Валерий Глазко - Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы

• Название: Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы
• Автор: Валерий Глазко
• Жанр: Биология

Книга «Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы (ГМО)» посвящена сопоставлению объективных данных о кризисе современной аграрной цивилизации и попыток найти выход из него с использованием высоких технологии, направленных на выживание человечества. Успешность развития таких технологий в существенной степени определяет устойчивость развития каждого отдельного государства и, в целом, будущее человечества. Исторически человек всегда пытался облегчить собственное существование и благополучие. Однако в эпоху разворачивающегося глобального экологического кризиса возможности человечества компенсировать последствия своей деятельности, поддерживать свои основные параметры в пределах, пригодных для достойного существования самого человека, оказались почти исчерпанными. Техногенная цивилизация трансформировалась в «общество риска», в соответствии с детерминирующим взглядом общества на окружающую природу, выраженную в словах Мичурина «Мы не можем ждать милостей от природы. Взять их у нее — наша задача». В результате возникли проекты поворота рек, опустынивание, Чернобыль и многое другое... Однако достаточно давно начало развиваться новое научное направление, предполагающее не покорение природы, а детальное изучение и использование ее приемов. Это генетические и биологические технологии, определяющие лицо современной цивилизации. Книга адресована школьникам, преподавателям, специалистам в области биобезопасности, генетикам и биотехнологам, студентам и аспирантам, специализирующимся в соответствующих областях, всем интересующимся глобальными последствиями научно-технического прогресса для судеб цивилизации и культуры, биосферы и самой природы человека.

---

Картофель был интродуцирован в Европу около 1750 года и стал основным продуктом питания для бедных людей, например, в Ирландии, где арендаторы расплачивались за аренду земли пшеницей, а сами питались картофелем. Однако распространение некоторых сорняков, холодные летние месяцы в 40 годах XIX века привели к эпидемии фитофтороза.

Наверное, среди болезней растений нет другой столь трагически известной, как фитофтора картофеля — она оказала роковое влияние на судьбу целой нации. Недаром немецкий ботаник Антон де Бари, описавший возбудителя болезни, дал ему имя Phytophthora infestans — инфекционный пожиратель растений.

Картофельная болезнь появилась в США и в Европе почти одновременно, в начале 40-х годов XIX в. Впервые ее зарегистрировали в 1844 г., а уже последующие два года стали драматической вехой в судьбе народов. В Европу пришли голод и нищета. Особенно сильно пострадало население Ирландии. В 1845 г. там проживало около 8 млн человек, причем для 6 млн картофель составлял, по крайней мере, половину пищевого рациона, а остальные питались почти исключительно картофелем. Лишившись его, люди потеряли единственный источник существования. Смерть косила людей с такой скоростью, что их не успевали хоронить. За голодом последовали его неминуемые спутники — инфекционные болезни. Началась массовая миграция ирландцев. Толпы эмигрантов атаковали отплывающие суда, бросая землю, дома и близких людей. Тысячи ирландцев умерли от голода, полтора миллиона эмигрировали в Америку. Множество современных американских семей ирландского происхождения берет свое начало от этого исхода, вызванного болезнью картофеля.

Род Phytophthora «славен» не только «картофельным грибом» P.cinnamomi уничтожила половину эвкалиптовых лесов в Австралии; P.palmivora — опаснейший паразит пальм и гевеи. P.cactorum вызывает наиболее распространенные заболевания яблонь и тд.

Массовые поражения томатов фитофторозом были зафиксированы значительно позже, чем на картофеле. Томаты — близкий родственник картофеля, относятся они к тому же роду, но к разным подродам. Для сильного поражения томата была необходима адаптация паразита к обмену веществ, отличающемуся от такового у первичного хозяина — картофеля. Однако сейчас имеются внутривидовые формы фитофторы, поражающие томаты сильнее, чем картофель, и вызывающие гниение плодов.

Споры гриба с дождевыми потоками проникают в почву и заражают формирующиеся клубни. Наиболее активно этот процесс происходит при уборке картофеля, когда поврежденные клубни контактируют с зараженной ботвой. Поражение клубней опасно не столько само по себе (при нормальном хранении фитофтора не переходит на здоровые), сколько снижением общего неспецифического иммунитета в результате хронического отравления.

Опасность фитофторы связана с ее высокой изменчивостью. В ходе эпидемии образуется гигантское споровое облако. Введение в селекционные сорта новых генов устойчивости из диких видов дает лишь временный эффект — вскоре накапливаются вирулентные для них расы. Поскольку тип обмена оомицетов (к которым относится фитофтора) отличается от обмена других грибов, большинство системных фунгицидов для них нетоксичны. В 80-х годах XX века был открыт класс соединений, фениламидов, высокотоксичных для фитофтор вследствие ингибирования их РНК-полимеразы, и создан коммерческий препарат ридомил. Однако очень скоро эффективность ридомила упала из-за накопления резистентных к нему штаммов. Это заставило усилить поиск новых фунгицидов и разрабатывать антирезистентные стратегии их применения.

Одним из важнейших деревьев Америки был каштан. Каштановая гниль убила его в начале XX века. Грибок, вызывающий это заболевание, был занесен в Америку из Азии через Европу.

Типичным напитком для англичан, начиная с XVII века, на самом деле был не чай, а кофе. Однако эпидемия грибкового заболевания — кофейной ржавчины — на Цейлоне привела к возникновению знаменитой традиции английского чаепития.

В 1980 годах новая болезнь, названная антракнозом кизила, стремительно распространилась по всем горам Альпачино и на больших высотах в некоторых местах практически уничтожила весь кизил.

Растения могут уничтожаться также множеством неживых факторов, таких, как некоторые погодные условия, химическое загрязнение почв или воздуха. Например, использование зимой соли на дорогах для предупреждения гололедицы может полностью уничтожить все растения, растущие рядом.

Большинство болезней растений вызываются грибками, которые могут расти на мертвых, умирающих или живых растениях. Грибы имеют в своем строении нитеподобные структуры — гифы, которые воспроизводят споры. Офомное количество этих спор распространяется разными путями и заражают все новые и новые растения. Грибки продуцируют широкий спектр ферментов, способных разлагать, похоже, любые органические соединения до фрагментов, которые могут быть использованы этими грибками в пищу.

Заболевания растений вызывают и многие виды бактерий. Они не образуют спор, переносятся вместе с водой или насекомыми. Например, болезнь бананов Моко вызывается бактериями. Огненная гниль — болезнь яблок и груш. У пораженных деревьев листья скручиваются, как бы обожженные огнем. Отсюда происходит и название болезни. Ее распространенность препятствует разведению яблок и груш в некоторых регионах.

Фитоплазмы меньше, чем бактерии, и не имеют защитной клеточной стенки. Они являются облигатными паразитами и вызывают пожелтение или формирование так называемых ведьминых метелок — «witches brooms» у некоторых растений-хозяев. Смертельное пожелтение пальм вызвано такой фитоплазмой, что привело к их массовой гибели в южной Флориде.

Болезни растений вызываются и вирусами. Вирусы часто приводят к изменениям окраски растений и их формы, включая скручивание, перевивание и всяческие другие изменения. Вирусные заболевания приводят к резкому падению продуктивности растений.

Вирусы растений — очень простые организмы, состоят только из рибонуклеиновой кислоты (материал наследственности), окруженной белковой капсулой.

В конце XV века в Европе были очень популярны тюльпаны. Наиболее популярными были сорта с прожилками контрастных цветов. В некоторых случаях появление таких прожилок было обусловлено вирусной инфекцией, которая вызывает болезнь, известную в настоящее время под названием «разрушитель тюльпанов» (вирус мозаичности тюльпанов).

Небольшие червеобразные животные, называемые нематодами, могут инфицировать растения и вызывать болезни. Они повреждают корни растений и приводят к уменьшению их продуктивности и даже к смерти, например, клубники.

Некоторые цветковые растения паразитируют на других, в частности, на деревьях. Листьям омелы поклонялись древние европейцы, поскольку они сохранялись зелеными зимой. Сегодня омела может погубить все зеленые насаждения в городе Киеве.

Использование химических соединений для защиты растений от болезней началось несколько тысяч лет назад. В XX веке до нашей эры люди заметили, что вулканические выделения защищают зерновые от болезней, что привело к использованию серосодержащих препаратов в качестве средства защиты растений. До сих пор сера используется в защите растений от некоторых болезней.

Развитие приемов химической защиты растений от болезней активно началось в XVIII веке с созданием смеси Бордо и ее успешным использованием против некоторых заболеваний. И до сих пор это эталон для всех фитонцидов.

В те времена, когда широко были распространены деревянные корабли, для их защиты от грибковых заболеваний, использовали каменную соль.

Удаление либо уничтожение патогенов — это одна из форм защиты растений от болезней.

В 60 году XVIII века Джордж Вашингтон издал приказ об обязательном промывании пшеницы горячей водой для удаления спор с инфицированных зерен.

Безуспешно пытались также искоренить пузырчатую ржавчину белого горошка. Смородину и крыжовник (промежуточные хозяева ржавчины) выкапывали или уничтожали.

Запрет на ввоз растений из одной страны в другую — это еще один способ контролировать распространение болезней растений. На границах в развитых странах имеются специально обученные собаки, проверяющие багаж пассажиров на присутствие растений или их семян, которые могут нести патогены флоры.

Фермеры пытаются контролировать распространение болезней растений путем севооборота. Такие смены (ротация) культур снижают и риск инфекции растений, и появление эпидемиологических ситуаций (отсюда пошли трехпольная, семипольная и другие системы севооборота), одновременно оптимально расходуются питательные вещества.

Снижение заболеваемости растений достигается в настоящее время развитием их генетической устойчивости. Селекционеры искусственно скрещивают разные варианты растений, чтобы в потомстве получить гибриды, несущие гены устойчивости к различным заболеваниям.