них полученных Оценка рисков, связанных с трансгенными растениями – это комплексный, длительный и дорогостоящий процесс.

Согласно практике, принятой в США и в некоторых других индустриальных странах среди потенциальных рисков для окружающей среды, которые должны быть оценены экспериментально, основными являются следующие:

- вероятность того, станет ли трансгенное растение сорняком или окажется инвазивным в природных экосистемах, (ивазивность – способность вытеснять природные организмы из естественных мест их обитания) ,

- вероятность того, будут ли трансгены переноситься от трансгенных растений к природным сородичам и приобретут ли их гибридные потомки свойства сорняков и/или инвазивности

- вероятность того, трансгенное растение причинит вред другим культурным и полезным растениям,

- вероятность того, что трансгенные растения (или продукты из них полученные) будут отрицательно влиять на не целевые организмы, включая человека, (целевые организмы – вредители сельского хозяйства),

- вероятность того, что трансгенное растение будет отрицательно влиять на биоразнообразие экосисистем (6).

В целом, полагается, что трансгенное сельское хозяйство будет не только более экономичным, но и более экологичным и более дружественным для окружающей среды, чем традиционное, основанное на массовом применении химических средств защиты растений.

Однако наиболее радикальный и одновременно, наиболее рискованный путь изменения эволюции биосферы – это генетическая модификация ее микроорганизмов. Их часто называют «невидимым большинством» нашей планеты. Именно они, невидимые невооруженным глазом, и обеспечивают основные превращения веществ в важнейших биогеохимических циклах биосферы. Количество микробов в биосфере составляет астрономическую величину - 4-6 х 10 ³⁰ клеток или 3,5 – 5,5 х 10 ¹⁷ г органического углерода, а скорость продукции всех микроорганизмов планеты – 1,7 х 10 ³⁰ клеток в год (7)..

Основные проекты, направленные на создание трансгенных микроорганизмов, предназначенных для улучшения биосферы, это создание новых микроорганизмов: 1) удаляющих из загрязненных почв и вод токсичные вещества (загрязнители окружающей среды) путем их расщепления до углекислого газа и воды; 2) активно поглощающих из атмосферы углекислый газ и снижающих тем самым парниковый эффект; 3) повышающих продуктивность планктона мирового океана за счет улучшенных биосинтезов собственной биомассы; 4) аккумулирующих влагу из атмосферы и превращающих пустыни в плодородные земли (8,9)..

Однако насчет перспектив массовых интродукций трансгенных микроорганизмов в биосферу существуют не только оптимистические надежды, но и пессимистические опасения. Полагается, во-первых, что после того, как трансгенные микробы будут выпущены в окружающую среду, процесс их размножения и дальнейшей эволюции станет неконтролируемым, в особенности, из-за интенсивного переноса генов (в том числе и трансгенов) между генетическими модифицированными микробами и всеми остальными. Что из этого может получиться – предсказать принципиально невозможно. Во-вторых, при разложении трансгенными микробами загрязнителей (например, нефтепродуктов и остатков пестицидов и гербицидов) могут образовываться (что уже показано в экспериментах) соединения - продукты не полной деградации загрязнителей, более опасные, чем исходные вредные вещества. В третьих, к настоящему времени, науке известно только около 5% всех видов действительно существующих в биосфере микроорганизмов, как будут происходить экологические взаимодействия между этими, еще неизвестными и часто дремлющими микробами и трансгенными прогнозировать практически невозможно (10,11).

Из-за этой экологической неопределенности и не прогнозируемости массовый выпуск в биосферу трансгенных микроорганизмов повсеместно запрещен. Пока. Но лабораторные исследования и мало масштабные полевые испытания трансгенных микробов продолжаются. Поскольку, похоже, что это самая эффективная и единственная возможность остановить деградацию биосферы, не остановив развития цивилизации. Или самый быстрый путь к трансгенному хаосу?

В общем, сегодня перед человечеством Сцилла необратимой деградации биосферы и Харибда потенциальной опасности трансгенных экосистем, предназначаемых для ее спасения. Можно ли решиться на риск пройти между ними? Чтобы принять это решения сегодня, нужно знать, к чему оно приведет завтра.

“

Выживать – значить уметь реагировать на изменившуюся ситуацию, значит уметь ее предсказывать. В 2001 году журнал Science опубликовал статью, написанную семнадцатью авторами которую, наверное, можно считать манифестом Нового Дивного Мира. Ее название: «Экологические прогнозы: возникающий императив» (12). Императив этот – категорический. Время райской беззаботности давно закончилось. Без прогнозирования экологических изменений, уже невозможно принимать рациональные решения практически ни в одной области деятельности человека. Под экологическим прогнозированием понимается процесс предсказания: 1) состояния экосистемы, 2) того, как данная экосистема используется (ecosystem services), 3) состояния природных ресурсов. При этом должны быть точно обозначены и охарактеризованы все факторы неопределенности. И все это должно быть увязано с определенными сценариями: 1) климатических условий, 2) динамики и объемов землепользования, 3) изменений численности населения, 4) развития технологий, 5) экономической активности. При этом пространственные масштабы таких прогнозов должны быть иерархическими, от местных до континентальных и так далее - до глобального. Горизонт времени – 50 лет.(12).

Разумеется, в построении таких прогнозов существует много трудностей, как практических (необходимость адекватного мониторинга текущих состояний окружающей среды, удовлетворяющего нуждам математического моделирования), так и чисто научных. Решение этих задач предполагает создание иерархической сети учреждений, которые по международно согласованым методикам проводили бы мониторинг окружающей среды, прогнозировали бы ее изменения и вырабатывали бы рекомендации по воздействию на нее с целью достижения желаемых результатов. Особо следует указать, на принципиальные трудности, с которыми сталкивается прогнозирование поведения экосистем, основанное на математическом моделировании их пространственно-временной динамики или на анализе временных рядов, полученных в ходе наблюдений (экспериментов). Обычно такая динамика хорошо прогнозируется только на сравнительно коротких временах, ограниченных так называемым горизонтом предсказуемости. В ряду множества факторов, ограничивающих время предсказуемого поведения, особенно существенными являются локальная неустойчивость экосистемы и бифуркации в ходе её эволюции (бифуркация - не однозначная реакция системы на незначительное изменение одного из ее параметров). В целом, методы теории нелинейных процессов позволяют производить оценку горизонта предсказуемости и исследовать его зависимость от параметров исследуемых экосистем (13)...

И, надо надеяться, уже недалеко то время, когда уровень развития методов экологического прогнозирования позволит разумно управлять биосферой маленького космического корабля под названием «Планета Земля». И многое в этом деле будет зависеть не столько от структуры управления кораблем, но от слаженных действий всего экипажа. Который, разумеется, должен пройти строгий отбор. Естественный или искусственный?