О СОСТОЯНИИ И ПЕРСПЕКТИВАХ РАЗВИТИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИЙ
Доклад
на Круглом столе «Трансгенные и клеточные биотехнологии
в селекции и растениеводстве»,
Пятый московский международный конгресс
«Биотехнология: состояние и перспективы развития»
В.С.Шевелуха
академик РАСХН
Российский государственный аграрный университет-МСХА имени
К.А.Тимирязева, Москва, 127550, ул.Тимирязевская, д. 49,
Кафедра сельскохозяйственной биотехнологии,
тел./факс: (495)9762984
Равновесие всех «за» и «против» в развитии биотехнологии и особенно ее стратегического ядра – генной инженерии, к которому стремится наука и общество во всем мире, не лучший вариант в достижении главной цели – максимальной биологизации производства для повышения его устойчивого развития, эффективности и экологической безопасности.
Одна из задач настоящего конгресса, в том числе его сельскохозяйственной секции и «круглого стола» на тему «Трансгенные и клеточные биотехнологии в селекции и растениеводстве» - сделать новый шаг в ликвидации противоречий между развитием биологической и аграрной наук и реализацией ее новейших достижений для обеспечения продовольственной безопасности России и мира. Подобно тому, как расщепления атома вызвало в мире большое беспокойство людей, так и трансформация биологического клеточного ядра, направленное на изменение наследственности живых организмов, может иметь непредсказуемые последствия. В то же время без использования трансгеноза невозможно решение ряда важнейших задач биологии и производства, среди которых на первое место вышла проблема создания нового поколения биологических объектов, (растений, животных и микроорганизмов), обладающих комплексной устойчивостью к опасным вредным организмам и стрессовым факторам среды и отрицательным последствиям деятельности человека.
Насегодня распределение позиций государств по отношению на это выглядит следующим образом: наибольшие подвижки в решении теоретических и практических задач биотехнологии и генетической инженерии имеет место в США, Канаде, Бразилии, в странах Восточной и Юго-Восточной Азии (Китай, Индия, Япония). Именно в этих двух географических регионах мира созданы экономически эффективные формы, линии, сорта и гибриды растений с измененной наследственностью (трансгенные растения), уже сегодня занимающие свыше 110 млн. гектаров пашни, составляющих четвертую часть всех производственных площадей, занятых под культурами - соей, кукурузой, сахарной свеклой, томатами, картофелем, рапсом, хлопчатником и другими важнейшими сельскохозяйственными культурами. Темпы расширения площадей под посевами трансгенных культур в этих странах будут сохраняться и в ближайшей перспективе.
В государствах Западной Европы уже происходит смена общественного и официального (государственного) отношения к этой проблеме - от полного отрицания к постепенному переходу к позиции «за», что окажет стимулирующее влияние на развитие научных исследований по трансгенным технологиям и повышение эффективности сельскохозяйственного производства вцелом.
Последнее место в этом ряду занимает Россия. Будучи пионером в разработке первой национальной программы по биотехнологии и успешной ее реализации в микробиологии, фармакологии, в медицине и ветеринарии, Россия оказалась неспособной развить эти направления в науке и продовольственном цехе страны. У нас до сих пор нет ни одного разрешенного для использования в производстве трансгенного объекта ни в растениеводстве, ни в животноводстве. Не восстановлен проект, объединяющий все основные направления биотехнологии и биоинженерии. В стране продолжаются дискуссии и бессмысленные споры по поводу мнимой опасности и даже возможного геноцида, который неизбежен, по мнению невежественных людей, в случае продолжения этих работ. Россия оказалась единственной страной мира, не поддержавшей признанного ООН, руководителями многих государств, в первую очередь, Китая, Кубы заявления о стратегическом приоритете биотехнологии и биоинженерии в текущем столетии.
Науке известны крупнейшие парадоксы, особенно, в теоретической физике: фотометрический, гравитационный, термодинамический и некоторые другие. Но это в науке, охватывающей изучение закономерностей всей вселенной и существующей уже тысячелетия. В биологии в момент открытия пространственной и химической структуры ДНК (Уотсон и Крик) и получения первой рекомбинантной ее молекулы (Бэрг) возникла ситуация, не парадоксальная, а гармоничная, открывающая колоссальные возможности для решения проблем эффективного использования природных ресурсов и особенно решения проблемы продовольственной безопасности. Парадокс возник в другой области – не в науке, а в использовании ее результатов обществом. Его преодоление сегодня – дело не только ученых, сколько руководителей страны и всего общества в целом.
