История генной инженерии берёт своё начало в 1973 году. Именно тогда американский биохимик Пол Берг получил рекомбинантную ДНК из двух вирусов, включённых в клетку бактерии. Правда, отец генной инженерии быстро понял: выход из-под контроля кишечной палочки, в которую был искусственно пересажен онкогенный вирус, может привести к катастрофическим последствиям!
История генной инженерии берёт своё начало в 1973 году. Именно тогда американский биохимик Пол Берг получил рекомбинантную ДНК из двух вирусов, включённых в клетку бактерии. Правда, отец генной инженерии быстро понял: выход из-под контроля кишечной палочки, в которую был искусственно пересажен онкогенный вирус, может привести к катастрофическим последствиям! Самое интересное, что, совершив открытие, он незамедлительно обратился с открытым письмом к учёным. В нём Пол Берг призвал своих коллег не проводить опыты с рекомбинантными ДНК.
В XXI веке вмешательство человека в генетику растений приобретает угрожающие масштабы
Ящик Пандоры уже открыт
Впрочем, было уже поздно: американец открыл ящик Пандоры, что дало зелёный свет экспериментам с различными живыми организмами. Им стали давать различные названия: «генно-модифицированные», «трансгенетические», «рекомбинантные» и даже «химерные». Трансгенные технологии начали стремительно «метастазировать», проникая в разные отрасли экономики, в том числе в сельское хозяйство. Так, в 1992 году в Китае приступили к выращиванию табака, устойчивого к насекомым. А в 1994 году американская компания Monsanto зарегистрировала первый трансгенный помидор. Он не боялся транспортировок, дозревал в помещении и на протяжении полугода сохранял презентабельный вид. Так началось массовое производство ГМ-продуктов питания.
С тех пор прошло почти чуть более 25 лет, и что мы знаем о генно-инженерных технологиях? Известно ли нам, кто стоит за ними – учёные, фанатически преданные научному прогрессу, или дельцы, жаждущие быстрой и гарантированной наживы? Можем ли мы быть уверены в полной безопасности трансгенных продуктов питания? Готовы ли мы сознательно угощать ими своих детей и внуков?
Чтобы лучше понять суть проблемы, попробуем разобраться в терминологии.
Сегодня под термином «ГМО» подразумевают организмы, которые получены применением методов генной инженерии и содержат гены других видов, родов и даже классов. Для придания новых свойств трансгенному организму, в геном исходного организма встраивают гены другого вида или рода, их фрагменты или, поочередно, целые комбинации генов из других таксонов.
Александр Прянишников – селекционер зерновых культур, д. с.-х. н., член-корреспондент РАН, директор департамента селекции и семеноводства АО «Щёлково Агрохим» – обращает наше внимание на то, что основным импульсом к созданию трансгенных продуктов стало стремление отдельных компаний к развитию и внедрению в растениеводство так называемых инновационных технологий.
И напоминает, что первыми на рынке появились технологии выращивания сортов и гибридов, устойчивых к гербициду сплошного действия «Раундап». Механизм следующий: у бактерии, имеющей резистентность к данному гербициду, берётся определённый ген. Он вводится в геном культурных растений определённого вида, формируя тем самым устойчивость к «Раундапу».
Что касается технологий, формирующих резистентность к насекомым-вредителям, то они сопряжены с введением в геном растения гена Bt (из бактерии Bacillus thuringiensis). Он отвечает за продукцию энтомоцидного белка, токсичного для насекомых. Кстати, в настоящее время данный токсин используется в сельском хозяйстве в качестве обычного инсектицида.
Аналогично обстоят дела с формированием устойчивости к вирусам. Она достигается посредством внедрения гена вируса, что делает растения менее уязвимыми к болезням.
По следам Мюнхаузена
На вопрос, является ли создание ГМО научной технологией, Виктор Драгавцев – специалист в области генетики и селекции сельскохозяйственных растений, д. б. н., профессор, академик РАН – отвечает категорически: «Нет!» Аргументируя свою позицию, он обращается к важнейшему критерию науки: точному прогнозированию результатов той или иной технологии. Но в случае с ГМО данный критерий не выдерживается:
– Неизвестно, на какую хромосому «сядет» трансген. Возможно, он попадет между генами организма-хозяина, но, вероятнее всего, «врежется» внутрь какого-то гена. Этот ген миллионы лет сохранялся у данного вида, а теперь он будет «сломан» трансгеном. Кроме того, неизвестно, какие именно гены окажутся его «соседями». А ведь именно от этого (эффект положения) зависит проявление трансгена в фенотипе растения, – говорит ученый.
Виктор Драгавцев – специалист в области генетики и селекции сельскохозяйственных растений, д. б. н., профессор, академик РАН.
Кроме того, Виктор Драгавцев уверен: само понятие «генная инженерия» не соответствует действительности:
– Инженеры, конструирующие, к примеру, самолёт-истребитель, при креплении деталей используют конкретные отверстия, болты и гайки. Что же делают так называемые генные инженеры? Они обстреливают клетку частицами золота или вольфрамас «прилепленным» к ним трансгеном. Но неизвестно, куда конкретно попадёт выстрел. Таким образом, генная инженерия больше похожа на историю барона Мюнхаузена. Известно, что за неимением картечи он зарядил ружье вишнёвыми косточками и выстрелил в оленя. А через три года встретил в лесу того же оленя, на спине которого выросло вишнёвое дерево, – проводит литературную аналогию академик РАН.
