Жизнь в новое время

ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОД ЗЕМЛИ

Куда смотрит мир

Леса планеты в опасности

В то время как население мира активно обсуждает, употреблять ему в пищу трансгенные продукты или нет, ученые решили обратить свое внимание на более нейтральную и «безобидную» отрасль. Исследования в области генной инженерии могут быть сильно ограничены или даже запрещены в сфере пищевой промышленности, однако позиции генетики становятся сильными в непродовольственном секторе, в том числе и в лесной промышленности.

История и география

Первое генетически модифицированное (ГМ) дерево было получено в 1987 году; ограниченные эксперименты продолжались на протяжении следующих 10 лет. Между 1988 и 1998 годами было проведено по меньшей мере 116 полевых испытаний ГМ деревьев. Почти все эти деревья использовались целлюлозно-бумажной промышленностью.

Известно, что в Северной Америке и Европе исследования ГМ организмов контролируются по большей части правительством и научными сообществами, в то время как в странах Латинской Америки, Африки и Юго-Восточной Азии исследования были отданы на откуп частному сектору. Все это уже привело к тому, что в последние годы резко увеличилось количество коммерческих плантаций, и оно продолжает расти. Похоже, что эта тенденция постепенно распространяется по всему миру. Судя по всему, разработка коммерческих ГМ-плантаций начнется в Индонезии, Чили и, возможно, Бразилии. Себестоимость продукции на юге ниже, поскольку там более теплый климат, а значит более длительный вегетативный период, а также сравнительно низкая стоимость земли и дешевая рабочая сила. В большинстве стран южного полушария к продуктам питания предъявляются лишь минимальные экологические требования, либо не предъявляются вообще.

Все указывает на то, что биотехнология в ближайшее время укрепит свои позиции в мировой экономике. Хотя представители лесной промышленности и обещают, что под плантации трансгенных деревьев будут использоваться только малоплодородные ненужные земли, в действительности известно, что эти посадки вытесняют естественные леса. В большинстве случаев леса просто вырубают, чтобы освободить место для плантаций. Происходит и выжигание лесов для очистки земли сельскохозяйственного назначения. (Так, миллионы гектаров естественных лесов уничтожены в конце 90-х годов XX века в Индонезии под пальмовые плантации.) Также известны намерения корпораций устроить коммерческие плантации ГМ культур на сельскохозяйственных землях, как это случилось на юго-востоке Мексики. Аргумент о том, что ГМ-плантации смогут уменьшить нагрузку на естественные леса, в частности, тропические, не состоятелен, так как на таких плантациях выращивают в основном деревья для целлюлозно-бумажной промышленности, а не твердые породы древесины, такие как красное дерево или тисс, которые продолжают вырубать на мебель и пр.

Опасность и безопасность

Пиарщики от генной инженерии (ГИ) и биотехнологии продолжают утверждать, что все рассказы об опасностях современной ГИ – не более, чем мифы, что ГИ ничем не отличается от использовавшихся ранее методов селекции растений и животных, только результатов с помощью ГМ разработок можно достичь значительно быстрее. На самом деле генная инженерия способна таким образом изменить исходный организм, как это никогда не могло бы произойти в природе. Ведь с ее помощью происходит не скрещивание особей одного или близких видов, как в селекции, а в генетический аппарат пересаживается чужеродный ген совсем другого вида, далеко не родственного организма: например, в растение помещается ген из генетического аппарата бактерии или в насекомое – из рыбы. Последствия же таких изменений по большей части неизвестны и непредсказуемы. Генетическая структура настолько сложна, что любые рукотворные изменения в ней могут привести к непредсказуемым и нежелательным побочным последствиям. Включение нового гена может иметь неожиданное влияние на остальные гены клетки. В некоторых случаях это будет заметно сразу, в других - лишь через несколько поколений. Попыткам создания живых организмов с новыми свойствами с помощью ГИ присущ целый ряд нерешенных проблем. Зачастую статьи в научно-популярных изданиях упрощают, преуменьшают сложность структуры генетического аппарата, часто сравнивая гены с «выключателями», убеждая, что любой признак может быть по желанию просто «включен» или «выключен» соответствующим геном. Но с десятками тысяч генов сложного организма, в том числе и дерева, это сделать, не затрагивая при этом побочные и неучтенные связи, очень сложно, если не невозможно (один ген часто отвечает более чем за один признак и один признак может быть выражен несколькими или сотней генов). Когда чужеродные гены вводятся в ДНК клетки, они находятся уже не в том окружении, в котором были изначально, а значит, и вести себя могут по-другому. К тому же дополнительный, чужеродный ген ведет к нестабильности всего генетического аппарата клетки. В последующих поколениях таких организмов этот ген может переместиться в другое место, изменяя признак, за который он отвечает.

