Генетика: история и будущее

20210423_10245020210423_102614

 

Генетика как наука тесно связана, с одной стороны, с эволюционным учением, с другой – с цитологией и молекулярной биологией. При этом знание ее основ необходимо для понимания биологических процессов на всех уровнях жизни.

Генетика

Роль генетики отмечена на государственном уровне. Согласно поручению президента России Владимира Путина, правительство разрабатывает учебные курсы и дисциплины в области генетики для школ и организаций дополнительного образования, организовывает повышение квалификации педагогов.

Клеточная теория

Клеточная теория

Это одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.

Химический состав клетки

Химический состав клетки

Молекулярный состав клетки сложен и разнороден. Отдельные соединения — вода и минеральные вещества — встречаются также и в неживой природе; другие — органические соединения - углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты - характерны для живых организмов. Таким образом, отличие живого или неживого в химическом отношении проявляется уже на молекулярном уровне.

Строение клетки

Строение клетки

Изучение клетки дает понимание того, каково их молекулярное строение, с одной стороны, и как они взаимодействуют для образования столь сложного организма, как человек, - с другой.

Биохимические процессы в клетке

Биохимические процессы в клетке

В каждой клетке ежесекундно происходит сложный комплекс химических процессов — обмен веществ. Эти сложные превращения, протекающие в клетках живого организма, и лежат в основе процессов его жизнедеятельности, таких, как питание, рост, развитие, размножение, движение, поглощение и выделение веществ, дыхание и брожение.

Основы молекулярной биологии

Основы молекулярной биологии

Комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции сложных высокомолекулярных соединений, составляющих клетку - белков и нуклеиновых кислот.

Размножение и развитие

Размножение и развитие

Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Разные способы размножения подразделяются на два основных типа: бесполое и половое. Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе всех форм размножения лежит деление клетки.

Основы генетики

Основы генетики

Этот раздел позволит познакомится с основными понятиями генетики, методами исследования наследственности и закономерностями наследования генов.

В зависимости от объекта исследования выделяют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие.

Генетика человека

Генетика человека

Это раздел генетики, изучающий закономерности наследования и изменчивости признаков у человека. Эту отрасль условно подразделяют на антропогенетику, изучающую наследственность и изменчивость нормальных признаков человеческого организма, и медицинскую генетику. Генетика человека связана также с эволюционной теорией, так как исследует конкретные механизмы эволюции человека и его место в природе, вместе с психологией, философией и социологией.

Генетика и селекция

Генетика и селекция

Основами генетики и селекции являются знания о закономерностях наследования признаков и их проявлении в фенотипе, что позволяет занимается созданием новых и целенаправленным изменением уже имеющихся сортов растений и пород животных.

В связи с развитием генетики селекция получила новый импульс к развитию. Именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять закреплением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов.

Эволюция

Эволюция

Считается, что все организмы и все составляющие их клетки произошли эволюционным путем от общей предковой клетки. Два основных процесса эволюции - это случайные изменения генетической информации, передаваемой от организма к его потомкам, и отбор генетической информации, способствующей выживанию и размножению своих носителей. Эволюционная теория является центральным принципом биологии, позволяющим осмыслить ошеломляющее разнообразие живого мира.

«Продовольственная безопасность существует тогда, когда все в  безопасной и питательной пищи, позволяющей удовлетворять их пищевые потребности и предпочтения для ведения активного и здорового образа жизни.

Так, к 2025 г. Население планеты превысит 8 млрд. К 2050 г. оно достигнет более чем 9,6 млрд. А к концу века, в соответствии с прогнозом, этот показатель может достичь 11 млрд человек [4].

Тем не менее, в современной экономике можно увидеть попытки решения продовольственной проблемы за счет внедрения современных технологий земледелия, основанных на использовании генетически-модифицированных растений. Для того чтобы понять решает ли проблему продовольственной безопасности внедрение в процесс производства продовольствия генетически модифицированных организмов необходимо определить в чем суть данного инновационного подхода и способен ли он положительно отразиться на социальной и экономической сферах.

Продовольственная безопасность и генетическая модификация организмов

Изменение генотипа растения – это, пожалуй, единственный на настоящий момент способ радикально повысить пищевую ценность его белков и обеспечить устойчивость растения к вредителям и болезням, не применяя сильных ядохимикатов, которые малоэффективны и крайне экологически вредны. Коротко, процесс изменения генотипа растения можно описать следующим образом: в растение внедряют ген, который взят из другого биологического (природного) источника. Таким источником может стать другой биологический вид (растение, насекомое, либо, гораздо реже, животное).