Как не подсесть на трансгенную «иглу»
За те 29 лет, что миновали после регистрации первого генно-модифицированного растения, многое изменилось. В том числе произошёл взрывной рост использования трансгенных семян во всём мире. К 2020 году, согласно данным ресурса Genetic Literacy Project, опыт возделывания ГМ-растений имелся уже у 41 страны со всех континентов (разумеется, кроме Антарктиды). Однако со временем часть этих государств – Германия, Франция, Швеция, Польша, Чехия, Румыния, Украина, Болгария, Словакия, Египет, Иран, Куба, Буркина-Фасо – по различным причинам отказалась от выращивания ГМ-культур И на сегодняшний день только шесть стран — США, Канада, Бразилия, Аргентина, Индия и Китай – возделывают примерно 90% всех мировых посевных площадей биотехнологических культур. Согласно последним данным, опубликованным в 2020 году, площадь высевания ГМ-культур в мире составляет 190,4 млн га.
Россия занимает уникальное место в этой инфографике. Колоссальная территория с таким же колоссальным экономическим потенциалом в плане ГМ-семян, совершенно не «освоенная» транснациональными корпорациями… Можно только предполагать, какой «костью в горле» является для них закон, запрещающий выращивание и разведение ГМ-растений и животных на территории страны! Если барьеры падут, Россия станет настоящей золотой жилой для компаний, продвигающих генную инженерию. Другой вопрос: какую цену за это заплатим мы, подсев на «иглу» генно-модифицированных технологий? Наши эксперты перечисляют риски, которые может нести с собой трансгенное растениеводство.
Аргументы против
Салис Каракотов – генеральный директор компании «Щёлково Агрохим», академик РАН, д. х. н. – призывает с огромной осторожностью относиться к любым проявлениям генной инженерии:
– ГМО – не новый вид селекции, а новый бизнес химических компаний. И дешёвая генно-модифицированная соя поступает в нашу страну в больших объёмах, – констатирует Салис Добаевич. – Соя, кукуруза, подсолнечник… Это далеко не полный список культур, в селекции которых оттачиваются трансгенные технологии. Пожалуй, каждый из нас хоть раз слышал о генетически модифицированном картофеле, который «гуляет» по стране. Для него актуальна уже двойная модификация: устойчивость к конкретному гербициду, а также к колорадскому жуку, который погибает после первого же укуса ГМ-растения. Страшно представить, что попадает в организм человека и каким может быть накопительный эффект от регулярного потребления такого картофеля в пищу…
Салис Каракотов – генеральный директор «Щёлково Агрохим», д. х. н., академик РАН – выступает против внедрения ГМ-технологий в производственный процесс.
По словам академика, несовершенство метода трансформации генов подтверждено учеными. В качестве примера он привел опыты, проведенные в нашей стране. Согласно им, у третьего поколения крыс, постоянно употреблявших в пищу генетически модифицированную сою, резко снижались репродуктивные функции.
Опыты, поставленные на лабораторных животных, подтвердили опасность трансгенных продуктов.
Среди прочего, что влечёт за собой эта противоречивая технология, – аккумуляция специфических гербицидов в почве. Это вызывает серьёзные нарушения в биоценозе, последствия которых сложно предугадать.
– Мы знаем, что хорошее не бывает дешёвым. Так почему же генно-модифицированная соя, которая поступает в Россию из-за рубежа, значительно дешевле отечественной, полученной по традиционным технологиям? – задаётся вопросом Салис Каракотов. – Неслучайно Китай закупает для пищевых целей только традиционную сою. Кроме того, большинство европейских стран также запрещает выращивание ГМО.
На сегодняшний день в ГМ-технологиях сохраняется много белых пятен. По словам Салиса Каракотова, компания «Щёлково Агрохим» придерживается методов традиционной селекции сельскохозяйственных культур, работая над лучшими генетическими образцами, а также буквы закона. Напомним, его интерпретация гласит: генно-модифицированные организмы не должны выходить в открытое пространство через посевы и последующую переработку выращенной продукции.
Ловушка от транснационалов
Сторонники ГМ-технологий утверждают, что они позволяют добиваться существенного роста урожайности сельхозкультур. Но Виктор Драгавцев не согласен с этой точкой зрения. Он напоминает, что признаки продуктивности определяются десятками и даже сотнями генов – полигенами. Однако генные инженеры могут работать только с единичными, «большими» генами.
С другой стороны, наш собеседник согласен, что выращивание ГМ-растений может быть экономически эффективным. Яркий тому пример – трансгенные соя, хлопчатник и кукуруза. «Но какой ценой достигается эта эффективность?» – задаёт академик РАН риторический вопрос. Поле заливается гербицидом – «родственником» гербицида Agent Orange, которым авиация США поливала джунгли Вьетнама для уничтожения местных патриотов. После чего высевается трансгенная соя, устойчивая к действующему веществу гербицида. Да, в первые три года хозяйство может получить мощный экономический эффект. Но затем сорняки начинают вырабатывать резистентность к гербициду. Это приводит к возникновению более устойчивых форм, которые перестают погибать от внесения гербицида. В таком случае фермеры вынуждены увеличивать расход препарата, тратя колоссальные деньги.
В качестве трагического примера того, к чему может привести внедрение ГМ-технологий в производственный сельскохозяйственный процесс, Виктор Драгавцев привёл события, произошедшие в Индии. Всего за 10 лет известная мировая корпорация, занимающаяся развитием и продвижением ГМО, получила контроль над 95% индийского рынка семян трансгенного хлопчатника. Монополия не привела ни к чему хорошему: цены на семена и гербицид для обработки данной культуры достигли несоразмерных высот! Именно с этим событием до сих пор связывают самоубийство 40 тысяч индийских фермеров-хлопководов.
