НУЖНЫ ЛИ БИОТЕХНОЛОГИИ УКРАИНЕ

Газеты, радио, телевидение постоянно информируют нас о нарастающем экономическом и социальном кризисе. К сожалению - это горькая правда. Модель перехода от социализма к капитализму, избранная большинством стран постсоветского пространства, оказалась деструктивной. Особенно ярко весь трагизм избранного пути проявился в последние годы. Сформировались мощные кланы, приватизировавшие наиболее доходные отрасли народного хозяйства, совершившие целую серию финансовых афер и фактически захватившие власть в государствах. Никто из них не печется о судьбе своих народов, а все усилия направляются на передел богатств и поиск источников новых рычагов власти для себя, для своего клана. К сожалению, Украина пошла по этому же пути.

О собенно больно, что в этом

социальном и экономичес-

ком хаосе мы уже почти погубили одну из ключевых отраслей народного хозяйства нашей страны - сельское хозяйство и агропромышленный комплекс в целом. Парадокс - при невероятно дешевом труде украинский сахар и другие продукты (кроме зерна и растительного масла) имеют себестоимость более высокую, чем в развитых странах, где работникам платят неизмеримо больше. Более того, мы занимаем лидирующее место по затратам энергии на единицу произведенной в сельском хозяйстве продукции. Несмотря на снижение техногенного пресса на окружающую среду, продолжается разрушение агроландшафтов, истощается плодородие почв, растет засоренность полей сорняками, получают распространение вирусные и другие болезни.

Безусловно, магистральный путь выхода из кризиса - в комплексном решении политических, социальных и экономических проблем.

Но обязательным условием для преодоления кризиса в аграрной сфере, кроме социально-экономических реформ, является формирование устойчивых агроэкосистем на основе активного использования новых высоких биотехнологий. Сразу возникает вопрос - нужны ли они нам при экономической разрухе и несоблюдении даже обычных технологий? Постараюсь обосновать свою позицию.

Совершенно очевидно, что в Украине для сохранения агроландшафтов, т.е. жизненного пространства нации, необходимо поэтапно сократить почти на 10 млн.га площадь обрабатываемых земель и увеличить луга, пастбища и многолетние насаждения. При этом следует также осуществить контурно-мелиоративную почвозащитную организацию территорий. А это требует недопущения порцелизации земель и сохранения севооборотов, что крайне важно учитывать при проведении земельной реформы. Оставшиеся пахотные земли должны обеспечить производство достаточного количества высококачественных продуктов и сырья. При этом обязательным условием является снижение энергозатрат на единицу продукции и сохранение и даже улучшение состояния окружающей среды.

Решить эту проблему можно двумя путями: использованием интенсивных технологий с внесением на га пашни до 200-300 кг действующего вещества удобрений и соответствующего количества пестицидов. В США и развитых странах мира этот вариант обеспечил изобилие продовольствия, но потребовал колоссальных инвестиций в сельское хозяйство и постоянное его дотирование государством. Кроме того, интенсификация аграрного производства привела к чрезмерным затратам на сохранение окружающей среды и обеспечение получения качественной продукции.

Сегодня стало очевидным, что нужно менять приоритеты. В основу аграрного производства необходимо положить новые принципы агроэкологии и биотехнологии. Это хорошо поняли правительства, политики и предприниматели ряда развитых стран. Поэтому были созданы условия наибольшего благоприятствования для развития исследований по агроэкологии и биотехнологии, как в какой-то мере альтернативы обычным интенсивным технологиям. Речь идет о внедрении в сельское хозяйство высоких технологий, основанных на последних достижениях агроэкологической и биологической науки и способных качественно изменить ситуацию в агросфере. Это и есть другой путь.

Существуют ли реальные предпосылки для переориентации на эти технологии украинского сельского хозяйства? Вначале о сути проблемы.

И звестно, что открытие мо-

лекулярных механизмов

наследственности и изменчивости позволило вплотную подойти к возможности управления этими процессами. Однако путь к реализации этих возможностей оказался не простым и потребовал усилий многих ученых и значительных материальных затрат. Прорыв произошел в 70-х годах, когда были созданы технологии культивирования клеток in vitro и регенерации из них растений с новыми свойствами. Кстати, одним из признанных мировых центров в этой области стал Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАНУ, руководимый академиком Ю.Глебой. Одновременно решались и проблемы клонирования отдельных генов и возможность их переноса в другие организмы. Эти опыты проводили вначале на микроорганизмах, а затем на растениях и животных. В результате этого открылись пути целенаправленного создания организмов с новыми свойствами, получить которые традиционными методами генетики и селекции невозможно. Возникли новые ветви науки: молекулярная биология, молекулярная генетика, клеточная биология, генетическая инженерия и на их основе сформировалось научно-прикладное направление развития науки и технологии - биотехнология.

