Транcгеноз і еволюція

Відео: Biology.Genetics

транcгеноз і еволюція

Відео: Як стати багатоклітинних?

Еволюційний підхід дає можливість
досить глибоко зрозуміти дані спе-
ціальної біологічної дисципліни.
Н.В. Тимофєєв-Ресовський та ін. (1977)

Які прогнози можна зробити щодо взаємозв`язку синтетичної теорії еволюції і трансгенозу? Які наслідки потягне за собою повсюдне поширення генетично модифікованих рослин і тварин на тлі все зростаючих масштабів забруднення і руйнування природного середовища, а також демографічного вибуху? Де і як слід шукати відповіді на ці та інші питання? Очевидно тільки, що ступінь ризику використання генетичної інженерії в природопреобразующей діяльності людини пропорційна не тільки рівнем його знань, а й розуміння життєво важливою необхідності гармонізувати свої відносини з Природою. В даний час основна дискусія при оцінці ризику використання ГМО орієнтована на кінцевий продукт, тоді як можливі еволюційні наслідки генетичної інженерії залишаються без уваги. У чому ж конкретно результати і тенденції генетичної інженерії рослин суперечать відомим законам природної еволюції біосфери і в чому небезпека порушення цих законів? Спробуємо відповісти на ці непрості питання.
Найважливішою особливістю, що відрізняє Homo sapiens від багатьох мільйонів інших біологічних видів, є те, що при збільшенні щільності людської популяції на обмеженому життєвому просторі прискореними темпами продовжується зростання її чисельності. Іншими словами, людина є непомірним видом перш за все в тому сенсі, що чисельність його популяції виявляється непідвладною законам саморегуляції. Інша особливість Homo sapiens складається в його незвичайною здатності до перетворення абиотической і біотичної середовища. Оцінюючи антропогенний вплив людини на природу, В.І. Вернадський вважав його рівним за масштабами дії геологічних сил. Тим часом немає ніяких гарантій того, що подальший розвиток людства буде відбуватися при вирішальний вплив колективного розуму, тобто за сценарієм переходу біосфери в ноосферу. Найбільш яскравим прикладом того є не тільки розлад з природою на 37% суші Землі, зайнятої сільськогосподарськими угіддями, а й мільйони гектарів пустель, що простягаються на територіях, покритих ще в недавньому минулому буйною рослинністю. З огляду на це можливості, що відкриваються генетичної інженерії викликають не тільки захоплення, а й відчуття неспокою. І якщо виходити з того, що екологічна рівновага біосфери Землі є проміжним, тобто обмеженим тим чи іншим терміном, станом, то безмежне втручання людини в природну еволюцію живого може змінити як екологічну ситуацію, так і напрямок еволюції. Можна сподіватися лише на те, що адаптація самого Homo sapiens до навколишнього світу за допомогою пізнання (суть культурної еволюції) буде випереджати темпи і масштаби антропогенного втручання в процеси природної еволюції.
З відкриттям можливостей генетичної інженерії (управління спадковістю по сваволі) людство впритул наблизилося до можливості створення такого живого світу, якого на Землі ще не було і закономірності розвитку якого нікому не відомі. Однак збільшуючи свій вплив на біосферу людина повинна спиратися не тільки на закони еволюції і нові технології, але і на інші стратегічні цілі і нові критерії якості життя, що базуються на помірності і розсудливість. Той факт, що жива матерія еволюціонує за певними законами (багато з яких залишаються поки нам невідомими), зовсім не зменшує небезпеку втручання людини в зміну вже відомих законів спадковості і мінливості живих організмів. Ось чому у будь-якого наукового напрямку були і будуть не тільки свої захисники, але і єретики!
Біосфера еволюціонувала за законами множення числа видів і їх екологічної спеціалізації. При цьому в основі збільшення біорізноманіття лежить репродуктивна ізоляція кожного виду. В цьому і полягає один з постулатів синтетичної теорії еволюції (СТЕ): потік генів можливий тільки всередині виду, який є генетично цілісної замкнутою системою. Тим часом генетична інженерія дозволяє відповідно до бажання (а часом і примхою) Homo sapiens проводити гібридизацію без кордонів, ігноруючи процеси екологічної спеціалізації нових генотипів, що неминуче може змінити весь усталений в біосфері хід сукцессіонних процесів. Приклади наслідків неконтрольованого поширення тих чи інших видів рослин, тварин, мікробів і вірусів досить численні і добре відомі. При цьому всі ці катастрофічні ситуації викликали не монстри, отримані в пробірці, а перевірені вже тривалої еволюцією організми (водорості, мікроорганізми, віруси, квіткові рослини, тварини та ін.).