В Индии стремительное распространение ГМ-технологий привело к разорению и самоубийству 40 тысяч фермеров.
В 2012 году авторы американского недельного журнала Boulder Weekly сравнили трагедию, случившуюся в Индии, с сюжетом известной сказки «Джек и бобовый стебель». Её главный герой продаёт всё, что у него есть – одну корову, за горсть волшебных бобов. И если в случае с Джеком это рискованное решение оказывается оправданным (он встречается с великаном, побеждает его и возвращается домой к счастливой матери), то индийским фермерам повезло куда меньше. «Чудесные» хлопковые семена, которые они использовали в надежде получить рекордные урожаи, загнали их в долги. А встреча с «великаном» – транснациональной корпорацией, поставлявшей им ГМ-технологии, – обернулась банкротством и гибелью.
Жить здо́рово… без ГМО
Помимо экономической кабалы, в которой оказываются хозяйства, перешедшие на ГМ-«рельсы», эта технология несёт с собой и иные риски. Одним из главных негативных моментов генной инженерии Александр Прянишников называет прямое воздействие ГМО на здоровье человека. Оно может выражаться в следующем:
-
подавление иммунитета, развитие аллергии и метаболических расстройств, вызванных прямым воздействием трансгенных белков;
-
развитие различных патологий, связанных с появлением новых белков или ядовитых для человека продуктов метаболизма;
-
развитие устойчивости к антибиотикам;
-
патологии здоровья, связанные со скоплением в организме человека гербицидов;
-
снижение поступления в организм важных элементов;
-
отдалённые канцерогенный и мутагенный эффекты.
Для многих потребителей знак «без ГМО» является определенным знаком качества и безопасности.
Многие научные исследования, которые проводились как российскими, так и иностранными учёными, говорят как минимум о неоднозначности применения ГМ-технологий. В качестве примера приведём данные, опубликованные в 1999 году в авторитетном научном журнале Lancet. Её авторы – Стэнли Ивен и Арпад Пуштай, сотрудники отделения патологии Абердинского университета (Великобритания). В своей работе они исследовали возможное воздействие ГМ-продуктов на слизистую оболочку млекопитающих (в данном случае – крыс).
Для подопытных животных было разработано два рациона: с использованием обычного картофеля и ГМ-картофеля, содержащего ген подснежника и устойчивого к насекомым-вредителям и нематодам. Авторы выяснили, что рацион питания крыс, содержащий ГМ-продукт, способствовал неконтролируемому разрастанию ткани слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Это наблюдение можно расценивать как фактор риска развития опухолей.
Когда Арпад Пуштай рассказал о результатах исследований в телевизионной передаче, это вызвало эффект разорвавшейся бомбы. Последовали публичные дебаты, а на шотландских учёных обрушился шквал критики. Однако некоторые СМИ всё же признали, что публикация научной работы Ивена и Пуштая сформировала среду для более глубокого изучения темы и новых научных дискуссий.
В России изучением безопасности ГМО с 2004 года занимается Некоммерческая организация Общенациональная Ассоциация генетической безопасности (ОАГБ). Она сотрудничает как с российскими, так и международными учёными. За годы работы эксперты Ассоциации оказали заметное влияние на развитие в России общественной дискуссии о безопасности биотехнологий и ГМО, действуя с позиций принципа предосторожности. Ассоциация выступала с открытыми письмами к Президенту России, проводила пикеты и всероссийский сбор подписей «За Россию без ГМО». Все для того чтобы не допустить прохождения «точки невозврата»!
Как сообщает директор Ассоциации, председатель Комиссии по экологии и охране окружающей среды Общественной палаты РФ Елена Шаройкина, ряд независимых научных исследований, которые проходили в России и других странах мира, говорят о наличии серьезных рисков для здоровья млекопитающих, употребляющих в пищу ГМО.
Среди них – развитие онкологии, бесплодия, дистрофии внутренних органов, угнетение иммунной̆ системы и другие.
- В частности, эксперимент на хомячках, проведенный на грант ОАГБ в Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, выявил у лабораторных животных, которые питались кормом с добавлением ГМ-сои, отставание в развитии и росте, а также уменьшение числа детенышей̆ в помёте вплоть до их полного отсутствия у второго поколения. То есть, третье поколение – «внуки» подопытных животных – просто не родились, – рассказывает Елена Шаройкина.
Но ответить, что же именно запустило такую тревожную реакцию у животных, ученые не смогли: исследование нужно было продолжать, а для этого требовалось серьезное финансирование. У некоммерческой организации таких средств нет, тем более их нет у научных институтов. А бизнес не спешит финансировать подобные изыскания, поскольку не видит в них коммерческой выгоды.
В прошлом году ОАГБ выпустила книгу «Энциклопедия ГМО: мифы и правда», которая была впервые издана на русском языке. Книга содержит подробный анализ всех существующих рецензируемых научных исследований по изучению безопасности ГМО. Цель ее издания – помочь читателям, уставшим от несистемной, недостоверной и популистской информации о ГМО, транслируемой в СМИ и интернете, разобраться в реальной ситуации, которая сложилась вокруг современных биотехнологий.