Первые ощутимые результаты целенаправленного реконструирования генома были получены на микроорганизмах. Достаточно упомянуть генно-инженерный инсулин, который широко продается в мире и о котором мечтают наши граждане, болеющие диабетом. Но пожалуй, наиболее значительными в последние годы стали достижения биотехнологии в области сельского хозяйства.

Во-первых, это широкое использование клеточной биологии для ускоренного размножения ценных генотипов растений, особенно овощных и плодовых культур, а также для получения безвирусного посадочного материала. Практически во всех странах насаждения плодовых культур, включая землянику, осуществляются только на основе безвирусного материала, полученного с помощью культуры in vitro. Это позволяет значительно продлить период эксплуатации насаждений и существенно повысить их продуктивность. У нас эта сравнительно простая технология даже при наличии хорошей школы клеточных биологов пока не получила распространения. Клеточные технологии также успешно используются в селекции ряда культур.

Во-вторых - применение молекулярно-генетических маркеров в селекции, семеноводстве и племенном деле. Следует отметить, что в 70-е годы в Одессе были сделаны первые успешные шаги в этом направлении. Речь идет об использовании в качестве маркеров запасных белков пшеницы, ячменя, кукурузы и других культур. Разработанные технологии позволяют решать целый ряд теоретических и прикладных задач. В частности, появилась возможность быстрой оценки особенностей генотипа на самых ранних этапах селекции, контроля генетических качеств семян, решения проблемы сохранения генофондов растений и животных и т.д. Эти технологии уже нашли широкое применение в мире. Кстати, за цикл работ в этой области автору в 1996 г. вместе с другими учеными была присуждена Государственная премия Российской Федерации по науке и технике.

Новым этапом в развитии этого направления стало открытие в 80-х годах генетического полиморфизма на уровне ДНК и возможность его использования для решения целого ряда задач генетики, медицины, растениеводства, животноводства, экологии и теории эволюции и даже криминалистики. В частности, появилась возможность надежного установления отцовства, идентификации преступников и их жертв, определение степени родства, как это было сделано на основе изучения предполагаемых останков Николая и т.д. Но для нас более важным является возможность применения этого направления биотехнологии в решении проблем сельского хозяйства.

Как уже упоминалось ранее, для перехода на классические интенсивные технологии необходимы гигантские инвестиции. Без них не обойтись, т.к. нужны современная техника, удобрения, пестициды, пищевая промышленность, система маркетинга и др. Но с помощью биотехнологии можно значительно сократить затраты на все это, причем при улучшении качества продукции и сохранении окружающей среды.

Уже есть все условия для широкого использования в практике методов клеточной биологии. Затраты для этого сравнительно невелики. Нужно только, чтобы широкие массы производителей сельскохозяйственной продукции поняли, что применение безвирусного посадочного материала сулит значительную выгоду даже владельцам дач и огородов, не говоря уже о крупных хозяйствах. Да, безвирусный материал несколько дороже, но практически весь мир его широко использует, так как преимущества его бесспорны. Технические возможности и кадры для этого у нас есть. Нет спроса и соответственно прекращают существование лаборатории клеточных культур. А лучший научный коллектив, лидер в клеточной биологии, руководимый академиком Ю.Глебой, вынужден работать в основном по заказам зарубежных компаний. Возможно, нужен даже закон, запрещающий использование в хозяйствах всех форм собственности зараженного вирусами материала. Как показали исследования, проведенные в нашем институте под руководством академика А.Бойко, распространение вирусных болезней становится стихийным бедствием для сельского хозяйства, особенно в районах с высоким техногенным загрязнением.

Следующая область применения биотехнологии в сельском хозяйстве - широкое использование молекулярно-генетических маркеров в селекции, семеноводстве и племенном деле. Как уже упоминалось, мы были лидерами по белковым маркерам и они продолжают использоваться в практике. Но новый прорыв произошел в результате открытия так называемой полимеразной ценной реакции ДНК (ПЦР). Это позволило широко использовать на практике новый класс молекулярно-генетических маркеров и внесло качественные перемены в решение многих вопросов. Эта технология позволяет ускоренно «размножать» любой фрагмент ДНК. Поэтому можно быстро «наработать» требуемое количество генов или искусственных конструкций ДНК для нужд генетической инженерии или получения маркеров интересующих нас признаков и свойств организмов.