Рождение сельскохозяйственной биотехнологии относится к периоду семидесятых годов прошлого столетия и связано с выдающимися мировыми открытиями в науке, кризисным положением в сельском хозяйстве многих стран, в том числе СССР, и исчерпанием использования традиционных энергетических ресурсов и резервов роста аграрного сектора экономики в США и других развитых странах. В Советском Союзе была создана «Продовольственная программа», которая по большинству показателей была выполнена.
В США в сельском хозяйстве и продовольственном обеспечении страны кризиса нет. Но Президент США поставил перед учеными страны задачу: осуществить новый этап в фундаментальных исследованиях, позволяющий более полно использовать биологические резервы науки в области фотосинтеза, биоэнергетики, селекции и трансформации растений, животных и микроорганизмов. Выполнение этого поручения базировалось на новейших мировых открытиях. Большое значение для формирования нового стратегического направления в современной биологии имели также основополагающие работы выдающихся биологов мира Г.Бойера, С.Коена, Д.Морра, А.Баева, А.Белозерского, О.Ейвери, Г.Гамова, К.Кораны, Ф.Жакоба, Ж.Моно, Дж.Беквиста, Ю.Овчинникова, А.Спирина, решивших ряд крупнейших проблем по расшифровке генетического кода, идентификации и экспрессии генов, структуры и функций биоинженерных ферментов, биосинтеза белка у прокариот и эукариот. В пятидесятые годы в биотехнологии возникло еще одно важное направление – клеточная инженерия, основателями которого были П.Уайт (США) и Р.Готре (Франция). В России это направление получило успешное развитие благодаря масштабным исследованиям Р.Бутенко, ее учеников и последователей.
Современная биотехнология в прикладном плане в настоящее время дифференцируется по важнейшим областям использования ее результатов: биотехнология в селекции растений и растениеводстве, в животноводстве и ветеринарной медицине, в хранении и переработке сельскохозяйственной продукции, в экологии, в защите растений, в энергетике, в медицине и здравоохранении и других областях. Интенсивное развитие каждого из этих направлений позволит в суммарном выражении за счет повышения продуктивности и устойчивости биологических объектов в растениеводстве и животноводстве увеличить объем валовой продукции в полтора-два раза, три при максимальном использовании современных факторов интенсификации. Такой уровень производства предусмотрен Доктриной продовольственной безопасности Президента Д.А.Медведева, включая и антикризисные меры, предусмотренные его программой.
Биологизация сельского хозяйства, возникшая в ответ на ускоренную деградацию почв и энтропию в энергетике была неизбежным и эффективным шагом в их приостановке и последующем повышения потенциала продуктивности сельскохозяйственного производства. Темпы биологизации оказались совершенно недостаточными, чтобы сделать ее решающим фактором в придании нового этапа развития сельскохозяйственного производства.
Сегодня в мире масштабы биологизации сельского хозяйства составляют менее 1 %. Всего в практике ведения этой отрасли выделилось в мире пять основных моделей ее развития. Потребность в необходимости биологизации для всех имеет большое значение. Американский фермерский путь с частной собственностью на землю и рыночными механизмами регулирования экономики, использованием традиционных факторов интенсификации достиг своего предела. Поэтому США прилагают максимум усилий к биологизации сельского хозяйства, обеспечивающей одновременно решение трех коренных задач: дальнейший рост объемов производства продукции сельского хозяйства, повышение ее качества и снижение отрицательных последствий экологической ситуации. Наряду с биологизацией решающими факторами в американском варианте аграрной модели являются государственная поддержка и перевод в текущем столетии аграрного и других секторов экономики на использование возобновляемых источников энергии.
В западноевропейской модели ведения сельскохозяйственного производства, в основном повторяющей американский фермерский вариант с дополняющими его мощными межгосударственными интеграционными процессами, явно недостает факторов биологизации с использованием современных биотехнологий и генной инженерии, что вызвано ошибочной ориентацией многих руководителей этих государств на необоснованный запрет (или мораторий) в использовании генетически модифицированных растений, животных и микроорганизмов.