- Несколько лет назад ОАГБ объединила учёных из России, Великобритании, США, Китая, Италии, Германии и других стран, чтобы совместно разработать протокол полноценного всестороннего научного исследования по изучению безопасности ГМО для здоровья млекопитающих. Он позволил бы ответить на многие вопросы. Но представьте себе, бюджет на проведение исследования по оценке безопасности всего лишь одной ГМ-культуры составляет 20млн долларов! Только в России сегодня зарегистрировано и разрешено использовать при производстве продуктов питания 27 ГМ-линий: 15 – кукурузы, 10 – сои, по одной – риса и сахарной свеклы. Чтобы оценить их безопасность, требуется 540млн долларов. За более чем 25 лет коммерциализации ГМ-культур никто и никогда не проводил независимых от корпораций исследований в таком масштабе. К сожалению, нам тогда не удалось привлечь независимое финансирование на проведение такого эксперимента. А ведь у него был потенциал расставить все точки над i и свести на нет все споры...
Ряд российских и зарубежных ученых продолжают настаивать на том, что процесс генетической модификации может вызывать непредсказуемые изменения в организме растения и как следствие оказывать влияние на свойства продуктов, которые производят из ГМ-культур, и этот вопрос требует глубокого изучения, - резюмирует Елена Шаройкина.
Согласно наблюдениям учёных, ГМО влияет не только на состояние здоровья человека, но и на окружающую среду в целом. Александр Прянишников выделяет такое явление, как ауткроссинг – горизонтальный перенос продуктов генетических изменений внутри вида, а также их «дрейф» в живой природе. Проще говоря, ауткроссинг заключается в миграции генов из трансгенных растений в традиционные культуры, и, что очень опасно, в сорную растительность. А сорняки, устойчивые к гербицидам, могут легко разрушить растениеводство любой страны.
– Известны случаи, когда генно-модифицированные культуры, одобренные для использования в кормопроизводстве или в промышленных целях, в небольших количествах обнаруживались в продуктах, предназначенных для употребления в пищу человеком, – утверждает Александр Прянишников. И вновь мы возвращаемся к вопросам продовольственной безопасности здоровья человека…
Кроме того, ГМ-растения оказывают негативное влияние на почвенную биоту. Это было обнаружено «благодаря» трансгенной кукурузе. По словам Салиса Каракотова, растительные остатки, сохранившиеся в поле после её уборки, привели к гибели полезных микроорганизмов. Кроме того, в отличие от растительных остатков, полученных в результате выращивания обычной кукурузы, они хуже поддавались деструкции. А ведь эффективная утилизация растительной массы, оставшейся после уборки, является важным вкладом в повышение плодородия почвы! Но выращивание ГМ-растений может этому воспрепятствовать, приводя к ещё большей деградации почвенных ресурсов.
«Геномные ножницы»: поколение химер 2.0
Между прочим, разработчики ГМ-технологий тоже не стоят на месте. И несколько лет назад мировой общественности представили технологию редактирования генома CRISPR/Cas9 (геномное редактирование).
Изначально система представляла собой своеобразный генетический «антивирус». Он находил следы вирусной ДНК в геноме микроба и вырезал её. Отсюда – ещё одно название технологии: «геномные ножницы». В своей работе учёные перепрограммировали эту систему так, чтобы она вырезала не только вирусную, но и любую другую ДНК. Как результат, человек может изменять генетический код, а вместе с ним – свойства, признаки и способности живых организмов.
В США уже существует несколько десятков видов растений с отредактированным геномом, важное место среди которых занимают сельскохозяйственные злаковые и бобовые культуры. Полученные продукты теперь называют «ГМО 2.0», то есть «химерные организмы второго поколения».
Таким образом, в нашем словаре наравне с генным инженером появляется новый термин «геномный редактор»:
– Геномные редакторы кричат, что геномное редактирование – это не генная инженерия. Но 25 июля 2018 года Европейский суд в Люксембурге постановил, что организмы, изменённые с помощью методики CRISPR/Cas9, подпадают под понятие ГМО, – утверждает Виктор Драгавцев.
Изучать: нельзя продавать!
О том, что технология генного редактирования изучена ещё меньше, чем генная инженерия, следует помнить всякий раз, когда на горизонте появляются инновационные «блага цивилизации». Яркий тому пример – история с хорошо известным во всём мире инсектицидом ДДТ. Миновали десятилетия его активного использования, пока учёные не доказали его способность накапливаться в живых организмах и воде, вызывая токсические проявления. И сейчас ДДТ запрещен во всем мире. Это закреплено Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях 2001 года.
Современная селекция и агрохимия позволяют добиваться высоких, качественных и безопасных урожаев без использования недоказанных технологий.
Опыт человечества говорит о том, что всё малоизученное и не подтвердившее своей стопроцентной безопасности не должно попадать в массовое производство и реализацию. Об этом следует помнить, говоря о событиях минувшей осени, когда в России был зарегистрирован первый гибрид сахарной свёклы, устойчивый к конкретному гербициду. Его получили путём мутации ацетолактатсинтетазы – энзима, чувствительного к традиционным гербицидам. И существует мнение, что сделано это методом геномного редактирования.
Специалисты селекционно-генетического центра «СоюзСемСвёкла» проанализировали информацию из патента, выданного на этот гибрид, и пришли к выводу, что доказать факт генетического редактирования (если таковое имело место) на сегодняшний день практически невозможно. Хотя почва для сомнений имеется благодатная. Тем более что получение растений-мутантов сахарной свёклы, устойчивых к гербицидам на основе ингибитора ALS, с помощью отбора протопластов на селективной среде – это сложнейшая работа. Она предполагает отбор среди сотен тысяч и даже миллионов растений-кандидатов!
Как бы то ни было, аграрии, которые начнут приобретать семена гербицидоустойчивой сахарной свёклы, попадут в серьёзнейшую зависимость. Во-первых, от импортной селекции, во-вторых – от гербицида, к которому она демонстрирует устойчивость.
