• Главная
• В избранное
• Наш E-MAIL
• Добавить материал
• Нашёл ошибку
• Вниз

Современная наука — продукт европейской культуры. Ее появлению человечество обязано трудам великих ученых — от Коперника до Галилея и Ньютона. Но водоразделом в науке послужила публикация в 1686 г. «Математических начал натуральной философии» Исаака Ньютона, в которых была изложена его система классической механики. Ньютон создал научную дисциплину, в течение двух последующих столетий служившую эталоном классической науки нового времени. Наука стала не только системой знания, но и сферой постоянной и весьма сложной творческой познавательной деятельности по его получению. Науки в этом качестве в прежние эпохи не существовало. В результате современное научное знание обладает как бы «двойной моралью». Во-первых, оно ценно само по себе. К науке обращаются, чтобы понять и объяснить. Во-вторых, ценность научного знания определяется его полезностью для человеческой деятельности. В зависимости от того, какой компонент преобладает, можно даже предсказывать судьбу государства. В качестве примеров можно привести лысенковщину в СССР или развитие евгеники в нацистской Германии.

Традиционная этическая отстраненность ученых привела к тому, что они рассматривают результаты своей деятельности как факты науки, полезные для ее развития безотносительно к социальным и духовным последствиям. Однако научное открытие не остается достоянием профессиональной сферы, а так или иначе выходит за ее пределы, становясь фактом духовной жизни и способствуя ее развитию или разрушению.

В биологии хорошо известно, что сохранение вида, в частности, млекопитающих, к которым принадлежит и человек, обеспечивается наличием двух врожденных инстинктов — самосохранения и продолжения рода. Они выработаны путем естественного отбора и включают множество разнообразных характеристик, спектр которых имеет свои особенности у каждого вида. Но есть в этом и основной герой, основа жизни — это ДНК и ее стабильность. Суть секрета — в устройстве молекулы ДНК, в ее двух комплементарных цепочках.

Возраст жизни на Земле — миллиарды лет. Это благодаря ДНК к нам, в сегодняшние  дни,   жизнь   пробилась  сквозь   многие   потрясения и катастрофы. Потрясшие Землю экологические катастрофы стерли с лица планеты динозавров, мамонтов и многие другие организмы. Следы их дошли до нас лишь в виде ископаемых. В куске каменного угля можно обнаружить отпечатки доисторического папоротника или окаменевшие раковины моллюска. В кусках янтаря, в смоле реликтовых деревьев, можно разглядеть «мумии» насекомых. Какой-нибудь запечатанный в янтаре комар являет собой удивительное зрелище. Неисчислимый ряд поколений отделяет его от современных сородичей; казалось бы, он должен разительно отличаться от своих собратьев, родившихся в постгеномную эру. Но этого нет. Комар все тот же: природа пронесла облик насекомого из глубин тысячелетий в наше время почти не измененным, осталось то, что делает комара комаром и отличает его от других видов. Различие, есть, но внешне они не так разительны, как количество лет, разделяющих представителей одного и того же вида, рода.

Как же природе удается из века в век репродуцировать, раз за разом повторять свои изделия? И не приближенно, оставляя лишь главное, не заботясь о деталях, — а творить словно бы под копирку миллионы лет, без ошибок и монстров-химер, добиваясь воспроизведения особенностей и даже самых мельчайших нюансов. Теперь мы знаем, что в фундаменте жизни лежит ДНК. Наследственность, изменчивость и отбор — вот основы, на которых держится жизнь на Земле и эволюция ее форм.

Время возникновения человека как вида оценивается по-разному, но, во всяком случае, не менее чем несколькими сотнями тысяч лет. Центром его происхождения принято считать Африку, далее последовали сложные этапы и пути его распространения по Земному шару. Для миграции человека было множество причин, ведущей из которых, возможно, являлось проявление инстинктов самосохранения и продолжения рода. Именно благодаря им человек, для своего выживания, научился создавать для себя искусственную среду обитания. Это позволило ему осваивать все новые регионы обитания. Очевидно, однако, что этот процесс сопровождался и существенными экологическими изменениями. Часто, захватывая новую область, человек настолько ее истощал, что возникала пустыня — например, знаменитая пустыня Сахара. Это приводило к дальнейшей миграции человека в пока более плодородные земли. Хозяйственная деятельность человека, в конечном итоге, приобрела роль геологического фактора в глобальном масштабе.