Біологічне різноманіття біосфери лежить в основі її екологічної рівноваги, що в свою чергу є головним фактором життєзабезпечення і самого Homo sapiens. Уже той факт, що з 5 тис. Окультурених видів рослин людина в даний час для задоволення 90% своїх потреб у продовольстві використовує лише 20, з яких 14 належить всього лише до двох родин, вказує на реальну небезпеку суттєвого зменшення біологічного і генетичного різноманіття агроекосистем при широкому поширенні ГМ-рослин і сортів. Відомо, що саме в результаті повсюдного обробітку генетично однотипних сортів і гібридів, створених традиційними методами селекції, в XX столітті сільське господарство світу стрясали епіфітотії гельмінтоспоріозу, іржі, фомопсису та ін. При цьому така культура, як жовтий люпин, що вважається в умовах Росії північній соєю , була практично повністю знищена антракнозом. Іншим неминучим наслідком зменшення біологічного різноманіття агроекосистем стане значно більша їх залежність від примх погоди (менша екологічна захищеність), обмежені можливості утилізувати сприятливі фактори навколишнього середовища (родючість грунту, особливості клімату, погода та ін.), Необхідність збільшення витрат вичерпних ресурсів (техногенних факторів) на кожну додаткову одиницю врожаю, в тому числі харчову калорію. А це в свою чергу лише збільшить масштаби руйнування і забруднення природного середовища, а отже, і порушення екологічної рівноваги біосфери.
Чи є генетична інженерія фактором мікро - або макроеволюції? Відомо, що в процесі мікроеволюції виникають ознаки не вище видових, тоді як генетична інженерія дозволяє створювати форми рослин з ознаками найвіддаленіших в таксономічних відношенні видів. Отже, долаючи репродуктивну ізоляцію видів, що належать до різних царств, трансгеноз по суті забезпечує макроеволюціонние процес, будучи як би відповідним експериментом. Таким чином, мова йде не просто про управління формотворчих процесів, в тому числі за рахунок схрещування з дикими видами, що роблять безіменні і відомі селекціонери рослин протягом останніх 10 тис. Років, а про управління процесом видоутворення, характерною особливістю якого дійсно є гібридизація без кордонів. Це в свою чергу означає, що трансгеноз є прямим втручанням людини не тільки і навіть не стільки в селекцію, скільки в еволюцію. Однак якщо врахувати, що згідно з СТЕ мінливість носить випадковий (!) Характер (хоча у вищих еукаріот це відноситься в основному до мутаційної мінливості), а еволюція непередбачувана, то бoльшие ймовірність помилки і ступінь ризику при цілеспрямованому (по примхам, натхнення, доцільності та ін .) управлінні еволюційним процесом на основі широкого використання ГМО стають очевидними.
У той же час одним з важливих еволюційних проявів є високий рівень інтегрованості морфогенезу і адаптивних реакцій у вищих організмів. В результаті мінливість останніх, особливо в процесі мейотической рекомбінації, виявляється далеко не випадковою. Отже, в процесі природної еволюції вищі еукаріоти не здатні до будь-яких змін, а їх генетичне сталість (status quo) забезпечується багатьма механізмами (репродуктивна ізоляція, епігенез, елімінація в процесі природного відбору і т.д.). Безперечно, в природі серед незліченної різноманітності форм є чимало прикладів і неадаптивности, в тому числі каліцтв (нейтральні, безглузді і шкідливі ознаки). Однак це не змінює загальної картини впорядкованості живого світу, включаючи посилення процесів і механізмів адаптації, в тому числі саморегуляції і саморозвитку.
З появою трансгенозу генофонд видів перетворюється з закритою у відкриту інформаційну систему, а дивергентная за своєю суттю еволюція стає конвергентної. Які ж можливі наслідки розмивання видів, тобто раніше захищеного генофонду? Відомо, що ще в XIX столітті Фокке була складена зведення, що включає більше 4 тис. Міжвидових гібридів рослин, що існують в природі. Отже, межвидовую гібридизацію (змішання генофондів) можна розглядати в якості представленого і закріпився в процесі еволюції біосфери явища. При цьому у риб, птахів і ссавців в природі існують не тільки міжвидові гібриди, але навіть і відповідні гібридні зони. Крім того, за межами репродуктивної захищеності генофонду кожного виду залишається величезна кількість форм без статевого процесу (прокаріоти, нижчі і вищі еукаріоти), що не володіють такою захищеністю. Все це свідчить про те, що саме по собі подолання репродуктивної ізоляції видів ще не представляє якоїсь особливої небезпеки. Однак ситуація докорінно змінюється, коли мова йде про використання можливостей цілеспрямованої гібридизації без кордонів для отримання найближчих приватних вигод, про неконтрольоване перенесення трансгенів в екосистемах і т.д.