– Любые попытки искусственного вмешательства человека в изменение геномной структуры растений как посредством ГМ-технологий, так и методами геномного редактирования чреваты для всей цивилизации. Понятно, что одно поколение человечества может не ощутить негативных последствий. Но при систематическом использовании нас могут ожидать последствия, необратимые как для среды обитания, так и для самого человека, ставшего на путь создания искусственного бытия, – говорит Александр Прянишников.
Дороги, которые мы выбираем
Когда наши эксперты говорят о рисках, сопутствующих ГМ-технологиям, они не призывают устраивать «охоту на ведьм». Наука обязана двигаться вперёд, но делать это нужно планомерно, ответственно, без резких скачков и неоправданных рисков.
– Не делая определённых шагов в данном направлении, мы не сможем постигнуть объективную реальность эволюции человечества. Но делать это необходимо на экспериментальном, лабораторном, обязательно – режимном уровне. И наоборот: ставить опыты над цивилизацией просто неуместно. Кстати, ситуация с пандемией нового коронавируса COVID-19 является ярким примером безграмотности в хозяйственной деятельности человечества. Как, впрочем, и другие проблемы планетарного масштаба: глобальное потепление и снижение толщины озонового слоя, – предупреждает Александр Прянишников.
Что касается способов повышения урожайности сельскохозяйственных культур, то существуют иные – эффективные, но при этом безопасные – методы работы. Ещё в прошлом столетии академик РАН Александр Баев, чьи основные работы были посвящены биотехнологии, генетике и молекулярной биологии, писал о генной инженерии как о слишком непредсказуемом, опасном, но при этом не особо нужном для сельского хозяйства подходе.
Генетические эксперименты с сельскохозяйственными культурами могут иметь отдаленные во времени, но очень серьезные последствия.
– Сегодня мы имеем новые селекционные технологии, которые за счёт управления взаимодействием «генотип – среда» могут поднимать урожаи на 70-90% без участия всякой генной инженерии, – ссылается на слова своего коллеги Виктор Драгавцев.
В частности, он заявляет: уровни продуктивности и урожайности растений определяются не генами количественного признака (КП), а эффектом взаимодействия «генотип – среда» (ВГС):
– Сейчас многие государства выделяют огромные суммы на развитие геномики, протеомики и трансгеноза. Но ни в одном НИИ пока нет лаборатории, разрабатывающей тему «Расшифровка механизмов ВГС и создание методов прогноза ВГС для выведения новых урожайных сортов растений». Между тем самый мощный вклад в эколого-генетическое повышение урожаев могут обеспечить только эти эффекты. Если сорт озимой пшеницы Безостая 1 вырастить под Москвой, то он даст чуть больше 10 ц/га. Зато на Кубани он легко даёт до 100 ц/га. То есть ВГС способно повысить урожай почти на 1000%.
Шведский сорт яровой пшеницы Ранг, испытанный в Тюменской и Омской областях в 60-х годах прошлого века, обогнал стандартные сорта по урожайности на 25-30% и был тут же районирован. Эвкалипт из Австралии, привезённый в Уругвай, ускорил свой рост более чем в два раза. На Сахалине реализуется гигантизм кормовых трав: если в Европе они по колено, то на полуострове скрывают всадника с лошадью. Всё это эффекты ВГС, без малейшего вмешательства генной инженерии, – говорит Виктор Драгавцев.
Выбор – за нами!
Уровень современных «классических» технологий, симбиоз селекции и агрохимии позволяет добиваться высочайших результатов без использования спорных ГМ-технологий. И наоборот: поиск более лёгких путей может стать короткой дорогой в никуда. Об этом говорил и доктор Дон М. Хубер – профессор патологии растений Университета Пердью (США), известный в мире специалист в вопросах борьбы с заболеваниями растений и эффективности фунгицидов против их возбудителей. В одной из своих работ он писал: «Безответственное применение масштабного эксперимента с глифосатом и ГМ-культурами в том виде, в каком оно рекламируется на коммерческой основе, является скорее глобальным экоцидом*, чем выгодой для общества. Будущие историки, оглядываясь на наше время, напишут не о том, сколько килограммов пестицидов мы произвели, а о том, как мы были готовы пожертвовать нашими детьми и подвергнуть опасности будущие поколения ради масштабного эксперимента, который мы называем генной инженерией и который основан на невыполненных обещаниях и ущербной науке, просто чтобы принести пользу коммерческому предприятию».
* Экоцид – массовое уничтожение растительного или животного мира, отравление атмосферы или водных ресурсов, а также совершение иных действий, способных вызвать экологическую катастрофу.
Betaren Agro №1, 2021
15.02.2021 0
Мы часто воспринимаем науку как мир точных формул и гениальных мужчин, которые совершают великие открытия. Но стоило мне заглянуть в биологическую лабораторию «Щёлково Агрохим», и эта картинка рассыпалась.
Не менее великими задачами здесь занимаются умные, тонкие, обаятельные женщины. Именно они ставят эксперименты, исследуют новые молекулы и ищут лекарства от болезней растений. Давайте заглянем в разные подразделения лаборатории и познакомимся с теми, кто здесь работает!
Научно-исследовательскую работу в «Щёлково Агрохим» возглавляет директор по науке, к. х. н. Елена Желтова. По словам руководителя, с первых дней создания в 1998 году научный центр «Щелково Агрохим» выбрал путь поиска новых подходов в разработке средств защиты растений и успешно развивается в этом направлении, подтверждая свои нетрадиционные подходы в создании новых препаратов не только получением патентов на изобретения, которых уже более 120, не только признанием международного сообщества: «Щелково Агрохим» является номинантом международной премии IHS Markit's Crop Science Awards, называемой сельскохозяйственным Оскаром, но и, что неизмеримо важнее, практическим подтверждением правильности научных разработок выбором, которые сделали потребители продукции компании.