Н о подлинная грядущая ре-

волюция в сельском хозяй-

стве в начале XXI столетия связана с появлением т.н. генетически модифицированных организмов. В первую очередь речь идет о растениях. Разработка методов клеточной биологии, молекулярной генетики и биохимии позволила извлекать гены из микроорганизмов или диких видов, изменять их или конструировать по сути новые и переносить в другие организмы. Это дало возможность придавать культурным растениям и животным новые свойства. На этой основе в широкую практику Канады и США уже входит генетически модифицированный картофель, в геном которого встроен измененный ген из бактерий, кодирующий синтез белка токсичного для колорадского жука и некоторых других вредителей. В картофель вводят также гены устойчивости к вирусам и к фитофторе, а эти патогены, как известно, резко снижают урожай и приводят к гибели значительной части клубней при хранении. Осуществляются также эксперименты по генетически обусловленной модификации в клубнях молекул крахмала, что имеет важное значение для крахмало-паточной и упаковочной промышленности.

Представим на минуту не фантастическую, а реальную картину распространения такого картофеля у нас. Отпадает необходимость обрабатывать посадки ядохимикатами от колорадского жука, сократятся потери от болезней на поле и при хранении, резко уменьшатся затраты на семеноводство, защиту от сорняков, можно будет выбирать сорта для разных целей использования. При этом затраты на биотехнологическое решение проблем не идут ни в какое сравнение с расходами на производство или приобретение ядохимикатов, создание специальных условий для хранения и т. д., не говоря о том, что значительно ускорится процесс создания новых сортов. Какое это будет иметь значение, не сложно представить, ведь картофель есть и еще долго будет одним из основных пищевых продуктов для нашего народа и технического сырья и в XXI веке.

Не менее ощутимыми могут быть результаты распространения генетически модифицированных организмов других культур. Уже созданы гибриды кукурузы, рапса, подсолнечника, сахарной свеклы и др. культур, устойчивых к так называемым гербицидам тотального действия. Действующее вещество этих гербицидов обладает способностью блокировать синтез ферментов, которые обеспечивают деятельность фотосинтетического аппарата растений. При обработке поля таким гербицидом гибнут все зеленые растения. Одна из особенностей этого типа гербицидов - это то, что они сравнительно быстро разлагаются на практически нетоксичные составляющие. Учеными были выделены из микроорганизмов гены и перенесены в растения, продукты которых нейтрализуют токсичное действие тотальных гербицидов.

Использование таких трансгенных растений значительно упрощает и удешевляет технологию получения урожая, т.к. достаточно обработать один раз поле гербицидом и все сорняки погибнут, а останутся только культивируемые растения. Уже созданы устойчивые к этим гербицидам сорта кукурузы, сахарной свеклы, рапса, томатов, хлопчатника и др. культур. Широкое возделывание таких трансгенных растений позволит не только существенно сократить расходы на их выращивание, но и окажет положительное влияние на окружающую среду и в частности на сохранение микрофлоры почвы, которая гибнет от внесения многих почвенных гербицидов.

Но устойчивость к гербицидам - это только одно направление применения биотехнологии в сельском хозяйстве. Не менее важна генетическая защита от вирусных болезней.

Уже используется внедрение в геном растений генов, продукты которых подавляют синтез белка оболочки или РНК определенных вирусов.

Такие растения устойчивы к наиболее агрессивным вирусам, которые уносят до 20 процентов, а в ряде случаев и значительно большую долю урожая. Борьба с вирусными инфекциями традиционными методами малоэффективна. С помощью генетической инженерии уже созданы также растения, устойчивые не только к колорадскому жуку, но и другим вредным насекомым.

Генетическая инженерия даст возможность также создавать растения, устойчивые к низким температурам и засухе, засоленности и закисленности почв и другим так называемым абиотическим стрессам. Благодаря ей значительно упрощается технология получения гетерозисных гибридных семян, обеспечивающих повышение урожая на 20-40%.

Г раничит с фантастикой полу-

чение трансгенных растений,

способных синтезировать для медицинских целей некоторые белки крови человека, антитела, вакцины и терапевтические ферменты. В ближайшем будущем таким путем будут получены антираковые и антикариесные препараты.

Биотехнология нашла широкое применение и в животноводстве. Это и известная пересадка эмбрионов, получение вакцин, диагностикумов, трансгенных животных. В начале этого года весь мир облетела сенсационная новость о получении из обычной клетки овцы точной копии донора. Пока бушуют страсти об опасности таких опытов для будущего человечества, т.к. не исключено, что кто-нибудь захочет клонировать людей, но можно уверенно прогнозировать, что клонирование высокопродуктивных особо ценных животных найдет свое место в сельском хозяйстве.