Деревья – сложные организмы. Недавно были получены данные о том, что некоторые деревья, подвергшись воздействию гусениц, выпускают химические соединения, предупреждающие соседние деревья. Последние изменяют химическую структуру листьев и больше не представляют интереса для вредителей. Как ГИ повлияет на эти и другие малоизученные свойства? Генетические манипуляции с деревьями могут преследовать как одну цель (например, прекращение цветения для более быстрого роста), так и несколько изменений в комплексе (изменение структуры древесины, определение формы, размера и расстояния между ветвями). Масштабные посадки вытесняют естественные леса, заполняя их экологическую нишу. Но при этом они не могут выполнять их функции: служить водоразделом, поддерживать биоразнообразие, служить для местных жителей источником пищи, древесины и лекарственных растений. Потеря биологического разнообразия лесов уже сейчас очень важная проблема. ГМ леса, как правило, окружены естественными лесами. Пыльца и семенной материал деревьев могут перемещаться на очень большие расстояния. (Например, пыльца и семена трансгенных тополя и сосны была найдена на расстоянии более 600 километров). В этом случае очень велик риск перекрестного опыления трансгенных растений с нормальными и передача им тех или иных признаков. Подобное генетическое загрязнение может привести к тому, что ГМ деревья вытеснят родственную им естественную разновидность. В обычных лесах плодородность почвы определяется естественными процессами гниения и разложения. С ГМ плантациями и тут могут возникнуть проблемы. Животные, грибы и бактерии, участвующие в разложении древесины, могут не воспринимать вещества, содержащиеся в опавших листьях, ветках или оставшейся древесине трансгенных деревьев. Гербициды и инсектициды, которыми будут обрабатывать ГМ деревья для борьбы с вредителями, также отрицательно действуют на организмы, перерабатывающие органику. Соответственно органические остатки не будут перерабатываться в почву. А значит, почва не будет обогащаться органическими веществами. Учитывая такие свойства ГМ деревьев как убыстренный рост, который требует, соответственно, большего количества воды и минеральных ресурсов из почвы, земля, на которой выращиваются трансгенные лесные культуры, будет истощена за 3-4 цикла их роста, что потребует большого количества химических удобрений.

Есть много сходных проблем при применении биотехнологии в сельском хозяйстве и в лесной промышленности, но много и различий. Так, в промышленные деревья внедряется ген, резко снижающий выработку деревьями лигнина - компонента, из-за которого древесину крайне сложно перерабатывать в бумагу. Это вещество придает древесине прочность и является компонентом механизма защиты дерева от внешних воздействий: ветра, дождя, вредителей. Однако в целлюлозно-бумажной промышленности лигнин, особенно содержащийся хвойных деревьях, является нежелательным компонентом, а его удаление из древесных волокон дорогостоящий и с точки зрения окружающей среды опасный процесс.

Генетическая модификация позволила получить тополя с крайне малым содержанием лигнина. Такие растения выгодны коммерчески, поскольку удешевляют процесс переработки. Однако для окружающей среды это изменение крайне неблагоприятно. Ослабляются защитные механизмы дерева, и оно не может противостоять вредителям, а значит, будет мучить его большим количеством пестицидов. Низкое содержание лигнина также ускоряет гниение дерева, изменяет состав почвы, что также ведет к повышенному использованию удобрений. Также существует опасность попадания таких генов в дикие разновидности деревьев, что приведет к деградации естественных лесов. Еще одно желательное для промышленности свойство – быстрый рост деревьев. На это направлены наибольшие усилия биотехнологов лесной промышленности.

Как правило, 15-30% энергии используется растением для воспроизведения репродуктивных органов: цветов, шишек и плодов. Их устранение освободило бы дополнительную энергию для роста дерева. Полевые испытания показали, что такие трансгенные тополя растут в четыре раза быстрее традиционных хвойных деревьев с мягкой древесиной, которые используются для газетной бумаги. В действительности ГМ деревья, измененные для быстрого роста, требуют больше воды и минеральных веществ из почвы. А это в долгосрочной перспективе приведет к деградации почвы, изменению водного режима территории посадки плантаций. Есть также риск, что быстрорастущая трансгенная разновидность дерева может стать агрессивным сорняком и нарушить естественную экосистему леса. Гербицидоустойчивые зерновые культуры уже растут во многих странах по всему миру, и ученые теперь исследуют, может ли такое свойство быть придано и деревьям. Как и с сельскохозяйственными зерновыми культурами, исследования главным образом концентрируются вокруг комплексных гербицидов типа раундап. Основная выгода такой устойчивости к гербицидам состоит якобы в снижении затрат на борьбу с сорняками у лесопользователей. Но практика использования таких культур в сельском хозяйстве США показывает обратное - приходится применять все больше и больше гербицидов из-за приспособления к ним следующих поколений сорных растений.

Одна из главных задач сторонников применения ГИ в лесах – получение однородной продукции. Естественный лес как сырье очень разнороден. А неоднородность продукта снижает его коммерческую стоимость. С промышленной точки зрения плантации имеют преимущество, поскольку предполагают получение большого количества однородной древесины. Получение ее естественным путем потребовало бы много финансовых затрат и усилий. Мечта лесопромышленников - сторонников генной инженерии - получить однородные деревья с заранее запрограммированной структурой, с возможностью генетически определять их размер, форму, интервалы, через которые располагаются ветви. Это было бы очень коммерчески выгодно. Но пока, хотя исследования возможности получения таких деревьев с помощью генной инженерии ведутся уже давно, реальных путей для таких генетических манипуляций не найдено, и не известно о каких-либо полевых испытаниях подобных трансгенов.

Сейчас внимание общественности в основном приковано к ГИ в сельском хозяйстве, однако за этим может пройти незамеченным уничтожение естественных лесов и повсеместное распространение ГМ плантаций. Этого ни в коем случае нельзя допустить, потому что последствия для окружающей среды, с которыми столкнуться наши потомки, будут уже необратимыми.

Времена меняются, это уже ни для кого не секрет. Астрологи, прорицатели, древнеславянские источники, некоторые научные данные - все говорят о наступающем переходе человечества и планеты Земля на новую ступень своего развития. И наша задача - подготовить землю и быть самим готовыми к этому переходу.