Генетически-модифицированные организмы (ГМО). Их опасность для человека и окружающей среды

    В научной литературе практически  отсутствуют данные о воздействии  ГМ-растений на потомство млекопитающих. Проведение таких экспериментов  очень важно, поскольку мы имеем  дело с искусственной модификацией растений. В результате генетических манипуляций создаются растения, неизвестные природе. Важной задачей является изучение взаимодействия ГМ-растений с другими живыми организмами, их влияние на эти организмы и их потомство. Целью настоящей работы было исследование воздействие ГМ-сои (RR, линия 40.3.2), устойчивой к гербициду раундапу, на физиологическое состояние и выживаемость крысят первого поколения.

  Методика.

   В экспериментах участвовали 4 группы крыс Wistar, весом 200-220гг. Самок крыс первой группы («Контроль») кормили стандартным виварным кормом без каких-либо добавок. Самки трех других групп получали к корму добавку в виде соевой муки, разведенной водой. Самкам второй группы к стандартному виварному корму добавляли соевую муку ГМ сои, устойчивую к гербициду раундапу (трансген EPSPS CP4, Roundup Ready, RR, линия 40.3.2, Monsanto, содержание белков ~35%). Самкам третьей группы к корму добавляли соевую муку Изолята белка ГМ-сои (RR, линия 40.3.2, содержание белков ~ 90%), а четвертой – соевую муку традиционного сорта сои Arcon SJ 91-330 (содержание белков ~35%). Поставщиком соевой муки была американская компания ADM. Муку ГМ сои и Трад. сои получали путем помола соевых семян в соответствующих компаниях. В составе стандартного виварного корма не было сои или соевого шрота. Таким образом, в экспериментах участвовало четыре группы крыс: 1-я группа – «Контроль», 2-я группа - «ГМ-соя»; 3-я группа – «Изолят белка ГМ-сои», 4-я группа – «Трад. соя». Исследования проводили одновременно со всеми группами.

   Было  проведено три серии экспериментов на разных крысах. Каждую последующую серию экспериментов на новых крысах повторяли через 2-3 месяца. Сою добавляли к виварному корму самкам крыс Wistar за две недели до спаривания, во время спаривания, беременности и выкармливания крысят. Процедура эксперимента была следующей. В каждой клетке находилось по три самки, которым к стандартному виварному корму добавляли соевую пасту (20г соевой муки, разведенной 40 мл воды): на каждую крысу по 5-7г соевой муки. Соевую пасту ставили в отдельной плошке внутрь клетки. Через две недели после начала кормления в клетку самок подсаживали по очереди двух самцов (по три дня каждый). Перед рождением крысят каждую самку отсаживали в отдельную клетку. После рождения крысят количество сои увеличивали до 1г на одного родившегося крысенка, а после того, как крысята подрастали и начинали есть сами, увеличивали до 2-3г. Регистрировали вес крысят, которые родились, примерно, в одно и то же время +1-2 дня (~80%крысят), и подсчитывали количество родивших самок, число рожденных и умерших крысят. Было исследовано 30 самок и 221 крысенок. У части крысят были извлечены органы для определения веса и гистологического анализа. Органы фиксировали в растворе формальдегида 0.1M PBS, pH7.2.

Статистический  анализ.

Для статистического анализа уровня смертности использовали One-Way ANOVA с применением Newman-Keuls теста для долевого участия; для анализа веса использовали Mann-Whitney, для распределения веса у крысят - Chi-square в программе StatSoft Statistica v6.0 Multilingua (Россия).

Результаты

После добавления к общевиварному корму  самок до спаривания, во время спаривания, беременности и лактации генетически  модифицированной сои в группах  «ГМ-соя» была выявлена высокая смертность крысят (~ 51,6%), которая была статистически  достоверно выше, чем смертность крысят в группах «Изолят белка ГМ сои» (15,1%), «Трад. соя» (10%) и «Контроль» (8,1%) (табл.1,2; рис.1). Высокая смертность крысят из группы «ГМ-соя» наблюдалась у всех самок во всех трех сериях, при этом наблюдалось некоторое снижение уровня смертности от серии к серии, но оно было статистически недостоверным (рис.2) и, возможно, было связано с уменьшением свежести соевой муки. Уровень смертности крысят в группе «Изолят белка ГМ-сои» был ниже, чем в группе «ГМ соя», но выше, чем в группах «Трад. Соя» и «Контроль». В последних двух случаях различие было статистически недостоверным.

     ГМ  соя не повлияла на рождаемость крысят: в среднем на одну самку было 10-11 крысят как и в группах «Контроль» и «Трад. соя» (табл.1). В то же самое время рождаемость крысят в группе «Изолят белка ГМ-сои» была достоверно меньше, чем в других группах (в среднем на одну самку ~8 крысят).

Смертность  крысят в группах «Контроль», «Трад. соя» и «Изолят белка ГМ-сои» наблюдалась  в течение двух недель, а в группе «ГМ-соя» - в течение трех недель.

Анализ  веса крысят через две недели после  рождения показал пониженный вес  у крысят из группы «ГМ-соя» по сравнению  с весом крысят из групп «Трад. соя» и «Контроль» (табл.3 А, Б), при  этом более трети крысят из группы «ГМ-соя» имели очень низкий вес (менее 20г) по сравнению с группами «Контроль» и «Трад-соя», что свидетельствовало об ослабленном состоянии большого количества крысят из группы «ГМ-соя» (табл.3 Б, В; рис.3, 4). Были также обнаружены небольшие изменения по ряду изучаемых параметров и при добавлении традиционной сои (табл.3, А, Б, В). Так, вес основной части крысят из группы «Трад. соя» был меньше, чем вес крысят из «Контроля», и, в основном, приходился на интервал от 20 до 30г (табл.3). Любопытно, что масса внутренних органов ослабленных крысят из группы «ГМ-соя» была значительно меньше, чем масса органов нормальных крысят из других групп, за исключением массы мозга (табл.4). Это свидетельствовало о том, что эти крысята были того же возраста, что и крысята из контрольных групп, но произошло недоразвитие внутренних органов, возможно, из-за гормонального дисбаланса.

Таким образом, были выявлены серьезные статистически  достоверные изменения по развитию и выживаемости у крысят из группы «ГМ-соя» по сравнению с крысятами из групп «Трад соя», «Изолят белка ГМ-сои» и «Контроль».

Обсуждение

Проведенные исследования показывают, что добавление к корму ГМ сои, устойчивой к гербициду  раундапу, привело к повышенной смертности и пониженному весу крысят первого  поколения, что не наблюдалось при добавлении традиционной сои, изолята белка ГМ сои или при отсутствии соевых добавок. Несмотря на то, что в группе «Контроль» крысята получали меньше питательных веществ, они были более жизнеспособными и здоровыми, чем в других группах и, особенно, в группе «ГМ-соя». Можно выдвинуть несколько версий негативного влияния ГМ сои на потомство. С одной стороны, это может быть связано с неустойчивостью и нестабильностью генетической конструкции и проникновением чужеродных генов, в том числе и фрагментов плазмид, в клетки репродуктивных органов и в половые/стволовые клетки животных согласно многочисленным экспериментальным данным (Gruzza et al., 1993; Schubbert с соавт., 1996, 1998; Netherwood et al., 1999). Нестабильность генетической вставки была показана для сортов трансгенной сои (Windels et al., 2001) и трансгенного риса (Yang et al., 2005).

Так, анализ генома трансгенного риса показал наличие 4-х встроенных копий фрагментов ДНК в растениях из одной линии, а также значительную нестабильность самой конструкции (Yang et al., 2005). Известно, что нестабильность генетической конструкции – это способность к перемещению в геноме и амплификации с течением времени.

    Не  исключено и мутагенное воздействие  вновь созданных ГМ-организмов на животных, поглощающих их, на что неоднократно указывали в своих работах Кузнецов и Куликов (2004, 2005), Wilson et al., (2006) и многие другие.

    Причиной  негативного влияния могло быть накопление токсичного гербицида раундапа в растениях, устойчивых к нему, и, таким образом, вместе с растением поглощалось и само токсическое вещество (Richard с соавт., 2005). Однако компания ADM, распространяющая соевую муку, проводит тщательную проверку сои на наличие токсичных химических веществ, в том числе и глифосата, основного компонента раундапа. К тому же ни самки, ни подросшие крысята, которые начинали сами есть ГМ сою, не болели и не умирали. В связи с этим предполагается, что наиболее вероятными являются первые две версии. Подтверждением этих версий является отсутствие высокой смертности крысят, матерей которых подкармливали мукой изолята белка ГМ-сои, содержащей, в основном, белки.

    Полученные  данные свидетельствуют о том, что  ГМ-соя, устойчивая к раундапу, может  представлять определенную опасность  для живых организмов. Негативный эффект ГМ-сои может проявиться на потомстве этих животных. Природа вновь создаваемых генетически модифицированных организмов недостаточно изучена и мало понятна. Необходимы комплексные исследования влияния ГМО на растения и животных и разработка новых, более совершенных способов встраивания генов, с помощью которых создавались бы растения, безопасные для человека, животных и окружающей среды.

Подписи к рисункам

   Рис.1. Уровень смертности крысят первого  поколения в четырех группах  крыс (в %). По оси абсцисс – разные группы, по оси ординат – уровень смертности в %.

   Рис.2. Динамика уровня смертности крысят в  группе «ГМ-соя» в трех повторных  сериях. По оси абсцисс – серии  экспериментов, по оси ординат –  уровень смертности в %.

   Рис 3. Пометы 9-ти дневных крысят из группы «Tрад-соя» (I) и из группы «ГМ-соя» (II). Хорошо видна разница между этими группами: крысята из группы «Трад-соя» (I) практически одного размера, а крысята из группы «ГМ-соя» (II) имеют разные размеры. Самые маленькие крысята из группы «ГМ-соя» умерли через 2-3 дня.

    Рис.4. Крысята одного возраста (19 дней) из двух разных групп: большой нормальный крысенок - из группы «Контроль», маленький  недоразвитый крысенок – из группы «ГМ-соя».  

Таблицы

Табл. 1а  Данные смертности крысят в первых двух сериях (через три недели)

*- по сравнению с группой «ГМ-соя»

Табл.1б. Объединенные данные смертности крысят по трем сериям (через три недели)

*- по сравнению с  группой «ГМ-соя»

Табл.2. Число умерших крысят в группе «ГМ-соя» по трем сериям.