В течение следующих пятидесяти лет в мире необходимо будет произвести больше продовольствия, кормов и волокон, чем было произведено за всю историю человечества. Технологическая революция, произведенная геномикой, предоставляет уникальную возможность выполнить эти задачи. Генетически созданные культуры, устойчивые к гербицидам и насекомым, приносят выгоду при производстве более дешевых продуктов питания, кормов и волокон, которым требуется меньше пестицидов, которые сберегают больше почв и обеспечивают более устойчивую окружающую среду. И, несмотря на критику, исследования показали, что биотехнологические культуры не менее, а, возможно, и более безопасны, чем культуры, выращенные традиционным способом. В будущем достижения биотехнологии в области сельского хозяйства позволят производить культуры, более устойчивые к засухам, жаре и холодам, которым будет требоваться меньше удобрений и пестицидов, которые дадут вакцины против основных инфекционных заболеваний и будут обладать другими полезными свойствами.

Важную роль в развитии и прогрессе цивилизации играли растения и сельское хозяйство. Растения выступают стабильным источником пищи для людей, кормов для животных, волокон для строительства и производства одежды, лекарств и медикаментов, парфюмерии, химических препаратов для промышленных процессов, энергии для приготовления еды и отопления, а с недавнего времени и биомассы для удовлетворения растущих потребностей в транспортном топливе. Ценность растений, с точки зрения экологии, среды состоит в предотвращении эрозии почв, повышении уровня содержания кислорода в атмосфере, снижении уровня углекислого газа, образующегося при сжигании органического топлива, и обогащении почвы азотом, который через растения циркулирует между землей и атмосферой.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО XXI ВЕКА

Если рост населения продолжится согласно прогнозам, то в течение следующих пятидесяти лет в мире необходимо будет произвести больше продуктов питания, кормов и волокон, чем было произведено за всю историю человечества. И это нужно будет сделать на постоянно уменьшающихся площадях земель, пригодных для сельского хозяйства и выращивания растительных культур.

Таким образом, перед сельским хозяйством XXI века стоит несколько основных задач:

• Для того чтобы удовлетворить растущий спрос и сэкономить свободные земли, необходимо повысить урожайность, по сравнению с замечательными достижениями сельского хозяйства в XX веке.

• Необходимо сократить объемы воды и удобрений, требующихся для ведения интенсивной сельскохозяйственной деятельности.

• Необходимо разработать культуры, которые могут расти в суровых условиях, чтобы важнейшие из них можно было выращивать на землях, обычно не использовавшихся в сельскохозяйственных целях, увеличить периоды роста и обеспечить сбор урожая вне зависимости от засухи, жары, холодов и других перегрузок.

• Необходимо снизить уровень экологического воздействия сельского хозяйства за счет сокращения объемов применяемых пестицидов, гербицидов и удобрений. Так, необходимо разработать культуры, устойчивые к насекомым, более эффективно впитывающие питательные вещества из почвы и способные взять верх над сорняками в борьбе за воду и солнечный свет.

• Необходимо оптимизировать продовольственные культуры для здорового питания человека и для снабжения организма важнейшими витаминами, аминокислотами и белками для того, чтобы избежать голода и болезней.

• Необходимо разработать новые, высокоурожайные культуры, которые смогут служить источником энергии и возобновляемых источников биомассы для производства топлива, что позволит снизить нашу зависимость от нефти при производстве энергии.
  
• Мы должны вернуться "назад в будущее" и разработать особые культуры, которые можно использовать как фабрики для производства химических препаратов и белков для применения в промышленности и медицине, такие как исходные материалы для производства пластиковых материалов и вакцины для борьбы с человеческими и животными болезнетворными организмами.

Для осуществления этих задач необходимо будет использовать наиболее сложные из существующих молекулярных технологий и технологий разведения и разработать новые. При всем этом, биология растений и сельское хозяйство сейчас переживают небывалый подъем, а произведенная геномикой технологическая революция предлагает уникальную возможность достичь этих целей в течение следующих двух десятилетий, если не раньше.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ КУЛЬТУР

Большая часть ныне выращиваемых культур произошла не из мифического Эдема и не встречается в природе. Как раз наоборот: тысячи лет большинство основных культур были выведены из диких видов нашими предками путем отбора и скрещивания для получения характеристик, наиболее пригодных для человека. Эти ранние генные инженеры научились выявлять в диких растениях случайные мутации и использовать эту генную вариацию для создания тех культур, которые мы используем сегодня. К примеру, кукурузу вывели около 10 тысяч лет назад из травы теосинте путем отбора нескольких генов, отвечающих за размер початка, структуру и количество семян и структуру растения. Подобным же образом, т.е., с использованием технологий разведения для получения новых комбинаций генов и отбора представителей с лучшими качествами из нового поколения, были выведены почти все виды культур, которые мы потребляем сегодня, в том числе пшеница, соя, рис, картофель, капуста, брокколи и помидоры.