Не думаю, что кто-то станет отрицать целесообразность интенсивного использования биотехнологии в Украине. Применение ее достижений в практике сельского хозяйства позволит значительно уменьшить затраты на выход из существующего кризиса. Не будет необходимости в строительстве многих заводов по производству различных средств защиты растений, уменьшится энергоемкость сельского хозяйства, откроются принципиально новые возможности в решении многих проблем получения высококачественного продовольствия и сырья, формирования устойчивых агроэкосистем, станет доступным получение растительного сырья для производства горючего и бумаги, лекарственных препаратов и т.д. Собственно откроется путь для перехода Украины на новый постиндустриальный этап развития.

Что необходимо сделать для того, чтобы этот переход совершился в начале XXI века и Украина не оказалась на обочине научно-технического прогресса и навсегда не утратила возможность войти в клуб развитых государств?

Прежде всего нужна политическая воля. Ранее, да и сегодня во многих случаях движущей силой становились идеалы религии, превосходства нации, классовая борьба и т.п. Все эти революции в идеологии сопровождались и сопровождаются бесчисленными жертвами и длительным периодом экономической разрухи. Ныне создались условия для консолидации этноса вокруг иных идеалов построения общества, основанного на поражающих воображение достижениях науки и технологии.

Это станет возможным, если интеллектуальная элита убедит политиков и народные массы в жизненной и реальной необходимости построения в Украине постиндустриального общества, основанного на широком использовании высоких технологий. Да, мы нередко не имеем возможности сами создавать такие технологии, но уровень интеллектуального развития нашего общества позволяет нам создать условия наибольшего благоприятствования для широкого применения зарубежных технологий, но с обязательным участием отечественного научного и интеллектуального потенциала в их адаптации к нашим условиям? В какой-то мере такая модель сработала в Японии, когда после поражения в войне там сделали ставку на быстрое использование всех последних достижений мировой науки и технологии, создали для этого все необходимые условия.

Нет сомнений в том, что биотехнология способна качественно изменить условия жизни общества, особенно положение в сельском хозяйстве и экологии агроландшафтов. Важно только создать для этого необходимые предпосылки.

П режде всего биотехнология,

как и любая новая высокая

технология, несет не только благо, но и опасности. Джинн должен строго контролироваться. Для этого нужна соответствующая законодательная база. Во многих странах она уже создана. У нас по инициативе Министерства по вопросам науки и технологии и НАНУ уже подготовлен проект Закона о государственной политике в области биологической безопасности. Очень важно ускорить его прохождение через Верховную Раду. Целесообразно уже в нынешнем году начать государственные испытания трансгенных растений, предлагаемых зарубежными фирмами с обязательной соответствующей регламентацией их проведения. Такие регламенты разработаны межведомственной комиссией при Миннауки. Это позволит выяснить сферу использования трансгенных растений в наших условиях. Вместе с тем жизненно важно осуществить необходимые шаги по обязательному включению нашей науки в процесс испытания импортных и создания отечественных трансгенных растений. Здесь нам не обойтись без сотрудничества с транснациональными корпорациями, которые уже вложили в развитие сельскохозяйственной биотехнологии миллиарды долларов.

Вместе с тем необходимо всемерно поддержать те украинские биотехнологические группы ученых, которые сегодня еще работают на мировом уровне. Их немного, всего три-четыре, но они могут стать центрами кристаллизации биотехнологии в сельском хозяйстве. Очень важно объединить усилия в этой области двух академий - НАНУ и УААН и убедить политических лидеров, а также крупных бизнесменов в том, что биотехнология - это надежное вложение капитала в превращение Украины в развитое государство, в котором их дети и внуки смогут иметь достойный уровень жизни. Ведь не все наши лидеры и бизнесмены планируют эмигрировать со своими семьями в иные страны.

Сельское хозяйство - это наш козырь в борьбе за достойное место в жизни. Оно может стать конкурентоспособным при разумной аграрной политике, направленной в конечном счете на формирование устойчивых, высокопродуктивных экологически безопасных агроэкосистем и обязательным условием для реализации этой задачи является ускоренное распространение высоких биотехнологий. Наши земли, климат, географическое положение, уровень образования народа способствуют этому. Не думаю, что мы сможем стать конкурентоспособными в продукции высоких технологий в области электроники или тонкой химии. Здесь нам сложно соревноваться с Японией или даже «восточными тиграми». Но по воле Божьей у нас есть шанс с помощью биотехнологии обеспечить себя и другие страны высококачественной продукцией сельского хозяйства при сохранении нашей прекрасной природы. Нужно не упустить этот шанс!