генно модифицированные продукты

[Tuschik 38]

6. Влияние генетически модифицированных культур на нецелевые организмы

 

Перейти к началу брошюры

«Экологические эффекты генетически модифицированных культур»

 

Считается, что среди выращиваемых в коммерческих масштабах генетически модифицированных растений токсическое влияние на организмы, не являющиеся вредителями данных культур, могут оказывать только растения, синтезирующие инсектицидные белки (Wolfenbarger & Phifer 2000, Dale et al. 2002, Conner et al. 2003). При обсуждении возможного влияния трансгенных культур на нецелевые организмы необходимо отличать эффекты, ассоциированные с трансгенным продуктом, и не зависящие от него.

 

Эффекты трансгенного продукта:

• Непосредственные токсические эффекты – вызываются биологически активными соединениями (например, Bt-токсином) и проявляются исключительно в случаях существования специфического механизма воздействия токсина на организм.

• Косвенные токсические эффекты оказываются на хищников посредством изменения доступности и/или питательной ценности травоядных организмов, выступающих в качестве жертв (термины «жертва» в отношении хищников и «хозяин» в отношении паразитов считаются эквивалентными).

 

Эффекты, не зависящие от трансгенного продукта:

• Непреднамеренные эффекты, обусловленные генетической модификацией.

• Косвенные эффекты, обусловленные изменениями в сельскохозяйственной практике.

 

Специалисты утверждают, что устойчивые к гербицидам культуры безопасны для не являющихся мишенями организмов, так как экспрессируемые растениями ферменты, обеспечивающие толерантность к гербицидам, не обладают токсичными свойствами (APHIS-USDA 1994, Carpenter 2001). Культивирование таких сортов, однако, может оказывать косвенное влияние на окружающую среду посредством внесения изменений в сельскохозяйственную практику. Относящиеся к этой категории косвенные экологические эффекты возникают независимо от специфических токсинов и будут рассмотрены в главе 10.

 

6.1. Возможные непреднамеренные эффекты устойчивых к насекомым растений

 

Существует мнение, что устойчивые к насекомым генетически модифицированные культуры могут оказывать отрицательное воздействие на организмы, не являющиеся непосредственными мишенями Bt-токсинов. Устойчивость к насекомым, обеспечиваемая экспрессией белков семейства Cry, изначально синтезируемых бактериями Bacillus thuringiensis, на настоящий момент является самым популярным признаком ГМ растений.

 

На сегодняшний день Bt-токсины (этот термин относится исключительно к белкам семейства Cry) представляют собой единственные инсектицидные белки, синтезируемые ГМ культурами (James 2005, AGBIOS 2006). Сельскохозяйственные культуры, экспрессирующие другие инсектицидные белки, такие как ингибиторы протеаз и лектины, пока находятся только на стадии экспериментальных разработок (Jouanin et al. 1998). Спектр инсектицидной активности этих белков, как правило, шире, чем Bt-токсинов, но, поскольку они еще не получили разрешения на коммерческое применение, в этой главе мы уделим внимание разрешенным к культивированию Bt-культурам, в особенности Bt-кукурузе, экспрессирующей избирательно действующий на чешуекрылых белок Cry1Ab.

 

6.1.1. Характеристика влияния генетически модифицированных культур на нецелевые организмы

 

Чтобы выяснить, не угрожает ли выращивание ГМ культур экологическим взаимосвязям, необходимо проводить сравнение системы культивирования трансгенных сортов с традиционными системами защиты урожая. Существует необходимость выявления организмов, влияния ГМ культур на которые желательно избежать из-за их важности с экологической точки зрения.

 

Нецелевые организмы по определению являются организмами, уничтожение которых не является непосредственной целью использования того или иного пестицида (van Leeuwen & Hermens 1995) либо выращивания ГМ культуры. С агрономической точки зрения к ним относятся любые компоненты живой природы, взаимодействующие с выращиваемой культурой, но не наносящие значимого экономического ущерба.

 

Мы считаем, что при оценке и обсуждении потенциальных токсических эффектов ГМ культур на нецелевые организмы необходимо учитывать существование нескольких типов эффектов (см. выше). Очевидно, что непосредственные токсические эффекты являются результатом содержания в тканях растений токсических соединений и зависят от их конкретного механизма действия при попадании в организм. Косвенные токсические эффекты, с другой стороны, развиваются в результате изменения доступности и/или качества жертв.

 

6.1.2. Возможные пути воздействия инсектицидных белков на нецелевые организмы

 

Для оказания непосредственного влияния на нецелевые организмы экспрессируемые генетически модифицируемыми растениями инсектицидные белки должны попасть в их пищеварительный тракт. Существует несколько вариантов (рис. 8): поедание растительной массы (листьев, пыльцы и т.д.); поедание насекомых, питающихся ГМ растениями (и поэтому содержащих токсин) или воздействие через окружающую среду, например, сохранение остаточных количеств токсина в почве (Groot & Dicke 2002).

 

 

 

Рис. 8. Пути воздействия синтезируемых растениями инсектицидных белков на членистоногих различных трофических уровней.

 

Воздействие в результате поедания насекомых-мишеней хищниками или паразитами маловероятно из-за оказываемых на них непосредственных токсических эффектов. Варианты воздействия необходимо рассматривать в соответствии с их экологической значимостью, так как каждый вариант зависит от различных факторов, в том числе от пищевого поведения травоядных насекомых и питающихся ими насекомоядных членистоногих, доступности жертв и экспрессии инсектицидного белка различными тканями организма (Dutton et al. 2003). Воздействие через окружающую среду рассматривается в главе 7.

