Возможные негативные последствия интродукции ГММ в окружающую среду

Рассмотрев возможные положительные и отрицательные последствия интродукции ГММ в окружающую среду, перейдем к описанию методологии оценки риска подобного вмешательства. За основу возьмем подходы экспертов Европейской биотехнологической федерации и Евросоюза (ЕС).

Эксперты ЕС разработали стандартный формат описания характеристик ГММ, необходимый для всесторонней оценки их безопасности. В Интернете это описание можно посмотреть на сайте: http://www.oecd.org/cd.htm.

Согласно этому формату с учетом характеристик донорского и реципиентного организмов составляется сводная информация, необходимая для оценки риска и безопасности ГММ:

1. Таксономия, идентификация, источник, культура.

1.1. Название и обозначение.

1.2. Степень сходства между донорным и реципиентным микроорганизмами, данные об обмене генетическим материалом между донорным и реципиентным организмами.

1.3. Характеристика организма, которая позволяет провести его идентификацию, и конкретные методы, использованные для этой цели.

1.4. Методы, применяемые в лабораторных и поясных условиях, для определения присутствия и/или мониторинга численности данного микроорганизма.

• Источники появления организма.

• Информация о реципиентном организме и о его репродуктивном цикле (половом и/или неполовом).

• Факторы, ограничивающие воспроизведение, рост и выживаемость организма.

• Генетические характеристики донорного и реципиентного организмов.

• История до генетических манипуляций.

• Характеристики реципиентного и донорного геномов,

• Стабильность реципиентного организма по генетическим параметрам.

2. Патогенные и физиологические свойства реципиентного организма.

2.1. Природа патогенности, вирулентности, инфекционности и токсикогенности.

2.2. Круг хозяев.

2.3. Иные потенциально значимые физиологические свойства.

2.4. Стабильность этих свойств.

3. Характеристика созданного организма.

3.1. Описание модификации.

3.2. Описание природы, функции и источника встроенной донорной нуклеиновой кислоты, включая регуляторные и другие элементы, влияющие на функции рекомбинантной ДНК и на используемый генетический вектор.

3.3. Описание методов, с помощью которых сконструирован вектор со встроенной генетической информацией.

3.4. Описание методов, с помощью которых вектор со встроенной генетической информацией внесен в реципиентный организм, и процедуры селекции ГММ.

• Информация, имеющая значение для охраны здоровья человека.

• Опасность для окружающей среды и сельского хозяйства

• Применение сконструированного организма в окружающей среде.

• Выживание, размножение и распространение сконструированного организма в окружающей среде.

• Взаимодействие сконструированного организма с биологическими системами.

• Экосистемные эффекты.

Методология оценки риска интродукции ГММ. В основу этой методологии положены следующие основные принципы:

1) следует определить, какие именно объекты, экологические и гигиенические факторы и показатели (здоровье человека, животных, жизнеспособность растений, биоразнообразие, плодородие почвы, в дальнейшем - защищаемые объекты) могут быть подвергнуты вредному воздействию того или иного ГММ;

2) следует определить конкретный характер каждого из возможных опасных воздействий ГММ на каждый защищаемый объект природы;

3) составить сценарий возникновения и распространения каждой опасности - проследить последовательность этапов реализации опасности;

4) следует определить, к какому именно из четырех согласованных уровней риска относится данный ГММ по отношению к каждому из всех защищаемых объектов природной среды.

Охарактеризуем уровни риска интродукции ГММ.

Риск первого уровня. На этом уровне риска вредных последствий от интродукции ГММ не наблюдается. Микроорганизмы, соответствующие этому уровню риска, считаются экологически безопасными.

Риск второго уровня. На этом уровне возможны вредные воздействия, но очень маловероятно, что они представят серьезную опасность в отношении объектов окружающей среды. Возможны локальные негативные последствия, иногда исчезающие спонтанно, но их можно предотвратить и благодаря саморегуляции компонентов окружающей среды или с помощью специальной обработки. Распространение вредных последствий за пределами места интродукции маловероятно.

Риск третьего уровня. На этом уровне вероятны локальные серьезные вредные воздействия на защищаемые объекты. Вероятность распространения опасности за пределами места интродукции ГММ мала. С помощью специальной обработки появления вредного воздействия можно избежать.

Риск четвертого уровня. Ожидаются серьезные вредные воздействия на защищаемые объекты природы, могущие происходить как в месте интродукции, так и за его пределами, Мероприятия по предотвращению вредных воздействий ГММ или по их удалению невозможны.

Принято условие, что если защищаемых объектов несколько, то наибольший уровень риска, приходящийся на какой-либо один объект, будет определять общий уровень риска при данном примере интродукции ГММ.

Следует оценивать не только опасность, возникающую при реализации конкретных целей интродукции, но и опасность возможных побочных эффектов, возникновение которых не планировалось. Например, для уничтожения кукурузного стебелькового мотылька, проволочника и других фитофагов на кукурузные поля интродуцируют бактерии Bacillus Thuringiensis (ВТ-ГММ). Однако при этом ВТ-ГММ может поражать полезных насекомых-опылителей и других насекомых, а это может привести к вредному эффекту для всего сообщества. Поэтому оценка возможного влияния интродукции ГММ на такие организмы должна быть включена в полную оценку риска.

При этом характеристиками каждого негативного сценария являются тяжесть отрицательного эффекта и вероятность его возникновения.

В совокупности такой сценарий называется риском, и его математически можно представить в виде:

R = f (S, P) (7.1)

где R - функция двух аргументов; S - тяжесть негативных последствий; Р - вероятность их возникновения.

В самом простом случае конкретный вид этого уравнения следующий:

R = S * P. (7.2)

Приведем примеры ранжирования экологического риска интродукции ГММ в объекты окружающей среды.

Оценка риска вредных воздействий на плодородие почвы. Как с экологической, так и с сельскохозяйственной точки зрения плодородие почвы зависит от присутствия микроорганизмов, влияющих на ее физико-химические свойства: рН, деструкцию и трансформацию остатков биоты. Однако не исключено, что интродуцированные ГММ могут делать почву непригодной для сельского хозяйства. Когда почва является защищаемым природным объектом, оценка риска интродукции ГММ должна зависеть от возможности спонтанного возвращения почвы в исходное состояние либо от возможности уменьшить или ограничить отрицательное воздействие ГММ на почву.

Уровень вероятного риска ГММ для почвы и ее плодородия ранжируется с помощью четырех уровней:

1) вредные последствия не обнаруживаются, или их появление маловероятно;

2) временные отрицательные биохимические изменения почвы и самоограничивающееся распространение нежелательных генетических свойств;

3) значительные биогеохимические изменения, отрицательно влияющие на плодородие почвы. Возможна специальная обработка, восстанавливающая исходные характеристики почвы. Имеет место массовое распространение нежелательных генетических свойств. Однако имеются возможности ограничивать или контролировать их распространение;

4) нежелательные стойкие и необходимые изменения почвы с изменениями ее плодородия. Массовое распространение нежелательных характеристик. Контроль их распространения невозможен. Однако неизвестно ни одного микроорганизма, обладающего свойствами 4-го уровня, и мала вероятность, что такой ГММ можно сконструировать.

Оценка риска вредных воздействий ГММ на биоразнообразие в экосистемах. Актуальность этой оценки вызвана не столько необходимостью сохранения каких-либо конкретных биологических видов, сколько необходимостью сохранения всего генофонда как источника генетической изменчивости. В этом случае для оценки риска (вероятностной оценки) тяжести сложившейся ситуации от интродукции ГММ в открытую экосистему предлагается также исходить из четырех градаций:

1) вредные последствия не обнаруживаются или крайне маловероятны;

2) временное и локальное вытеснение аборигенных видов, самоограничивающееся распространение ГММ;

3) массовое распространение интродуцированных ГММ. значительное вытеснение аборигенных видов, восстановление их численности возможно лишь за счет специальных мероприятий, и такие средства для ограничения и контроля такого распространения имеются;

4) нежелательное стойкое и необратимое вытеснение аборигенных и резидентных видов, массовое распространение интродуцированных ГММ. Отсутствует возможность его ограничения или контроля.

В заключение этого раздела рассмотрим современные методы оценки риска интродукции ГММ в окружающую природную среду. Данная методология базируется на двух подходах.

Первый подход основан на использовании уже имеющейся информации об известных микроорганизмах, для которых интродукция в почву или другие объекты окружающей среды безопасна.

Второй предполагает отсутствие таких аналогов и рекомендует проводить оценку возможных последствий интродукции ГММ как бы с чистого листа, соблюдая при этом разумные меры гигиенической и экологической безопасности.

Рассмотрим эти подходы подробнее.

Оценка риска по степени сходства с известными ГММ предполагает доказательство, что планируемый для интродукции ГММ сходен с уже известным, и предлагает провести разумную гипотетическую экстраполяцию, насколько интродукция данного ГММ будет столь же безопасной, как и интродукция сходного с ним по свойствам известного вида.

Оценка риска в модельных экспериментах должна проводиться сначала в экспериментальных условиях, затем, если в экспериментах не обнаружено опасных последствий культивирования ГММ для других микроорганизмов, дальнейшие исследования целесообразны в мелкомасштабном полевом опыте. Риск должен тогда оцениваться на основе следующих измеряемых параметров:

• способности интродуцированных ГММ конкурировать с аборигенными микробными популяциями;

• способности к горизонтальной передаче трансгенов;

• возможности реализации экологического мониторинга ГММ;

• управления результатами интродукции.

При оценке риска следует рассмотреть соотношение «целесообразность интродукции - уровень ее риска». При такой оценке рассматриваются следующие варианты.

Если по отношению хотя бы к одному защищаемому объекту ГММ относится ко второму уровню риска, то необходим специальный анализ в рамках оценки соотношения «риск- польза», который должен оправдать целесообразность самого процесса интродукции ГММ.

Если возможные отрицательные последствия будут относиться к такому защищаемому объекту, как здоровье человека, то даже при втором уровне риска оправдать целесообразность такой интродукции затруднительно независимо от степени ее потенциальной полезности.

Если ГММ соответствует третьему уровню риска по отношению хотя бы к одному защищаемому объекту, такой трансгенный организм не может являться перспективным кандидатом для интродукции в ту или иную среду.

Если ГММ попадает в четвертый уровень риска, он не должен интродуцироваться ни при каких обстоятельствах.

Наряду с интродукцией ГММ возникла проблема оценки риска для человека и экосистем трансгенных растений,