Задачи, поставленные перед научным центром, многогранны, главная из которых – создание новых препаратов.
Елена Желтова - директор по науке, к. х. н.: «При создании ХСЗР важно не только выбрать наиболее эффективные для решения конкретной задачи действующие вещества, не только найти их синергетическое соотношение. Не менее важно обеспечить их максимально результативную доставку к целевому объекту, то есть выбрать препаративную форму. Именно решение этой триединой задачи и обеспечивает создание нового эффективного препарата».
Значимой частью научного центра «Щёлково Агрохим» стала биологическая лаборатория, которая была создана около 20 лет назад. По словам руководителя лаборатории, к. б. н. Киры Божко, главная задача её сотрудников – сравнительные испытания, отбор действующих веществ и новых препаративных форм с целью совершенствования линейки средств защиты растений.
По словам руководителя биологической лаборатории «Щёлково Агрохим», к. б. н. Киры Божко, лаборатория была создана в 2007 году для проведения гербицидного и фунгицидного скрининга – выполнения работ по сравнительным испытаниям и отбору действующих веществ, новых и старых препаративных форм с целью совершенствования линейки средств защиты растений.
Царство грибов
В одной из лабораторий, которые мы намерены посетить, царствуют коллекции фитопатогенных грибов. Оглядываюсь: на столах пипетки, чашки Петри, боксы с растениями – просо, цветущий рапс, сахарная свёкла. Нас встречают научные сотрудники отдела биологических исследований Александра Скачкова и Марина Башкатова.
«Наша лаборатория участвует в первых этапах скрининга и отбора действующих веществ, отвечает за их оценку и отбор готовых препаратов. Химики разрабатывают и передают нам на испытания массу новых комбинаций веществ и препаративных форм, что предполагает очень большое количество опытов, в том числе с растениями», – рассказывает Александра Скачкова.
«В представленной коллекции собрано более 200 фитопатогенных грибов, – продолжает она. – Объектом исследования являются грибы и некоторые другие возбудители заболеваний. Наши задачи – быстро проверить образцы, отсеять бесперспективное и выделить то, что заслуживает детального изучения. Как правило, сначала мы выращиваем гриб, который для этой цели пересеваем на питательные среды (чашки Петри с агаром). Это может быть Fusarium, Botrytis, Rhizoctonia, Phytophthora, Colletotrichum и другие».
Ещё одно направление работы – анализ образцов растений методом влажных камер. Метод идеально подходит для искусственного заражения растений заболеваниями в контролируемых условиях для последующей оценки эффективности защиты от инфекции.
«На поверхность листа наносится капля суспензии спор и через определённое время фиксируется результат. К примеру, нут чаще всего поражается грибными болезнями – это фузариозное увядание, аскохитоз, серая гниль. Для сахарной свёклы актуальны как листовые болезни – церкоспороз, мучнистая роса, так и корневые гнили – кагатная гниль, фузариоз».
На вопрос, не скучная ли это работа, Александра смеётся: «Что вы! Каждый новый день не похож на предыдущий. При этом у нас даже хватает времени на хобби. Я – микробиолог по образованию, но всегда увлекалась жуками. Теперь мы не только выращиваем грибы и растения, но и ведём коллекцию насекомых. Смотрите, здесь у нас мучной хрущак и жук зофобас. Это кормовые насекомые, у которых несложный цикл размножения. Мы изучаем их биологию и отрабатываем методику. А вот здесь живут богомол и палочники…».
Александра Скачкова, научный сотрудник отдела биологических исследований: «Наши задачи – быстро проверить образцы, отсеять бесперспективное и выделить то, что заслуживает детального изучения. Как правило, сначала мы выращиваем гриб, который для этой цели пересеваем на питательные среды»
Скрининг и предпосевной анализ
Научный сотрудник группы фитоэкспертизы и молекулярных методов диагностики Марина Башкатова отвечает за создание и систематизацию коллекции, насчитывающей около 200 штаммов микроорганизмов. «Деятельность нашего подразделения сосредоточена на комплексной диагностике инфекционных заболеваний растений и мониторинге фитопатогенной нагрузки. Спектр поступающего материала включает как семенной материал, так и образцы вегетативных органов растений», – говорит она.
Основная задача – выделение чистой культуры возбудителя из исследуемого субстрата с его последующей идентификацией. В данном процессе: посев на питательные среды, выделение изолированных колоний, пересев для накопления биомассы и подтверждение видовой принадлежности патогена (при необходимости), с помощью молекулярно-генетических методов. Цикл работ характеризуется высокой трудоёмкостью (в одной чашке может быть до 10 различных патогенов) и продолжительностью, что обусловлено необходимостью соблюдения временных параметров роста микроорганизмов.
«По запросу клиентов перед сезоном мы проводим целевые исследования для оценки общей фитосанитарной обстановки в хранилище или на поле, – продолжает Марина. – К примеру, в конце февраля к нам обратились производители картофеля за фитопатологической экспертизой семян и выявлением клубневых инфекций. К нам регулярно обращаются клиенты с просьбой провести фитоэкспертизу семян зерновых. Это крайне разумные мероприятия, которые можно только приветствовать. Данные фитоэкспертизы позволяют спрогнозировать вероятность заболеваний на ранних этапах развития культуры (корневые гнили, плесневение семян, «чёрная ножка») и подобрать наиболее эффективный фунгицидный протравитель, чтобы подготовиться к конкретным угрозам, а не действовать вслепую».