Примером и доказательством высокой эффективности биологизации сельского хозяйства, включая трансформацию геномов, является китайская модель ведения сельского хозяйства. При колоссальном народонаселении в 1,3 млрд. человек и недостатке природных ресурсов - земли, воды, удобрений в стране решена продовольственная проблема, достигнут наивысший в мире темп развития аграрной отрасли (10% годового роста). Этому способствовали три обстоятельства: участие государства в регулировании экономических взаимоотношений между промышленностью и сельским хозяйством, государственная собственность на землю и стратегические отрасли, а также крупномасштабное применение методов и средств биологизации сельскохозяйственного производства с использованием биотехнологий и генно-инженерных модификаций.
В слаборазвитых странах Латинской Америки, Восточной и Юго-Восточной Азии наступил период осознания руководителями государств огромной значимости биологизации и интенсификации сельскохозяйственного производства за счет развития исследований в области биотехнологии, трансгенных методов создания новейшего поколения всех видов биологических ресурсов, замены ими традиционных, сдерживающих рост продуктивности сельского хозяйства. Во всех этих странах в последние годы произошел сдвиг в наращивании темпов производства продовольствия и создан задел на перспективу.
В мире уже сегодня трансгенные растения с высокой устойчивостью к патогенам и абиотическим стрессам, высоким качеством продукции возделываются на площади 110 млн. га. Создаются принципиально новые линии и породы скота с повышенной устойчивостью к опасным болезням и высокой продуктивностью. Созданы мировые банки эффективных генов и сотни экономически эффективных сортов, гибридов, растений, животных и птиц, штаммов микроорганизмов.
Только в России до сих пор не возделываются сорта трансгенных растений, не созданы стада устойчивых к болезням животных. Все это следствие отрицательной позиции государственных структур и ряда ученых, безосновательно считающих крайне опасным использование трансгенных организмов для человека и природы. В печати и других средствах массовой информации нередко можно прочитать слова государственных деятелей, подобные следующим: «Я не сомневаюсь в том, что можно гордиться яблоками и другими продуктами сельского хозяйства, которые у нас производятся. И я не сомневаюсь в этом потому, что я знаю, что технологии у нас, может быть, не всегда такие эффективные, как на Западе, но они гораздо более щадящие в отношение здоровья потребителя, чем западные технологии. Мы практически не пользуемся генной инженерией. И вот сейчас мы знаем, сколько у нас проблем с этим. У нас этих проблем, слава богу, нет» (В.В.Путин, декабрь 2003 г.). А вот, что говорит по этому поводу директор Института физиологии растений РАН В.В.Кузнецов: «Технология создания ГМО в настоящее время крайне несовершенна, что является основным источником серьезных биологических и экологических рисков для человека, окружающей среды и всего мирового сообщества». Еще более однозначно выступила по этому поводу научный сотрудник Института нейрохирургии РАМН И.В.Ермакова, заявив, что в ее опытах доказан факт гибели, снижения плодовитости и жизнеспособности крыс при скармливании им даже в небольшой дозировке соевого концентрата, полученного из трансгенных растений сои. На нынешнем биотехнологическом конгрессе в Москве руководитель Европейской ассоциации биотехнологов заявил, что никаких, даже самых ничтожных фактов, подтверждающих опасность использования ГМО в продуктах питания, не существует.
Известно, что генетические риски имеют место. Они связаны с плейетропным эффектом, нарушением стабильности генома при несоблюдении правил и методических условий проведения экспериментов, слабой изученности закономерностей экспрессии генов, их свободной миграцией и ряда других причин. Но риски могут и должны быть предотвращены при необходимом научном контроле в лабораторных условиях за возможным образованием белков токсической и аллергенной природы. Ни одного случая отрицательного развития событий в лабораториях мира не выявлено. Работы ведутся с природными генами.