Методи генетичної інженерії, допускаючи свавілля в створенні ГМО, принципово відрізняються від відомих факторів природної еволюції, які ретроспективно за своєю природою і випробувані протягом багатьох мільйонів років. Що ж стосується наслідків гібридизації без кордонів, тобто управління формотворчих процесів в сваволі, то про них можна поки тільки здогадуватися. Вважається, що життя на Землі виникала багаторазово, потім заходила в глухий кут, гинула від якоїсь катастрофи, яких на нашій планеті було немало- після цього все починалося з початку (Геріберт-Нільсон, 1953). Не можна допустити, щоб ГМО стали б причиною нового апокаліпсису.
Еволюційна стратегія вищих рослин забезпечується за рахунок вирішення протиріччя між вимогами максимальної пристосованості в сьогоденні і збереження можливості змінюватися в майбутньому (Darlington, 1939 Mather, 1943). При цьому величезне генотипическое (видове і екотіпіческое) різноманітність у квіткових рослин, тобто їх високий потенціал філогенетичної адаптації (стратегія множення числа видів), як би компенсує в масштабі рослинного царства обмежені можливості онтогенетической адаптації кожного виду рослин окремо при їх екологічної спеціалізації. У цьому сенсі основні стратегії розвитку дикоростучої і культурної флори повинні збігатися. Це в свою чергу означає, що висока біологічне різноманіття культивованих видів і сортів рослин, а також агроекологічний поділ праці між ними повинні лежати в основі як адаптивної системи селекції, так і генетичної інженерії.
Відомо, що спільність і паралелізм живого представлені як на молекулярному (закон біохімічної універсальності, спільність інформаційних і енергетичних циклів, схожість ферментів, які беруть участь в обміні білків і ін.), Так і на організмовому рівнях. Ще Дарвін відзначав паралелізм (подобу) в мінливості організмів. Так, філогенія паразита відображає філогенію його господаря. Більш того, встановлено, що між паразитом і господарем існує міжгенних комплементація (Chakravorty з співавт., 1977), а коефіцієнти специфічності ДНК самих різних господарів і вражаючих їх вірусів корелюють між собою (Колосов, 1975). Ось чому вважається, що трансгеноз як би знаходиться в руслі еволюційно-аналогової діяльності людини, особливо в сфері сільськогосподарського природокористування. Якщо врахувати, що еволюційні зміни можуть розглядатися тільки як екосистемні (Шварц, 1980), то роль ГМО як нової інформаційної складової еволюції ценозів і біосфери здавалося б не повинна викликати особливого занепокоєння.
Однак якщо виходити з положення Любіщева (1973) про те, що панівний принцип еволюції, по крайней мере, вищих таксонів - паралелізм, а не дивергенція, то цілком логічним є припущення, що перенесення екзогенної генетичної інформації може носити вибухонебезпечне характер і при невисокій специфічності переносника (в нашому випадку трансгени) охоплювати одночасно багато (особливо близькі) види (Кордюм, 1982). Встановлено, наприклад, що однією з особливостей транспозиції є швидке поширення в цілої популяції інформації, яку переносять транспозонами. При цьому епідемічний характер видоутворення включає масове стихійне поява нових ознак відразу на величезній території (Берг, 1977). І хоча в подальшому під дією природного відбору в нових таксонах зберігалися позитивні ознаки, а шкідливі елімінувати, сам таксон міг назавжди зникнути з обмінного генофонду ценоза і біосфери. Отже, при всій еволюційної гнучкості біосфери існує небезпека за рахунок трансгенозу (як одного з антропогенних чинників) створити не мало історичного прецеденту зміна еволюційної траєкторії розвитку живого на Землі.
Таким чином, можна припустити, що при широкому використанні трансгенозу принципово зміниться еволюційна ситуація: інформаційно закриті системи, якими історично є культурні види і дикі родичі рослин, виявляться відкритими для прямого обміну генетичною інформацією практично з усіма живими організмами Землі. Швидкість і напрямок еволюційного процесу в біосфері можуть істотно змінитися під впливом лавиноподібного збільшення числа ГМО. При цьому непередбачувані сукцессии в біосфері можуть відбуватися в результаті реалізації средообразующих можливостей самих трансгенних організмів. Зауважимо, що більшість варіантів биоценотических відносин, в тому числі формування консорций, еволюційно апробовано. У той же час зміна інформаційного оточення або його складових при широкому поширенні ГМО може вплинути на структуру екзометаболітів, біогеохімічні цикли, харчові ланцюги, процеси біосинтезу, динаміку і генетичну структуру популяцій біогеоценозів і ін.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі