Желтые полевые цветы

News image

Большинство людей при выборе в подарок цветочного букета часто доверяют нелепым предрассудкам, а не советам ...

Иван-да-Марья

News image

Чаще всего имеется в виду то, что зовется еще марьянником, братом-с-сестрой, желтяницей, ивановой травой. Желтые цв...

Барбарис все решает сам

News image

В ходе проведенных исследований европейского барбариса, профессорам из Гёттингенова университета совместно с Центром экологических наук им. ...

Голландия – земля цветов

News image

Это свершилось! Величайший триумф одного, с трудом скрываемая досада многих и невыразимое восхищение тысяч. Главная ул...



Ботаника как наука - Клеточная биотехнология

транcгеноз и эволюция

Эволюционный подход дает возможность
достаточно глубоко понять данные спе-
циальной биологической дисциплины .
Н.В. Тимофеев-Ресовский и др. (1977)

Какие прогнозы можно сделать относительно взаимосвязи синтетической теории эволюции и трансгеноза? Какие последствия повлечет за собой повсеместное распространение генетически модифицированных растений и животных на фоне все возрастающих масштабов загрязнения и разрушения природной среды, а также демографического взрыва ? Где и как следует искать ответы на эти и другие вопросы? Очевидно только, что степень риска использования генетической инженерии в природопреобразующей деятельности человека пропорциональна не только уровню его знаний, но и пониманию жизненно важной необходимости гармонизировать свои отношения с Природой. В настоящее время основная дискуссия при оценке риска использования ГМО ориентирована на конечный продукт, тогда как возможные эволюционные последствия генетической инженерии остаются без внимания. В чем же конкретно результаты и тенденции генетической инженерии растений противоречат известным законам естественной эволюции биосферы и в чем опасность нарушения этих законов? Попытаемся ответить на эти непростые вопросы.
Важнейшей особенностью, отличающей Homo sapiens от многих миллионов других биологических видов, является то, что при увеличении плотности человеческой популяции на ограниченном жизненном пространстве ускоренными темпами продолжается рост ее численности. Другими словами, человек является неумеренным видом прежде всего в том смысле, что численность его популяции оказывается неподвластной законам саморегуляции. Другая особенность Homo sapiens состоит в его необыкновенной способности к преобразованию абиотической и биотической среды. Оценивая антропогенное воздействие человека на природу, В.И. Вернадский считал его равным по масштабам действию геологических сил. Между тем нет никаких гарантий того, что дальнейшее развитие человечества будет происходить при решающем влиянии коллективного разума, то есть по сценарию перехода биосферы в ноосферу. Наиболее ярким примером тому являются не только разлад с природой на 37 % суши Земли, занятой сельскохозяйственными угодьями, но и миллионы гектаров пустынь, простирающихся на территориях, покрытых еще в недавнем прошлом буйной растительностью. С учетом этого открывающиеся возможности генетической инженерии вызывают не только восхищение, но и чувство беспокойства. И если исходить из того, что экологическое равновесие биосферы Земли является промежуточным, то есть ограниченным тем или иным сроком, состоянием, то безграничное вмешательство человека в естественную эволюцию живого может изменить как экологическую ситуацию, так и направление эволюции. Можно надеяться лишь на то, что адаптация самого Homo sapiens к окружающему миру посредством познания (суть культурной эволюции) будет опережать темпы и масштабы антропогенного вмешательства в процессы естественной эволюции.
С открытием возможностей генетической инженерии (управление наследственностью по произволу) человечество вплотную приблизилось к возможности создания такого живого мира, которого на Земле еще не было и закономерности развития которого никому неизвестны. Однако увеличивая свое влияние на биосферу человек должен опираться не только на законы эволюции и новые технологии, но и на иные стратегические цели и новые критерии качества жизни , базирующиеся на умеренности и благоразумии. Тот факт, что живая материя эволюционирует по определенным законам (многие из которых остаются пока нам неизвестными), вовсе не уменьшает опасности вмешательства человека в изменение уже известных законов наследственности и изменчивости живых организмов. Вот почему у любого научного направления были и будут не только свои защитники, но и еретики!
Биосфера эволюционировала по законам умножения числа видов и их экологической специализации . При этом в основе увеличения биоразнообразия лежит репродуктивная изоляция каждого вида. В этом и заключается один из постулатов синтетической теории эволюции (СТЭ): поток генов возможен только внутри вида, который является генетически целостной замкнутой системой. Между тем генетическая инженерия позволяет в соответствии с желанием (а порой и прихотью) Homo sapiens проводить гибридизацию без границ , игнорируя процессы экологической специализации новых генотипов, что неизбежно может изменить весь устоявшийся в биосфере ход сукцессионных процессов. Примеры последствий неконтролируемого распространения тех или иных видов растений, животных, микробов и вирусов весьма многочисленны и хорошо известны. При этом все эти катастрофические ситуации вызывали не монстры, полученные в пробирке , а проверенные уже длительной эволюцией организмы (водоросли, микроорганизмы, вирусы, цветковые растения, животные и др.).
Биологическое разнообразие биосферы лежит в основе ее экологического равновесия, что в свою очередь является главным фактором жизнеобеспечения и самого Homo sapiens. Уже тот факт, что из 5 тыс. окультуренных видов растений человек в настоящее время для удовлетворения 90 % своих потребностей в продовольствии использует лишь 20, из которых 14 принадлежит всего лишь к двум семействам, указывает на реальную опасность существенного уменьшения биологического и генетического разнообразия агроэкосистем при широком распространении ГМ-растений и сортов. Известно, что именно в результате повсеместного возделывания генетически однотипных сортов и гибридов, созданных традиционными методами селекции, в XX столетии сельское хозяйство мира сотрясали эпифитотии гельминтоспориоза, ржавчины, фомопсиса и др. При этом такая культура, как желтый люпин, считающаяся в условиях России северной соей , была практически полностью уничтожена антракнозом. Другим неизбежным следствием уменьшения биологического разнообразия агроэкосистем станет значительно бoльшая их зависимость от капризов погоды (меньшая экологическая защищенность), ограниченные возможности утилизировать благоприятные факторы окружающей среды (плодородие почвы, особенности климата, погода и пр.), необходимость увеличения затрат исчерпаемых ресурсов (техногенных факторов) на каждую дополнительную единицу урожая, в том числе пищевую калорию. А это в свою очередь лишь увеличит масштабы разрушения и загрязнения природной среды, а следовательно, и нарушения экологического равновесия биосферы.
Является ли генетическая инженерия фактором микро - или макроэволюции? Известно, что в процессе микроэволюции возникают признаки не выше видовых, тогда как генетическая инженерия позволяет создавать формы растений с признаками самых отдаленных в таксономическом отношении видов. Следовательно, преодолевая репродуктивную изоляцию видов, принадлежащих к разным царствам, трансгеноз по существу обеспечивает макроэволюционный процесс, являясь как бы соответствующим экспериментом. Таким образом, речь идет не просто об управлении формообразовательным процессом, в том числе за счет скрещивания с дикими видами, что делают безымянные и известные селекционеры растений на протяжении последних 10 тыс. лет, а об управлении процессом видообразования, характерной особенностью которого действительно является гибридизация без границ . Это в свою очередь означает, что трансгеноз является прямым вмешательством человека не только и даже не столько в селекцию, сколько в эволюцию. Однако если учесть, что согласно СТЭ изменчивость носит случайный (!) характер (хотя у высших эукариот это относится в основном к мутационной изменчивости), а эволюция непредсказуема, то бoльшие вероятность ошибки и степень риска при целенаправленном (по прихотям, наитию, целесообразности и пр.) управлении эволюционным процессом на основе широкого использования ГМО становятся очевидными.
В то же время одним из важных эволюционных проявлений является высокий уровень интегрированности морфогенеза и адаптивных реакций у высших организмов. В результате изменчивость последних, особенно в процессе мейотической рекомбинации, оказывается далеко не случайной. Следовательно, в процессе естественной эволюции высшие эукариоты не способны к любым изменениям, а их генетическое постоянство (status quo) обеспечивается многими механизмами (репродуктивная изоляция, эпигенез, элиминация в процессе естественного отбора и т.д.). Бесспорно, в природе среди бесчисленного разнообразия форм имеется немало примеров и неадаптивности, в том числе уродств (нейтральные, бессмысленные и вредные признаки). Однако это не меняет общей картины упорядоченности живого мира, включая усиление процессов и механизмов адаптации, в том числе саморегуляции и саморазвития.
С появлением трансгеноза генофонд видов превращается из закрытой в открытую информационную систему, а дивергентная по своей сути эволюция становится конвергентной. Каковы же возможные последствия размывания видов, то есть ранее защищенного генофонда? Известно, что еще в XIX веке Фокке была составлена сводка, включающая более 4 тыс. межвидовых гибридов растений, существующих в природе. Следовательно, межвидовую гибридизацию (смешение генофондов) можно рассматривать в качестве представленного и закрепившегося в процессе эволюции биосферы явления. При этом у рыб, птиц и млекопитающих в природе существуют не только межвидовые гибриды, но даже и соответствующие гибридные зоны. Кроме того, за пределами репродуктивной защищенности генофонда каждого вида остается огромное число форм без полового процесса (прокариоты, низшие и высшие эукариоты), не обладающих такой защищенностью. Все это свидетельствует о том, что само по себе преодоление репродуктивной изоляции видов еще не представляет какой-то особой опасности. Однако ситуация в корне меняется, когда речь идет об использовании возможностей целенаправленной гибридизации без границ для получения ближайших частных выгод, о неконтролируемом переносе трансгенов в экосистемах и т.д.
Методы генетической инженерии, допуская произвол в создании ГМО, принципиально отличаются от известных факторов естественной эволюции, которые ретроспективны по своей природе и испытаны в течение многих миллионов лет. Что же касается последствий гибридизации без границ , то есть управления формообразовательным процессом по произволу, то о них можно пока только догадываться. Считается, что жизнь на Земле возникала многократно, затем заходила в тупик, погибала от какой-то катастрофы, которых на нашей планете было немало; после этого все начиналось с начала (Гериберт-Нильсон, 1953). Нельзя допустить, чтобы ГМО стали бы причиной нового апокалипсиса.
Эволюционная стратегия высших растений обеспечивается за счет разрешения противоречия между требованиями максимальной приспособленности в настоящем и сохранения возможности изменяться в будущем (Darlington, 1939; Mather, 1943). При этом громадное генотипическое (видовое и экотипическое) разнообразие у цветковых растений, то есть их высокий потенциал филогенетической адаптации (стратегия умножения числа видов ), как бы компенсирует в масштабе растительного царства ограниченные возможности онтогенетической адаптации каждого вида растений в отдельности при их экологической специализации. В этом смысле основные стратегии развития дикорастущей и культурной флоры должны совпадать. Это в свою очередь означает, что высокое биологическое разнообразие культивируемых видов и сортов растений, а также агроэкологическое разделение труда между ними должны лежать в основе как адаптивной системы селекции, так и генетической инженерии.
Известно, что общность и параллелизм живого представлены как на молекулярном (закон биохимической универсальности, общность информационных и энергетических циклов, сходство ферментов, участвующих в обмене белков и др.), так и на организменном уровнях. Еще Дарвин отмечал параллелизм (подобие) в изменчивости организмов. Так, филогения паразита отражает филогению его хозяина. Более того, установлено, что между паразитом и хозяином существует межгенная комплементация (Chakravorty с соавт., 1977), а коэффициенты специфичности ДНК самых различных хозяев и поражающих их вирусов коррелируют между собой (Колосов, 1975). Вот почему считается, что трансгеноз как бы находится в русле эволюционно-аналоговой деятельности человека, особенно в сфере сельскохозяйственного природопользования. Если учесть, что эволюционные изменения могут рассматриваться только как экосистемные (Шварц, 1980), то роль ГМО как новой информационной составляющей эволюции ценозов и биосферы казалось бы не должна вызывать особого беспокойства.
Однако если исходить из положения Любищева (1973) о том, что господствующий принцип эволюции, по крайней мере, высших таксонов - параллелизм, а не дивергенция, то вполне логичным является предположение, что перенос экзогенной генетической информации может носить взрывообразный характер и при невысокой специфичности переносчика (в нашем случае трансгена) охватывать одновременно многие (особенно близкие) виды (Кордюм, 1982). Установлено, например, что одной из особенностей транспозиции является быстрое распространение в целой популяции информации, переносимой транспозонами. При этом эпидемический характер видообразования включает массовое стихийное появление новых признаков сразу на громадной территории (Берг, 1977). И хотя в дальнейшем под действием естественного отбора в новых таксонах сохранялись позитивные признаки, а вредные элиминировались, сам таксон мог навсегда исчезнуть из обменного генофонда ценоза и биосферы. Следовательно, при всей эволюционной гибкости биосферы существует опасность за счет трансгеноза (как одного из антропогенных факторов) создать не имевшее исторического прецедента изменение эволюционной траектории развития живого на Земле.
Таким образом, можно предположить, что при широком использовании трансгеноза принципиально изменится эволюционная ситуация: информационно закрытые системы, каковыми исторически являются культурные виды и дикие родичи растений, окажутся открытыми для прямого обмена генетической информацией практически со всеми живыми организмами Земли. Скорость и направление эволюционного процесса в биосфере могут существенно измениться под влиянием лавинообразного увеличения числа ГМО. При этом непредсказуемые сукцессии в биосфере могут происходить в результате реализации средообразующих возможностей самих трансгенных организмов. Заметим, что большинство вариантов биоценотических отношений, в том числе формирование консорций, эволюционно апробировано. В то же время изменение информационного окружения или его составляющих при широком распространении ГМО может повлиять на структуру экзометаболитов, биогеохимические циклы, пищевые цепи, процессы биосинтеза, динамику и генетическую структуру популяций биогеоценозов и пр.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Редкие растения

Тюльпан Грейга

News image

Тюльпан Грейга - один из самых крупноцветковых среднеазиатских видов тюльпанов и один из самых красивых. В ...

Солнцецвет арктический

News image

Солнцецвет арктический (Helianthemum arcticum) — многолетний полукустариник, относящийся к семейству ладанниковых. Считается редким видом, занесенным в ...

Тюльпан Кауфмана

News image

У любого культурного растения есть дикий предок. У тюльпанов это дикорастущие виды из Турции, Ирана и ...

Фиалка надрезанная

News image

Фиалка надрезанная — один из нежнейших и прекраснейших цветков. Относящаяся к семейству фиалковых, она предпочитает ра...

Астранция большая

News image

Астранция большая (Astrantia major) — эффектное многолетнее травянистое растение, относящееся к семейству зонтичных Apiaceae (Umbelliferae). Ас...

Мурайя из садов императора

News image

Недавно в России появилось редчайшее японское растение - мурайя. Наблюдение за его ростом, развитием, размножением и ...