Высшим достижением новейшей биотехнологии является генетическая трансформация – перенос чужеродных донорских генов в реципиентные клетки растений, животных и микроорганизмов. По своим целям и возможностям это направление в биотехнологии является стратегическим. Оно позволяет успешно решать главную задачу по повышению устойчивости биологических ресурсов к вредным организмам, стрессовым факторам среды, что значительно увеличивает эффективность сельскохозяйственного производства. Для достижения этих целей в ближайшие годы предстоит преодолеть значительные биологические барьеры в идентификации и клонировании генов, в создании генетических банков, расшифровке механизмов экспрессии важнейших полигенных признаков и свойств организмов. Изучение условий гарантированной биобезопасности, научно обоснованный прогноз свидетельствует о том, что при решении этих фундаментальных задач в первой четверти нынешнего века биотехнологическая продукция составит не менее 20 % всего объема таких товаров, поступающих на мировой рынок.
В настоящее время большое развитие получили клеточная и тканевая биотехнологии, основанные на дальнейшем углубленном изучении биологии клетки и использовании ее важнейших свойств – тотипотентности и продуцировании соединения вторичного синтеза. Возникли новые высокоэффективные биотехнологические производства в фармацевтической, пищевой и перерабатывающей промышленности.
Для преодоления отставания России в развитии клеточных и генно-инженерных технологий и их использовании в биологизации и выводе сельского хозяйства страны из кризиса ученые научно-исследовательских учреждений и биотехнологических центров Российской академии сельскохозяйственных наук во взаимодействии с коллективами биологических НИИ РАН, РАМН, высших учебных заведений вносили для утверждения руководству страны предложения по биотехнологии и созданию новой Программы по другим важнейшим приоритетным направлениям. В настоящее время подготовлен совместный проект Программы по био- и нанотехнологиям Средства для выполнения этой программы будут выделены. Пик подъема волны протестного общественного движения, направленный против развития и использования генно-инженерных исследований, в настоящее время в значительно снизился. Постепенно меняется ситуация не только в России, но и во многих странах Западной Европы. Усиливается правовая база мониторинга и ответственности за возможные отрицательные последствия. Вносятся соответствующие поправки в закон, принятый в 1996 году «О государственном регулировании генно-инженерной деятельности». Теоретическая и прикладная биотехнология и биоинженерия будут решать острейшие задачи современного производства, обеспечивающие повышение урожайности и валовых сборов зерна до 120 млн. тонн в год, удвоение производства продуктов животноводства, восстановление поголовья скота, особенно коров, повышение плодородия почв, прекращение их деградации, оздоровление экологической обстановки в сельском хозяйстве и в целом в стране.
Важнейшей проблемой остается подготовка специалистов по профилю «Сельскохозяйственная биотехнология». В Тимирязевской академии (РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева) такая подготовка впервые организована в аграрном секторе 22 года тому назад. За этот период всего подготовлено на кафедре по проблемам биотехнологии и биоинженерии свыше 2000 агрономов, селекционеров и других специальностей, в том числе более 200 специалистов по специальности сельскохозяйственная биотехнология. Проводится подготовка кандидатов и докторов наук – биотехнологов и биоинженеров. Работает специализированный Совет по защите докторских и кандидатских диссертаций. Оказана помощь 25 аграрным вузам, институтам, университетам и академиям в организации кафедр, лабораторий, отделов и станций по биотехнологии и биоинженерии. Работа кафедры сельскохозяйственной биотехнологии и Центра по молекулярно-генетическому маркированию важнейших признаков у растений интегрирована с деятельностью институтов и лабораторий РАН и ряда стран мира.
Необходимо твердо запомнить и принять к сведению и исполнению, что главная опасность грозит России не со стороны так называемого биотехнологического и генно-инженерного геноцида народа, а со стороны дальнейшего отставания страны в развитии этих стратегических направлений науки и сельскохозяйственного производства в XXI веке по сравнению с мировым уровнем. По этому поводу нами направлено письмо за моей подписью бывшему Президенту России В.В.Путину. В ответ было поручение Министерствам науки и образования, сельского хозяйства, экологии и ряду других ведомств рассмотреть предложения академика РАСХН В.С.Шевелухи, которое так и не было выполнено.
Уверен, что ученым России удастся в ближайшее время сместить ориентиры руководства страны по этой проблеме и открыть путь в развитии важнейшего стратегического направления в биологии ХХ1 века.
Академик РАСХН В.С.Шевелуха