Проблема инвазивности и агрессивности по отношению к другим биологическим видам трансгенных животных и микроорганизмов

При определении экологического риска, связанного с вероятным неограниченным ростом популяций и конкурентными преимуществами ГМО по сравнению с исходным организмом и аборигенными формами речь, как правило, идет о трансгенных растениях. Это следует и из формулировки, обычно даваемой этому риску - опасность появления новых сорняков. Однако проблему инвазивности и нежелательной выживаемости ГМО в окружающей среде, подавлении ими других организмов можно рассматривать шире. Эта проблема также правомерна в отношении трансгенных животных и микроорганизмов.

Как уже говорилось выше, контролировать распространение в окружающей среде трансгенных животных в большинстве случаев не представляет большого труда – достаточно наладить надлежащий контроль над их клеточным или вольерным содержанием. Исключением могут быть морские рыбы, например атлантический лосось (Salmo salar) и другие животные морской аквакультуры (моллюски, креветки), работы по трансгенозу которых активно проводятся в настоящее время. Основные типы генно-инженерных модификаций в отношении рыб и других животных аквакультуры – ускорение их роста до товарного размера и повышение их адаптивной способности (толерантность по отношению к холоду, недостатку кислорода и др.). Теоретически ускоренное развитие должно позволять ГМО успешно конкурировать с исходным видом и другими аборигенными для региона выпуска ГМО видами за корм. Их поведение в отношении аборигенных видов может также оказаться более агрессивным из-за более крупных размеров. Крупные размеры могут предоставить дополнительные преимущества в процессе размножения, как это было показано в модельной популяции, составленной из трансгенных (крупных) и нетрансгенных (обычного размера) рыб вида Oryzias latipes.

Рыбы и другие животные аквакультуры практически не доместицированы, то есть, по своим адаптивным способностям они соответствуют исходным видам. Это лишает дикие исходные виды каких-либо стартовых экологических преимуществ в сравнении с созданными человеком. В результате не способные конкурировать с ГМО за пищевую базу и жизненное пространство виды могут быть постепенно вытеснены или исчезнуть. Снижение видового разнообразия является одновременно и снижением продуктивности моря, что в будущем может негативно сказаться на воспроизводстве и добыче его даров. Такие же последствия возможны и при проникновении ГМО аквакультуры на новые территории за счет приобретенных адаптивных свойств. Таким образом, животных аквакультуры также можно рассматривать как своеобразные «сорняки». Хотя проблема интродукции животных аквакультуры гораздо шире экономического снижения продуктивности моря и является проблемой опасности глобального снижения биологического разнообразия.

На настоящий момент выпуск трансгенных рыб в окружающую среду для коммерческого использования пока не проводился. Однако имеется опыт многочисленных интродукций селекционных образцов рыб (полученных методами традиционной селекции) в природные условия, свидетельствующий о существенной зависимости характера и степени экологического воздействия селекционных популяций, в зависимости от вида рыб и места их выпуска. В частности, имеется опыт интродукции селекционного норвежского лосося, который сосуществует с дикими особями. Как показали наблюдения, он оказался экологически менее конкурентоспособным по сравнению с диким лососем. А основной проблемой сохранения «дикого типа» явилось недопущение распространения заболеваний, попадавших в популяцию лосося вместе с «одомашненными» особями. При испытаниях трансгенного карпа в изолированных условиях не было выявлено какого-либо особого воздействия на окружающую среду, отличного от воздействий, производимых соответствующими нетрансгенными культивируемыми в садках рыбами. Тем не менее, исходя из принципа принятия мер предосторожности, в случае планируемого выпуска трансгенных животных аквакультуры, следует очень внимательно относиться к проблеме инвазивности и конкурентного доминирования новых селекционных образцов. Основная рекомендация, даваемая природозащитными организациями по содержанию трансгенных животных аквакультуры на сегодняшний день – обеспечение, по возможности, изоляции от свободного попадания трансгенных особей за пределы отведенных им акваторий и обеспечение здоровья и инфекционной безопасности культивируемых животных.

Своеобразными «сорняками» могут быть и интродуцированные микроорганизмы. Известны случаи неудачного симбиоза селектированных штаммов азотфиксирующих бактерий рода Rhizobium и Bradyrhizobium с некоторыми хозяйственно важными бобовыми культурами. Например, многие серогруппы 76 штаммов Bradyrhizobium japonicum вызывают хлороз сои, а штаммы группы В Rhizobium tropici – хлороз фасоли (Phaseolus vulgaris L.), что, естественно, ведет к потере урожайности этих культур.

Как правило, селекционные штаммы менее конкурентоспособны по сравнению с природными аналогами, поэтому они не являются долгоживущими и не могут распространиться за территорию внесения. Следовательно, возникновение существенного ущерба от использования неудачной модификации маловероятно. Одно из направлений генно-инженерных работ с азотфиксирующими бактериями сегодня как раз и направлено на повышение конкурентоспособности ГММ и их способности выживать в почве в свободном состоянии без формирования клубеньков, успешно конкурировать с аборигенными штаммами в колонизации бобовых растений.

Существует опасение, что внесение ГМ азотфиксирующих бактерий, при приобретении ими способности стабильно сохраняться в почве, может локально разрушать азотный почвенный цикл (еще одно проявление «сорняковости»). Однако специальные эксперименты с ГМ микроорганизмами показали его несостоятельность. Доказано отсутствие какого-либо влияния ГММ на процессы аммонификации, нитрификации и денитрификации почвы, на динамику популяций микроорганизмов, способствующих этим процессам.

Чтобы абсолютно исключить вероятность нежелательного распространения ГММ и эффективно очищать от них территории после окончания их использования предлагается использовать так называемые «гены-убийцы». Это летальные гены, которые либо способствуют разрушению ДНК микроорганизмов, либо стимулируют лизис их клеточной стенки. Такие гены должны находиться под контролем других генов-медиаторов (репрессорных или промоторных), начинающих действовать только в определенных условиях окружающей среды. При изменении условий окружающей среды гены- медиаторы стимулируют действие «гена-убийцы» и разрушают ГММ.