Лаборатория также оказывает консультационную поддержку в области химической защиты. «Например, недавно проводились исследования листового аппарата растений манго и кофейного дерева (Coffea arabica), привезённых к нам с Африканского континента. Цель работы – идентификация видового состава фитопатогенов для последующей разработки научно обоснованных рекомендаций по применению фунгицидов с учётом биологии выявленного патогена», – поясняет наша собеседница.
Марина Башкатова, научный сотрудник группы фитоэкспертизы и молекулярных методов диагностики: «Мы занимаемся вопросами сельскохозяйственной фитопатологии. Штаммы из нашей коллекции используются в качестве эталонных образцов при проведении фитоэкспертизы, постановке ПЦР-диагностики или тестировании эффективности фунгицидов»
Сравнить геном
От коллекций грибов и насекомых переходим в лабораторию молекулярных методов анализа. Работа сотрудников этой лаборатории базируется на комплексе современных методов молекулярной биологии, микологии и фитопатологии. Ключевая задача специалистов – оценка фитосанитарного состояния посевного материала и вегетирующих растений для выявления инфекционного начала, прогнозирования развития заболеваний, контроля качества семенного фонда. Немаловажный момент – поиск ответов на вопросы клиентов об эффективности того или иного препарата.
«Фитоэкспертиза семян классическими методами существует очень давно. Эти методы широко применяли ещё в Советском Союзе, – говорит ведущий научный сотрудник, к. б. н. Наталья Аршава. – Классические методы исследования рассчитаны на идентификацию патогена при помощи морфологического анализа: определяется внешний вид конидий, их развитие, цвет мицелия, характерные симптомы на листьях. Чтобы установить, чем болеют растения, необходимо сначала вырастить грибы, которые могут присутствовать на поверхности семени, довести их до стадии спороношения и только затем по конидиям определить вид инфекции. Это предполагает большие затраты времени».
Молекулярные методы произвели революцию в диагностике, так как они позволяют заглянуть внутрь клетки и прочитать генетический код патогена, не дожидаясь, пока он вырастет на питательной среде и сформирует характерные конидии.
«Мы изучаем исключительно геном, – поясняет Наталья Аршава. – Вся информация о клетке содержится в ДНК (если это не вирус). После выделения ДНК патогена из тканей растения или спор грибов, присутствующих на поверхности или внутри семени, проводятся дальнейшие исследования».
Точная диагностика
Основным методом идентификации здесь выступает полимеразная цепная реакция (ПЦР). С помощью специфичных праймеров учёные амплифицируют уникальные участки ДНК/РНК, характерные для тех или иных вредных объектов. Ключевую роль в этом процессе играет высокоточное лабораторное оборудование, в первую очередь детектирующий амплификатор. Этот прибор позволяет не только делать копии генетического материала, но и в режиме реального времени определять количество продуктов реакции по флуоресценции без необходимости электрофореза.
Использование глобальных научных ресурсов (базы данных National Center for Biotechnology Information) позволяет сравнить полученную последовательность нуклеотидов с миллионами других последовательностей, депонированных в GenBank, и получить максимально точный результат.
Таким образом, возможности молекулярно-генетического анализа (ПЦР и секвенирования) на современном лабораторном оборудовании позволяют точно спрогнозировать развитие заболеваний и рекомендовать эффективные меры защиты, а также решать спорные вопросы.
Выход в практику
«Наша работа очень творческая. Никогда не знаешь, какие вопросы возникнут у клиента, – улыбается Наталья Аршава. – Скажем, в одном большом специализированном овощехранилище, несмотря на регулируемый микроклимат и правильную температуру хранения, морковь теряет товарный вид. Клиент полагает, что это склеротиниоз. Мы выполняем анализы и видим, что это оомицет, который достаточно редко встречается на практике, но при хранении овощных культур способен уничтожить до 50% урожая. Данный патоген имеет другую физиологию, и здесь требуется совершенно иная система защиты. Даём соответствующие рекомендации. Своевременное обращение за профессиональной консультацией помогло клиенту спасти урожай!»
Ещё один пример – пшеничное поле, на котором агроном отмечает хлороз и пятнистости. «При этом три фунгицидные обработки не помогают решить вопрос. Мы проводим анализ образцов и обнаруживаем сильнейший бактериоз. Конечно, фунгициды здесь не сработают!» – восклицает Наталья Аршава.
«Какой правильный алгоритм действия, если на поле обнаружена проблема?» – спрашиваю Наталью Викторовну. И получаю исчерпывающий ответ: «Обращаться к специалистам! На постоянной основе поддерживать взаимосвязь с наукой. Когда мы знаем историю полей, можем легко понять, присутствие какого патогена наиболее вероятно, какие могут быть риски, это случайность или система. Второй момент – использовать качественные семена. Зачастую хозяйство пользуется собственными семенами, и на анализ к нам поступает посевной материал очень низкого качества, в котором присутствует целый комплекс различных патогенов. Чего ждать от таких семян? Лучше доверять надёжным источникам. Качество посевного материала компании «Щёлково Агрохим» базируется на концепции сильных семян и полном цикле индустриального производства – от селекции до высокотехнологичной подработки».