Таким образом, генетически модифицированный, или трансгенный, организм (ГМО) – это организм, в геном (генетическую структуру) которого при помощи современных технологий «внедрен» ген или гены другого организма. Целями такого рода изменений могут быть сугубо научными, либо прикладными – для использования результатов ГМО, например, в сельском хозяйстве. Генетическая модификация не является случайным процессом, отличаясь целенаправленным изменением генотипа живого биологического организма. В сфере производства продовольственной продукции генетически модифицированными организмами считаются лишь те, которые содержат в себе один или несколько трансгенов.

Первым этапом в развитии ГМО можно считать появление в 1992 году в Китайской народной республике табака, который был на генетическом уровне защищен от вредных насекомых. 1994 год можно считать началом внедрения генно-модифицированных продуктов, когда в США появились такие томаты, которые при перевозке оставались качественными и не портились. Сначала зелеными они хранились до полугода при температуре 14-16 градусов, а потом дозревали при комнатной температуре.

Следом за таким сортом томатов, в 1995 году американская компания «Монсанто» запустила на рынок ГМ-сою, в которую, с целью повышения ее способности противостоять сорнякам, был внедрен чужеродный ген.

С тех пор трансгенная продукция активно завоевывает сельскохозяйственные мировые рынки, продовольственные рынки, что вызывает массовое возмущение в научных кругах по всему миру.

Считается, что основной причиной распространения ГМО в сельском хозяйстве является упрощение агротехники и, соответственно, удешевление производства. Производители ГМ-растений в качестве главного конкурентного преимущества, выделяют их устойчивость к сорнякам и, как следствие, экономию на средствах химизации. Вследствие того, что ГМ-сорта растений устойчивы к пестицидам, упрощается механизированный уход за растениями. Использование ГМ-продуктов в животноводстве (гормоны, пищевые добавки и др.) открывает возможность превратить животноводство в индустрию по производству животного белка. Все это дает заметную экономическую выгоду, особенно крупным хозяйствам.

Как показывает практика, в результате внедрения ГМО до минимума снизились сроки выведения новых сортов растений: на появление нового улучшенного варианта организма теперь уходит 2-3 года, вместо 10 лет, которые приходилось тратить во время традиционных скрещиваний, использую метод селекции. Таким образом, экономятся и время, и деньги. Трансгенам, которые уже устойчивы к насекомым-вредителям, не нужны ядохимикаты, которые требуют не малых финансовых затрат. Урожайность генетически модифицированных организмов оценивается на 15-25 % больше, чем у обычных биологических видов. Из этого следует, что землевладельцы и фермеры, выращивая ГМ-сорта, затрачивают денег в несколько раз меньше, чем на натуральные (биологические) растения.

Специалисты не просто борются за урожай, но и стремятся увеличить полезные качества продуктов. Например, в одних они искусственным образом повышают дозу витаминов и микроэлементов, в других – питательную ценность, а из третьих пытаются изобрести новые лекарства. С помощью этого, американские ученые, например, решили вывести новую породу ГМ-кур, у которых яйца будут содержать в себе вещества, препятствующие развитию раковых клеток в организме.

Но главным лозунгом, под которым идет глобальное внедрение генетически-модифицированных организмов в сельское хозяйство и продовольственный сектор является избавление человечества от голода.

На практике внедрение ГМО никогда не являлось основным решением продовольственных проблем, нуждающихся в этом стран.

При этом по данным исследований этой же организации, около 40 % пищи, произведенной в Соединенных штатах Америки, никогда не съедается людьми. В Европе, например, ежегодно выбрасывается порядка 100 млн тонн пищевых продуктов. В среднем, в мире почти третья часть всех производимых продуктов питания или 1,3 млрд тонн в год теряется или используется не по назначению.

Все это также связано с потерей трудовых, водных, энергетических, земельных и иных ресурсов, идущих на производство продовольствия. по данным ООН, в мире производится достаточно продовольствия, чтобы обеспечить каждому человеку по 4 тыс. калорий в сутки. В реальности до потребителя доходит лишь 2 тыс. калорий.

С другой стороны, например, страны Африки, в которых проблема голода стоит очень остро, отказались, а точнее ввели полный запрет на ввоз пищевых продуктов с ГМО и ГМО-семян на свою территорию. Это связано со стремлением обезопасить себя от генетического заражения, мутации чистых биологических видов и нежеланием ставить себя в зависимость от транснациональных корпораций, таких как «Монсанто», производящих все большее количество генетически измененных растений и ведущих крайне агрессивную политику по внедрению ГМО в процесс производства продовольствия по всему миру. В Индии примером результата агрессивной экспансии компании «Монсанто» по внедрению ГМО в производство сельскохозяйственных культур является тот факт, что за последние 20 лет свыше 290 тыс. фермеров покончили жизнь самоубийством. Это связывают с тем, что легализация ГМО в Индии в 2002 году и лоббирование использования ГМО-семян со стороны индийских чиновников привело к тому, что многие индийские фермеры обанкротились не получив необходимый урожай и не имея возможности вернуть кредиты, которые брались ими для покупки ГМО-семян. «Монсанто» отрицает все обвинения в причастности к гибели индийских фермеров.

Фактом является и то, что в странах Африки ежегодно сгнивает и пропадает огромное количество продовольствия, население этих стран в большинстве случаев не имеет доходов для покупки продовольствия. Таким образом, проблема нехватки продовольствия больше связана с проблемой обеспечения достаточных доходов населения для удовлетворения своих ключевых потребностей.

Перечисленные причины являются основными при рассмотрении проблем голода и обеспечения продовольственной безопасности в мире.

Распространение ГМО стимулируется их производителями – транснациональными компаниями, и в этом смысле это одна из черт процесса глобализации. Типичным примером является генетически модифицированный рис, содержащий провитамин А. Реклама ГМ-риса утверждала, что сорт создан для преодоления дефицита витамина А, характерного для Юго-Восточной Азии. Однако, чтобы получить необходимую суточную дозу витамина А, надо съесть 9 кг этого риса. Решением проблемы дефицита витамина А – многократно более дешевым и реалистическим – является широкое использование местных фруктов и овощей.

То обстоятельство, что высокие урожаи можно получать «без химии» и без ГМО, на основе селекции и обычной агротехники, противоречит интересам корпораций, внедряющих данный инновационный подход. Они навязывают мировому сельскому хозяйству пути развития, которые увеличивают их прибыли (создание ГМ-сортов, способных выдерживать значительные концентрации пестицидов, и применение пестицидов в большем, чем раньше, объеме).

На настоящее время биотехнологии в области генной инженерии крайне несовершенны. Например, специалисты в области генетики не дают никакой гарантии встраивания чужеродного гена в конкретный участок генной цепочки того биологического организма, который подвергается изменению. Результатом становится так называемый плейотропный эффект, т.е. множественность воздействия генов на развитие организма, влияние гена на проявление не одного, а нескольких признаков, при этом проявление такого развития практически непредсказуемо и может быть выявлено лишь через несколько поколений. Результатом такого эффекта может стать неконтролируемый перенос генетически модифицированных конструкций из растений, подвергнутых генетической модификации в обычные бактерии, что может стать причиной возникновения ранее неизвестных патогенных штаммов фитовирусов, более опасных, чем их природные предшественники.

 Существует также масса других рисков внедрения ГМО, большинство из которых до сих пор не имеют объективной оценки.

В реальности, ни проблемы продовольственной безопасности, ни желание спасти человечество от прогнозируемого голода не являются основными аргументами производителей ГМО. Главной движущей силой является экономическая выгода. Сверхприбыль получают лишь те, кто стоит за созданием ГМО. Создание каждого нового вида ГМ-организма, по экспертным оценкам стоит порядка трех миллиардов долларов, а общее количество генно-модифицированных сортов составляет уже больше тысячи. Подобное могут сделать с природой только крупные транснациональные корпорации. Как уже было сказано, лидером рынка ГМО является американская компания «Монсанто» – она контролирует более 80 %. Кроме «Монсанто», весомыми игроками являются американская компания «Дюпон», швейцарская фирма «Синтента» и немецкая «Байер». Именно эти корпорации имеют огромные доходы от продаж ГМ-семян, ГМ-культур, а также средств химической обработки посевов. Одним из самых распространенных пестицидов является глифосат «Раундап» компании «Монсанто», практически все ГМО этой компании имеют искусственно внедренный ген устойчивости к данному пестициду. Компания «Монсанто», подобным образом стимулируя продажи своих пестицидов, получает колоссальные доходы не только от продажи ГМО, но и от продажи средств химической обработки растений.

В результате всего лишь несколько компаний постепенно захватывают мировой рынок продовольствия, уже диктуя свои условия мировому сельскому хозяйству. В настоящее время все большее количество фермеров по всему миру, подвергаясь жесткому лоббированию интересов вышеуказанных компаний, начинают отказываться от традиционных сельскохозяйственных сортов и, по сути, попадают в абсолютную зависимость от защищенных патентами трансгенных продуктов и сопутствующих им пестицидов.

Заключение

Таким образом, на сегодняшний день видится необходимым тщательное всестороннее изучение необходимости внедрения ГМО в сферу производства продовольствия, беспристрастная оценка связанных с этим процессом рисков, проведение долгосрочных опытов по употреблению в пищу ГМ-продуктов и оценка последствий для здоровья человека. Необходимо произвести комплексную оценку экономического эффекта для государств и частных фермеров и степени влияние повсеместного внедрения ГМО на решение проблемы продовольственной безопасности и проблемы голода.


Библиографическая ссылка

Гузырь В.В., Горюнова Н.Н. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ОРГАНИЗМОВ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 6-1. – С. 99-102;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6852 (дата обращения: 23.04.2021).