Одними из важнейших нововведений в области сельского хозяйства стали технологии генной инженерии, позволяющие выделять необычные гены, обрабатывать их и внедрять обратно в сельскохозяйственные культуры; способность восстановить практически любой вид растения из искусственно выращенной живой ткани в плодоносящее растение, а также развитие высокопроизводительных геномных технологий. Последние позволяют составить схему и структуру генома целого растения и определить, какие гены за какие растительные процессы отвечают, так что становится возможно выделить те, которые могут быть полезны в решении сельскохозяйственных задач: например, гены, отвечающие за сопротивляемость болезням, засухе, за размер и количество зерен.

Селекция сельскохозяйственных культур, с точки зрения генетики, сводится к случайному введению мутаций или генетической изменчивости в геном культуры и последующему отбору из общей массы небольшой подгруппы с положительными изменениями. В подавляющем большинстве случаев неизвестно, какие генетические изменения происходят в культуре. В противоположность этому генная инженерия предлагает более точный подход к селекции, и за счет этой точности может использоваться для выведения новых, благоприятных характеристик за малую долю того времени, что потребуется на проведение относительно неточной селекции. Тщательно описанные гены могут быть точно и целенаправленно введены в сельскохозяйственные культуры для получения новых, генетически усовершенствованных культур с такими характеристиками, которых невозможно было бы добиться средствами традиционной селекции.

ВЫРАЩИВАНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КУЛЬТУР

Первые генетически модифицированные культуры, полученные в начале 1980-х годов, были устойчивы к гербицидам и насекомым. Эти два качества - устойчивость к гербицидам и насекомым - в наши дни характеризуют большую часть биотехнологических культур. В последние 20 лет повсеместно предпринимались усилия по выделению генов, ответственных за те многочисленные характеристики, которые селекционеры, фермеры, потребители и промышленники хотели бы усовершенствовать в различных культурах. В наши дни биотехнологии растений и генная инженерия занимают одно из ведущих мест в государственном и частном секторах и становятся важной составляющей растениеводства на всех континентах. На самом деле, сельское хозяйство сейчас переживает необычайный период, потому что мощные геномные технологии позволяют определить гены, которые на протяжении следующих 50 лет могут коренным образом изменить растениеводство.

В 2005 году мы отмечаем 10 лет разведения биотехнологических культур. За это время было выращено 400 миллионов гектар генетически усовершенствованных биотехнологических культур. Фермеры всего мира внедрили биотехнологические культуры быстрее, чем любую другую разновидность культур за всю историю сельского хозяйства, даже быстрее, чем высокоурожайный гибрид кукурузы в прошлом веке. С момента введения биотехнологических культур в 1996 году, потребление генетически усовершенствованных культур возрастало более чем на 10 процентов ежегодно, а согласно докладу Международной службы по приобретению агро-биотехнических разработок, в 2004 году их применение возросло на 20 процентов. Основными носителями новых биотехнологических генов стали такие культуры, как соя, кукуруза, хлопок и канола, которые соответственно составляют 56, 14, 28 и 19 процентов от общей мировой площади, занимаемой данной культурой. Вместе они занимают около 30 процентов от всех земель, выделенных под эти культуры. В Соединенных Штатах биотехнологическая соя (устойчивая к гербицидам), кукуруза (устойчивая к гербицидам и насекомым) и хлопок (устойчивый к гербицидам и насекомым) занимают соответственно около 85, 75 и 45 процентов всех земель, выделенных под эти культуры.

Соединенные Штаты выступают ведущим производителем биотехнологических культур, занимающих более 48 миллионов гектар, на втором месте - Аргентина (16 миллионов гектар), на третьем - Канада (6 миллионов гектар), следом Бразилия (4,8 миллиона гектар) и Китай (4 миллиона гектар). Общая стоимость биотехнологических культур достигает около пяти миллиардов долларов, составляя 15 и 16 процентов от общего объема производимых сельскохозяйственных культур и рынка семян соответственно. Преимущества биотехнологических культур состоят в производстве более дешевых продуктов питания, корма и волокон, которым требуется меньше пестицидов, которые предотвращают эрозию почв и обеспечивают более устойчивую окружающую среду. Помимо этого, согласно последним сведениям Организации ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства, благодаря использованию биотехнологических культур, возрос годовой доход бедных фермеров в развивающихся странах. Большая часть добавочной стоимости пошла этим фермерам, а не поставщикам технологий.

ОПАСЕНИЯ, ЗАТРУДНЯЮЩИЕ ВЫРАЩИВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КУЛЬТУР

Применение биотехнологии в сельском хозяйстве вызывает разную реакцию, хотя культуры, полученные при помощи биотехнологий и генной инженерии, были внедрены с космической скоростью и стали самыми тщательно проверенными и изученными культурами за всю историю человечества. Противники применения биотехнологий и полученных с их помощью генетически модифицированных организмов, в основном, сосредоточены в Европе, где небольшая, но заметная группа активистов настроила общественное мнение против биотехнологии.

Недавние случаи коровьего бешенства и обнаружения диоксинов, не имеющие никакого отношения к биотехнологиям, значительно подорвали доверие европейского населения к органам надзора за пищевыми продуктами, и в этой обстановке группам активистов удалось настроить общественность против применения биотехнологий в сельском хозяйстве. Это недоверие ничем не оправдано: после десяти лет безопасного применения и использования генетически усовершенствованных культур с более 400 миллионов гектар сельскохозяйственных угодий никакие гипотетические опасения не подтвердились. Не было зафиксировано ни одного случая неблагоприятного влияния таких культур на организм человека, а в плане защиты окружающей среды существуют подтвержденные преимущества. На самом деле, крупные исследования, опубликованные в последние пять лет в научных журналах, рецензируемых коллегами-учеными, показывают, что биотехнологические культуры по большей части эквивалентны своим небиотехнологическим аналогам, что урожайность повысилась, объемы применения пестицидов снизились, значительные объемы почв были защищены, а управленческие методики успешно предотвращают или снижают сопротивление применению культур, устойчивых к насекомым. Хотя ни одна технология не может быть стопроцентно безопасной, биотехнологические культуры представляются не менее, а, возможно, и более безопасными, чем их аналоги, произведенные традиционными методами.

А ЧТО В БУДУЩЕМ?

В течение следующего десятилетия новые достижения в области сельскохозяйственных биотехнологий позволят выводить культуры с повышенной устойчивостью к засухе, жаре и холоду, требующие меньше удобрений и пестицидов, содержащие в себе вакцины против наиболее распространенных инфекционных заболеваний, обладающие более крупными семенами с повышенным содержанием питательных веществ, производящие большее число таких семян и способные восстанавливаться в отсутствие способности гибридных растений к устойчивому оплодотворению. Помимо этого культуры будут обогащены питательными веществами, чтобы помочь справиться с недостатком продовольствия в развивающихся странах. В настоящее время проходит полевые испытания сорт "золотой рис 2", в котором содержится до 30 мкг бета-каротина, источника витамина А, согласно недавней статье Жаклин Пэн и других авторов. По их расчетам, количество бета-каротина, содержащегося в обычной детской порции 60 г риса, способно удовлетворить до 50 процентов дневной нормы витамина А.

Помимо применений в области повышения объемов производства продуктов питания, кормов и волокон, биотехнологии вносят существенный вклад в производство энергии. Достижения в области биотехнологий сделали возможным производство больших объемов недорогой целлулазы, которая используется для превращения целлюлозы в моносахариды, из которых, в свою очередь, получают такие виды топлива, как этанол. По последним оценкам Министерства энергетики, к 2020 году Соединенные Штаты могли бы производить не менее тридцати процентов транспортного топлива из биомасс. Сельскохозяйственные биотехнологии могли бы повысить этот показатель за счет увеличения плотности выработки биомассы, усовершенствования технологических характеристик исходного сырья для биомасс и снижения потребности в агрономических источниках, таких как вода, удобрения и пестициды.

Некоторые ведущие страны, в частности, Соединенные Штаты и Китай, активно развивают сельскохозяйственные биотехнологии, вкладывая в исследования и разработку необходимые средства и обеспечивая эффективную систему регулирования для введения и коммерциализации новых биотехнологических культур.

Для того чтобы развить в XXI веке сельское хозяйство нового образца, одновременно устойчивое и эффективное в отношении безопасности продукции и энергетической самообеспеченности, нам необходимо будет использовать все доступные научные методы и открытия, в том числе биотехнологии и генную инженерию, и придерживаться в сельском хозяйстве пути достижений, который поддерживал прогресс человечества на протяжении веков.

Мнения, высказываемые в этой статье, не обязательно отражают взгляды или политику правительства США.