Наталья Аршава, ведущий научный сотрудник, к. б. н.: «До того как прийти в научный центр «Щёлково Агрохим», я 10 лет занималась задачами фундаментальной науки и работала в медицине. По сравнению с другими отраслями науки большое преимущество центра состоит в том, что мы обладаем хорошей ресурсной базой и можем проводить сложные анализы быстро и качественно, не полагаясь на сторонние организации»
Собрать пазл
В секторе биотехнологии нас встречает Галия Вильданова, научный сотрудник отдела биологических исследований: «Мы занимаемся разработкой и исследованием препаратов на основе живых бактерий, – рассказывает она. – Сразу оговорюсь: эти штаммы выделены из почвы и растений. Они не патогенны для человека и животных. На создание микробиологического препарата уходит не менее трёх лет. Если в лаборатории провести эксперимент можно относительно быстро, то на полевые испытания потребуется не меньше двух лет».
Такие высокоэффективные биологические препараты, как БИОКОМПОЗИТ ДЕСТРУКТ, АЗАФОК, родились именно в этой лаборатории. Некоторые продукты представляют собой консорциум штаммов нескольких видов хозяйственно-ценных бактерий с общим титром не менее 1 млрд живых клеток на 1 мл. БИОКОМПОЗИТ-ДЕСТРУКТ – микробиологический препарат для ускоренного разложения соломы и пожнивных остатков, а жидкое микробиологическое удобрение АЗАФОК представляет собой микробный консорциум, включающий три вида спорообразующих бактерий.
«Биотехнологическая лаборатория не первый год работает над поиском новых микроорганизмов для создания биопрепаратов. Несмотря на наличие обширной официально зарегистрированной коллекции микроорганизмов, не все они соответствуют нашим потребностям, – поясняет Галия Вильданова. – Например, нам требуется микроорганизм, обладающий полифункциональной активностью и сочетающий в себе два ценных признака: способность продуцировать фитогормоны и одновременно подавлять рост фитопатогенных грибов. И тогда начинается направленный поиск».
Другой блок вопросов, которым занимается группа, – увеличение срока годности биопрепаратов. «В отличие от химических препаратов, живые микроорганизмы подвержены старению, инактивации, гибели под воздействием факторов окружающей среды. Сохранение жизнеспособности и функциональной активности таких препаратов – важная задача», – поясняет наша собеседница.
Галия Вильданова, научный сотрудник отдела биологических исследований: «Я выросла в Башкирии и с детства интересовалась микроорганизмами, поэтому и выбрала в университете кафедру биотехнологии. У нас была отлично оснащённая лаборатория: автоматические дозаторы, ламинарные боксы… Наши преподаватели дали нам хорошую базу»
Молодым – дорога
Знакомлюсь с другими молодыми сотрудниками лаборатории биологических исследований, среди них и Надежда Балаева, которая пришла на «Щёлково Агрохим» в 2018 году после окончания Тимирязевской академии.
«Помимо научно-исследовательской работы, мы выполняем и стандартные задачи, – рассказывает Надежда. – На постоянной основе в лаборатории проводятся исследования по определению сортовой чувствительности растений, изучаются последействие, фитотоксичность, эффективность действия гербицидов. Из последних интересных препаратов можно назвать гербицид ДЕПРИМО, МД*; сейчас он находится на регистрации. По нему было выполнено множество исследований, в том числе изучение эффективности действия на различных моделях. Выполнено полноценное исследование по борьбе с падалицей подсолнечника. Определялась эффективность его действия на просовидных сорняках».
В новом лабораторном корпусе сотрудники проводят исследования современных препаратов для растениеводства, в том числе на суперсовременном фитотроне, что выводит работу по изучению гербицидов, фунгицидов, удобрений и росторегуляторов на новый уровень. Ускоренное получение тест-растений для испытаний позволяет увеличить количество экспериментов. Возможность задавать разные параметры климата показывает чувствительность культур к обработкам при разных погодных условиях. Новые климатические камеры, полноценный свет и широкие возможности варьирования систем питания и защиты растений помогают быстрее раскрыть потенциал сорта и в разы ускорить селекцию новых сортов и гибридов.
Рабочий день подходит к концу. Прощаюсь с гостеприимными хозяевами – пора и честь знать. Конечно, я побывала не везде. За один визит невозможно охватить весь спектр вопросов, которыми занимаются в научном центре. К примеру, недавно отстроена новая теплица, открывающая самые широкие возможности для экспериментов; заработали новые камеры искусственного климата, где учёные и селекционеры могут моделировать абсолютно любые условия освещённости, влажности и питания растений. Здесь тоже очень интересно! Кстати, если вы случайно окажетесь на заводе, обязательно загляните в научный центр, хотя бы для того, чтобы просто увидеть в микроскоп удивительный микромир. Там внутри – сложная и хрупкая вселенная жизни, которую держит в своих руках именно женщина.
Надежда Балаева – сотрудник отдела биологических исследований: «У нас ценят молодых коллег, относятся к ним максимально бережно, способствуют их росту. Так, после нескольких лет работы я решила поступать в аспирантуру ГБС РАН по новой для меня теме. Моё руководство полностью поддержало это решение. Для меня это очень важно».
Татьяна Коробейникова – один из самых опытных научных сотрудников группы исследований гербицидов и росторегуляторов. До прихода в «Щёлково Агрохим» долгие годы занималась семеноводством различных сельхозкультур. Хорошо, когда в молодом научном коллективе есть такие мудрые наставники!
«Щёлково Агрохим» гордится своими достижениями, но наше главное богатство – это коллектив сотрудников-единомышленников, неравнодушных, творческих, нацеленных на решение общих задач. И то, что специалисты различного профиля – химики, биологи, микробиологи, аналитики, агрономы, специалисты по регистрации – нацелены на решение общей задачи, помогает в достижении цели», - Елена Желтова.
* Препарат находится на регистрации.