 

Некоторые авторы утверждают, что постоянная экспрессия Bt-токсинов всеми тканями растения в течение всего вегетативного цикла приводит к постоянному влиянию инсектицидных белков на нецелевые организмы и таким образом повышает риск развития непреднамеренных эффектов (Hilbeck 2001, Birch & Wheatley 2005). В то же время другие авторы придерживаются мнения, согласно которому конституциональная экспрессия Bt-токсинов снижает воздействие токсинов на нецелевые организмы через окружающую среду (Poppy & Sutherland 2004). При этом погибают только поедающие растения насекомые, в то время как при использовании традиционных инсектицидов или спреев, содержащих Bt-токсины, в зону обработки может попасть гораздо большее количество членистоногих.

 

Ряд специалистов обращают внимание на то, что термины «риск» и «опасность» часто путают, что чревато серьезными научными и общественными недоразумениями (Berenbaum 2001, Shelton & Sears 2001, Gatehouse et al. 2002). Поэтому мы считаем, что необходимо отличать исследования, целью которых является оценка токсичности (или опасности), от работ, учитывающих реальные уровни воздействия инсектицидных белков на не являющихся мишенью членистоногих. Токсичное соединение может быть опасно для индивидуального организма, в то время как бОльшая часть популяции не подвергнется его воздействию, либо его влияние может быть незначительным по сравнению с другими, более вероятными опасностями (например, распылением инсектицидов или хищничеством).

 

6.1.3. Оценка риска выращивания инсектицидных культур для нецелевых организмов

 

В литературе предлагается несколько алгоритмов оценки риска для не являющихся мишенью организмов со стороны генетически модифицированных культур (Cowgill & Atkinson 2003, Dutton et al. 2003, EFSA 2004, Poppy & Sutherland 2004, Rose 2006). Предлагаемые алгоритмы отличаются друг от друга, однако существует общее положение, согласно которому оценка риска должна учитывать такие факторы, как «опасность» и «воздействие» и проводиться поэтапно. Такой подход сопоставим с методами, обычно применяемыми для оценки экологического риска (EPA 1998), а также с методом определения токсичности пестицидов (Hill & Sendashonga 2003). Оценка риска непреднамеренных воздействий должна включать идентификацию возможной опасности ГМ культур для нецелевых организмов. Определение уровней, на которых эти организмы подвергаются действию инсектицидного белка, и оценка величины опасности являются составляющими риска.

 

Поэтапный подход к оценке риска обычно включает первый шаг – идентификацию потенциальной опасности, и следующий этап – оценку возможного уровня воздействия.

 

Исследования первого уровня: идентификация опасности и изучение последствий, в том числе мультитрофических эффектов

 

Метод наихудшего случая позволяет определить, подвержены ли не являющиеся мишенью организмы влиянию инсектицидного белка и возникают ли при этом непосредственные токсические эффекты. При этом тестовым организмам скармливают фиксированные дозы очищенного инсектицидного белка либо трансгенного растительного материала. Использование очищенного белка позволяет проводить оценку зависимости доза-эффект с использованием более высоких, чем позволяет растительное сырье, доз.

 

Чаще всего такие исследования проводятся в лаборатории на первых этапах подготовки к выдаче разрешения на использование. Они относительно просты, легко контролируются и получаемые при этом данные легко интерпретировать (Dutton et al. 2003, Romeis et al. 2006). Обычно исследования первого уровня проводят с использованием ограниченного количества подходящих суррогатных видов, так как тестирование всех видов, которые потенциально могут подвергаться воздействию инсектицидного белка, практически невыполнимо.

 

Мультитрофические исследования проводят на растениях, поедающих их травоядных насекомых, а также хищниках и паразитоидах, питающихся последними. Этот подход используют для изучения косвенного влияния ГМ культур на организмы, находящиеся на одну ступень выше в пищевой цепи. Такие исследования часто проводят в тех случаях, когда на основании результатов более ранних тестов невозможно исключить опасность и есть необходимость снижения неопределенностей.

 

Исследования второго уровня: изучение влияния в полевых условиях

 

Если в ходе исследований первого уровня не удается выявить никакого конкретного риска, последним этапом поуровневой оценки риска являются полевые испытания. Для изучения непосредственных токсических эффектов инсектицидных белков на нецелевые организмы важно оценить уровень возможного воздействия на них трансгенного продукта. Полевые испытания имитируют промышленное выращивание ГМ культур, что позволяет проводить количественную оценку реальных масштабов их влияния на различные организмы и выявлять наиболее вероятные экологические эффекты.

 

Можно предположить, что по сравнению с исследованиями первого уровня, проводимыми в лабораторных условиях, полевые испытания, по определению, гораздо больше подходят для изучения агротехнических приемов в экологическом контексте. Однако, в силу сложности экологических взаимодействий, при проведении таких экспериментов часто очень трудно однозначно связать выявляемые эффекты с определенными причинами, например, четко определить, является ли культивирование ГМ культуры непосредственной причиной того или иного феномена.

[GoodWay 0]

что то словей много сильно... трудно читать

[Tuschik 38]

GoodWay, читай чистями!