Одна из особенностей человеческого сознания состоит в том, что нам свойственно придавать приоритетное значение той информации, которая касается нас самих или наших близких. В то же время информация о событиях, несущих угрозу жизни, если эта угроза как-то отдалена во времени в будущее или носит вероятностный характер, в индивидуальном восприятии кажется менее достойной внимания. Например, высокая вероятность наступления преждевременной смерти мало кого отвратила от курения табака, зато какую бурю эмоций способно вызвать изменение вкуса привычной еды или технологии ее получения. Хороший пример — это дискуссия по поводу генетически модифицированных организмов (ГМО).

Во второй половине XX в. наступила новая стадия развития человечества — стадия глобализации. Человечество впервые в истории столкнулось с глобальными опасностями и угрозами, которые затрагивали все человечество и весь мир, а не конкретную страну и конкретную нацию, область и племя — ядерная катастрофа, смертельные болезни, связанные с необратимым нарушением иммунной защиты организма (СПИД, лихорадка Эбола и т.д.), терроризм, техногенные катастрофы — так что разные народы были вынуждены прийти к осознанию своей единой планетарной судьбы.

Комплекс животрепещущих глобальных проблем потребовал создания ряда крупных международных организаций (ООН, ЮНЕСКО, НАТО и т.п.) и еще невиданного в истории по масштабам международного сотрудничества.

Когда говорят о современной экологической ситуации, то в первую очередь говорят о том, что на слуху, например, антропогенных изменениях климата, относя к ним и современное потепление, вызванное ростом концентрации СО₂ в атмосфере. Глобальное потепление — это климатическая проблема, а изменения среды — уже геоэкологическая проблема, связанная с эволюцией биосферы.

Необходимо подчеркнуть, что вся история человечества, его распространения по земному шару, сопровождались экологическими катастрофами.

Считается, что за 12-10 тыс. лет до н.э. произошло приручение азиатского горного безоарова козла (Capra aegargus), ставшего предком козы в Восточном Средиземноморье (Загрос или Восточная Анатолия). К этому времени относится и первая экологическая катастрофа — опустынивание пастбищ вследствие перевыпаса животных.

За 7-4 тыс. лет до н.э. человек начал осваивать металл. В Месопотамии и в долине Нила возникли первые классовые общества. Происходит первое великое общественное разделение труда между оседлыми земледельцами, для которых животноводство играло подсобную роль, и скотоводческими пастушескими племенами. Земледелие привязало оседлые племена к земле, тогда как животноводы могли и должны были кочевать со стадами.

Это время возникновения следующих экологических кризисов, связанных с развитием поливного земледелия — засоления и опустынивания пахотных земель.

Экологические катастрофы, вызванные деятельностью человека, продолжались и в более близкие к нам времена. Например, в результате брака халдейского правителя Навуходоносора с египетской царицей Никотрис (582 г. до н.э.) приехавшие вместе с царицей египетские советники перенесли свои приемы мелиорации с Нила на Евфрат, что быстро вызвало засоление почв. Исправить последствие пагубной мелиорации уже никому не удалось. (Воронцов, 1999).

Можно выделить несколько основных глобальных показателей того, что современное человечество вошло в период глобального экологического, или первого ноосферного кризиса.

1. Геология. Геохимические изменения состава атмосферы и гидросферы — катастрофический рост концентрации в воздухе, почве и воде радионуклидов, тяжелых металлов и в особенности искусственных химических соединений (ксенобиотиков), с которыми живые организмы ранее не встречались.

2. Почва. Почвы формируются в результате совокупной деятельности многих факторов на протяжении сотен и тысяч лет. Черноземные почвы формировались на протяжении последних 10 тыс. лет в рамках ныне почти полностью исчезнувшего степного биоценоза умеренного пояса. Скорость техногенной деградации почв, главного кормильца населения Земли, на порядок превосходит процессы их восстановления. За каждое десятилетие только в результате урбанизации утрачивается около 2% пашни. Сейчас доля земель, используемых в сельском хозяйстве, изменяется от менее 10% в Финляндии до более 70% в Венгрии, Ирландии, Украине и Великобритании. Лесопокрытые территории занимают от 6% в Ирландии до 66% в Финляндии. Основная роль почв в функционировании экосистем определяет значение мер по их защите от неприемлемых антропогенных воздействий. Эта проблема стала особенно острой ввиду интенсивных процессов деградации почв, особенно потери плодородия (снижение концентрации гумуса). 115 млн. га почв Европы подвержены эрозии, что обусловливает потерю их плодородия и загрязнение водных бассейнов. На 75 млн. га лесных почв превышены критические уровни загрязнения, определяющие начало процесса закисления. Следствиями неумеренного использования минеральных удобрений стал их смыв речным стоком и интенсификация эвтофицирования, а также загрязнение питьевой воды нитратами.

3. Ландшафты. В Европе из-за интенсификации сельского хозяйства, активного развития городов и транспортных систем идут не только процессы изменения и деградации, но и исчезновения ландшафтов. Лишь 6% территории суши Европы относится к категории охраняемых земель, но даже и в этих случаях их юридический статус определен нечетко. Обсуждение мер по охране фауны и флоры обычно базируется на выделении семи групп видов, причем особое внимание уделено видам, внесенным в Красную книгу

4. Города. Сейчас в них проживает около 2/3 населения Европы, хотя суммарная площадь городов составляет около 1%, по отношению к территории суши континента.

5. Вода. Чистая вода на Земле — проблема. Почти везде на планете идут кислотные дожди. Водная фауна третьей части всех озер мира уже погибла. В реки втекают потоки загрязненных стоков. Для очищения их требуется 50-100 кратное разбавление чистой водой, т.е. 75-150 тыс. км', в то время как объем мирового речного стока не превышает 45 тыс. км³. Идет интенсивное загрязнение подземных артезианских вод и озер, даже таких гигантских, как Байкал и Ладога.

Внутренние воды. Анализ состояния рек, озер и подземных вод показал, что в среднем по Европе ежегодно утрачивается около 15% возобновляемых водных ресурсов. Распределение водопотребления происходит следующим образом: 53% — (промышленность, 26% — сельское хозяйство, 19% — бытовое водопотребление. 65% населения обеспечивается водой из подземных источников, в результате чего для многих из них типичен запороговый уровень эксплуатации и снижающийся уровень качества вод. На большей части континента нарушены стандарты ЕС по ПДК нитратов и пестицидов в питьевой воде. Широко распространилась антропогенная эвтрофикация рек и озер. Для большей части северных стран характерен высокий уровень закисления водоемов.

Моря. В шести основных европейских морях (Средиземное, Черное, Баренцево, Норвежское, Балтийское, Северное) и в Северной Атлантике отсутствует эффективное управление процессами на водосборах; загрязнены прибрежные зоны; идет процесс эвтрофикации; существуют конфликтные ситуации в использовании ресурсов прибрежных зон; происходит заселение новыми видами организмов; отсутствует контроль над различными видами деятельности в прибрежных зонах; идет чрезмерно интенсивная эксплуатация морских ресурсов; возможно повышение уровня моря в результате глобального потепления.

Данные наблюдений указывают на то, что все моря (за исключением субарктических) подвержены эвтрофикации. Концентрация нитратов в прибрежных водах Черного и Азовского морей возросла в 2-3 раза. Следствием недостаточного контроля их содержания в прибрежных зонах Балтийского, Черного и Каспийского морей является их сильное загрязнение. Загрязнение Северного моря оказало губительное воздействие на ряд представителей его фауны. В Средиземном море оказались под угрозой исчезновения некоторые эндемичные виды.

6. Леса. За XX в. было вырублено 40% лесов, остававшихся на планете. Площадь амазонской сельвы уменьшается в год на 1.25%. За год здесь исчезает 27 тыс. видов организмов (3 вида в час). По расчетам специалистов, при сохранении современных темпов выруба лесов они исчезнут к середине XXI в. Ясно, что индикаторы возобновляемых природных ресурсов биосферы либо перешли, либо близки к переходу в невозобновляемые.

7. Атмосфера. Если исчезнут леса и болота, поставляющие 30% кислорода, и будет продолжаться загрязнение океана пленкой нефти, убивающей планктонные организмы, вырабатывающие 70% кислорода планеты, то содержание его в атмосфере начнет резко сокращаться. Уже сейчас некоторые страны, в том числе США, и некоторые области России, как, например, Кемеровская, потребляют кислорода больше, чем производится на их территории растительностью.

Динамика качества воздуха в Европе за последние годы была противоречивой. С одной стороны, произошло уменьшение выбросов сернистого газа, а с другой — усилилось загрязнение атмосферы другими газами. Для большинства европейских городов характерно возникновение не реже раза в год кратковременных эпизодов загрязнения, когда их уровень превосходит стандарты, установленные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Более 100 млн. жителей Европы подвергаются воздействию кратковременных повышений концентрации приземного озона. Серьезной проблемой является повышение концентрации парниковых газов и спад общего содержания озона. На более чем 60% территории Европы превышены критические уровни загрязнений, ведущих к закислению окружающей среды.

8. Технологическая готовность государств и отдельных социальных групп разделенного мира к самоуничтожению цивилизации. Взрывная мощность накопленного ядерного оружия эквивалентна 1.2 млн. хиросимских бомб и в 1636 раз превышает таковую всех войн истории.

Огромны запасы химического оружия. Террористические акты в США 11 сентября 2001 года снова вызвали к жизни сомнение относительно тезиса о конце противостояния связи с утверждением, что мы стали свидетелями «столкновения цивилизаций» Запада и Востока. После «холодной» (третьей мировой), возможно, началась сразу четвертая необъявленная мировая война, против «золотого миллиарда». Однако не следует забывать, что в основном терроризм формируется внутри государств, которые остались на периферии современного научного прогресса, в которых проблема голода наиболее остра и, в этой связи, совершенно иное отношение к «стоимости» человеческой жизни. Очевидно, что в государствах, в которых высокая детская смертность, низкий уровень продолжительности жизни является правилом, формируется иное представление о допустимости убийств для достижения определенных целей, чем в более благополучных государствах. Когда массовая гибель людей от голода и болезней является нормой жизни, очевидно, что это становится естественной питательной средой для терроризма. Кроме того, современный терроризм четко указывает на то, что наука и технология, которые порождают современный мир, сами по себе являются уязвимыми ключевыми точками нашей цивилизации. Самолеты, небоскребы и биолаборатории — все эти символы современности — были превращены в оружие одним прикосновением злонамеренной изобретательности.

Все научные открытия стимулируются нашими желаниями, могут быть как конструктивными, так и деструктивными. По человеческому опыту, разрушительные открытия более эффективны: человечество, не разобравшись в себе, не научившись излечивать многие заболевания, научилось уничтожать народы...

9. Наличие бактериологического оружия. Зона поражения ими на два-три порядка превышает подобную территорию для ядерного оружия. Производство его дешево и может вестись скрытно, практически на квартире. Формы его разнообразны. Меры медицинской защиты сложны и всегда будут запоздалыми. В силу этого в будущих войнах противниками великих ядерных держав вполне могут стать малые страны и даже банды преступников и фанатиков. Возникновение биотерроризма как вполне реальной угрозы указывает на необходимость большего политического контроля над применением науки и современных технологий и изменения нашего менталитета.

10. Психоинформационный шок человечества. Имеются данные о воздействии на живые организмы электронно-магнитного излучения (ЭМИ), а также инфра-, ультразвукового и СВЧ-излучения — электронного смога. Их эффекты, как предполагают, влияют на деятельность мозга и эндокринной системы, могут вызывать психические расстройства.

11. Биоразнообразие. По расчетам, основанным на скорости вымирания видов в наше время, половины ныне живущих на Земле видов мы можем лишиться всего за 40-50 лет. Естественные эволюционные процессы, очевидно, не способны будут компенсировать столь катастрофическое уменьшение видового разнообразия, что приведет к глубокой деградации большинства экосистем.

Из анализа палеонтологических данных следует, что среднее время существования вида составляет от 1 до 10 млн. лет. Нормальный темп вымирания, происходящего в процессе эволюционного развития форм жизни и с избытком компенсируемого возникновением новых видов, составляет примерно 10-5% в год, возрастая при массовых вымираниях на два порядка. Достаточно привести современный темп вымирания, составляющий 0,5% видов в год. то есть в 500-1000 раз превосходящий катастрофические вымирания пермского и мелового периодов, чтобы понять, что сохранение существующей тенденции неизбежно приведет к кардинальным изменениям всей биосферы, к наступлению новой геохронологической эры, «посткайнозойской», или «антропогенной». Она будет отличаться от нашей не только составом животного и растительного мира, но и всем комплексом физико-химических условий — составом атмосферы, тепловым режимом, распределением осадков и многими другими столь важными для жизни людей характеристиками среды.

Известный американский эколог Эрлих считает, что последствия потери биоразнообразия для человечества сравнимы с вероятными последствиями мировой ядерной войны и «ядерной зимы», что будет означать конец человеческой цивилизации в ближайшие 100 лет. Кроме того, интенсификация процессов эволюции обязательно приведет к появлению большого числа новых форм жизни, особенно наиболее быстро эволюционирующих групп с коротким жизненным циклом микроорганизмов, простейших, низших червей, насекомых. Таким образом, не сумев сохранить видовое разнообразие жизни, человечество станет заложником стихийных эволюционных процессов. Познание причин вымирания одних видов и возникновения других, разработка и реализация разных способов сохранения современных видов животных, растений, грибов и микроорганизмов, которые создают единственно пригодную для жизни людей природную среду — путь к предотвращению опасного развития этой стороны экологического кризиса.

Высокий уровень видового разнообразия жизни — одно из необходимых условий сохранения основных характеристик природной среды, единственной среды обитания человека. Современный газовый состав атмосферы, системы самоочистки воды, механизмы взаимодействия множества видов от микроорганизмов до крупных млекопитающих, включая человека, сложились в процессе длительной эволюции постепенно усложнявшихся экосистем. Основные процессы в биосфере, от которых зависит возможность существования человека — биозависимые процессы.

Катастрофическое падение видового разнообразия жизни на Земле, в сотни и тысячи раз более интенсивное, чем те, которые характеризовали наиболее значительные известные науке биосферные катастрофы — пермскую и меловую, угрожает через несколько десятилетий стать необратимым, что сделает человечество заложником стихийных эволюционных процессов.

Еще один практически невозобновляемый ресурс — генофонд биосферы. Ежегодные потери множества видов растений и животных не компенсируются эволюционным процессом, скорость которого на 3-4 порядка меньше, чем нынешняя скорость вымирания видов. И если другие невозобновляемые ресурсы можно хотя бы экономить, например, за счет вторичной переработки, введения новых, ресурсосберегающих технологий, частично заменять одни ресурсы другими, то генофонд нельзя «сэкономить»), его можно лишь сохранять или терять, причем мы уже хорошо знаем, что эти потери необратимы.

В качестве примера: в тропиках есть области и отдельные растения, которые могли бы служить музеями эволюции генов и метаболических путей. Эти области имеют наибольшее биологическое разнообразие по сравнению с другими районами мира: 44 тыс. видов на 1 га — рекорд, установленный во влажных тропических лесах Венесуэлы (ясно, что в холодных регионах показатели гораздо скромнее).

Сегодня мы в состоянии, проследив метаболический путь какого-либо соединения, перенести его в другое растение. Это вселяет надежду на сохранение специфики метаболических путей и, как следствие, — биоразнообразия. Изучая это разнообразие и способствуя его сохранению, мы сможем убедить общество в необходимости генной инженерии — хотя бы для защиты лесов, степей и видов, лежащих в основе растительного разнообразия.

12. Агрохимия. Особую опасность для чистоты природных вод и состояния экосистем представляет применение на полях различных ядохимикатов и избыточных доз минеральных удобрений. Каждый год на миллионах гектар распыляются инсектициды, фунгициды, гербициды — яды, применяемые для подавления насекомых, грибковых заболеваний растений, сорняков. Все они очень токсичны. Многие из них химически очень устойчивы, а некоторые, попадая в почву и проходя там ряд химических превращений, становятся еще более ядовитыми. Мигрируя вместе с грунтовыми водами, эти вещества (их общее название — пестициды) рано или поздно попадают в реки и озера, проникают в подземные воды. В 70-е годы в штате Калифорния более 50% всех артезианских скважин были закрыты из-за того, что в подземных водах в опасном количестве появились пестициды.

В ряде районов мира занятие сельским хозяйством стало одним из видов деятельности, наиболее опасных для здоровья людей именно из-за насыщенности ядохимикатами природной среды обитания сельских жителей. Невозможно изобрести такие очистные сооружения, которые могли бы предотвратить попадание в водоемы ядохимикатов, рассеиваемых по огромным территориям сельскохозяйственных угодий. Поэтому дальнейшее совершенствование системы защиты растений должно быть ориентировано не на еще большее усиление химической защиты, а на переход к защите биологической.

13. Сверхпотребление. Система сверхпотребления «золотого миллиарда» грозит катастрофой всему человечеству (основной вывод Всемирной конференции по устойчивому развитию представителей 195 стран в г. Йоханнесбурге, ЮАР, 26 августа — 4 сентября 2002 г.). Известно, что глобальные социально-экономические и экологические проблемы требуют и глобальных ответов, основанных на достижениях науки и техники. В их числе дефицит продовольствия, питьевой воды и возможные изменения климата. Уже сегодня, больше 1 млрд. человек не имеют доступа к необходимому количеству и качеству воды, а около 2 млрд. человек голодает. Современные проблемы — экологические, политические, социальные, бытовые — в конечном итоге представляют собой различные аспекты конфликтности человеческого существования, в основе которой лежит конкуренция между отдельными людьми, государствами, религиями, технологиями, человеком и природой, часто принимающая форму взаимного истребления конкурирующих сторон. Ученые, политические деятели и общество должны взаимодействовать, чтобы реализовать результаты новых знаний в лучшей «среде обитания» и «качестве жизни». Политики должны понять свою ответственность за предотвращение необратимых отрицательных последствий разрушения и загрязнения окружающей среды. Все это и обусловливает смену парадигм и переход к адаптивной системе жизнеобеспечения. Необходима смена цивилизациокных координат, социальная ориентация экономики; социальная ответственность; сращивание экономики с экологическими, национальными, этническими, культурологическими и другими системами.

Инстинкт самосохранения и увеличение плотности населения приводил к все ускоряющемуся развитию методов создания искусственной среды обитания и получения продуктов питания. При этом имелась иллюзия о бесконечности природных ресурсов и необходимости только научиться их полноценно использовать. Известен лозунг начала 20 века о том, что мы не можем ждать милостей от природы... Это реализовалось в технической революции конца XIX — начала XX веков. В XX веке началась эпоха химизации сельского хозяйства. Наконец, к 60-м годам XX века агрессивное отношение человека к окружающей среде привело к постепенной глобализации экологических изменений, даже к изменениям климата. Может быть, именно инстинкт самосохранения и привел к мощному развитию в этих годах космических исследований.

Однако ничего особо утешительного они не принесли. Стало очевидным, что при столь стремительных экологических изменениях человек не сможет успеть найти себе новую среду обитания на другой планете, то есть поступить так, как он поступал обычно в соответствии со своей биологически запрограммированной стратегией поведения: истощив один регион — мигрировать в следующий. Проблема обострилась еще и тем, что в результате техногенной революции, химизации сельского хозяйства и медицины, среда обитания человека оказалась насыщенной их отходами, различными генотоксическими и мутагенными веществами, для которых отсутствуют государственные границы и различия в уровнях жизни различных слоев населения. Появились новые болезни, а старые — приобрели новые качества, их возбудители уже несут устойчивость к широкому спектру антибиотиков. Насыщенность среды обитания продуктами искусственного химического синтеза, ксенобиотиками, привела к массовым изменениям работы иммунной системы у человека. Широкое распространение получили аутоиммунные заболевания. Принято считать, что около 80% онкологических заболеваний человека обусловлено загрязнением окружающей среды генотоксическими агентами и процент их каждый год последовательно нарастает.

Настало время, когда возможность самосохранения человека как вида путем агрессивного изменения окружающей среды становится принципиально нереальной. Где же выход?

Один из таких выходов — не бороться с природой, а подражать ей. В принципе, всю жизнь человек пользовался этим путем, создавая новые формы животных и растений, нужные для него. Всю историю человечества, начиная с одомашнивания первого животного, первого растения, происходила их совместная, сопряженная эволюция. Проблема заключалась только в том, что скорость этой эволюции сельскохозяйственных видов была много меньше, чем нужно человеку.

Крайне остро этот разрыв стал ощутим именно в 20-м веке. Тут и появилась эта новая задача — для того, чтобы выжить, человечеству нужно научиться управлять скоростью эволюции живых организмов. А как это сделать?

Подсмотреть, как эволюционируют виды в живой природе, и попробовать использовать ее приемы. С постановки такой задачи и начала развиваться генная инженерия, методы получения генетически модифицированных организмов.

Генетика оформилась как наука в начале XX века после переоткрытия законов Менделя. Бурный вековой период ее развития ознаменован в последние годы расшифровкой нуклеотидного состава геномной ДНК десятков видов вирусов, бактерий, грибов и вслед за ними ряда многоклеточных организмов — растение арабидопсис (Arabidopsis thaliana), нематода (Caenorhabdltis elegans), дрозофила, человек. Полным ходом идет секвенирование ДНК хромосом важных культурных растений — риса, кукурузы, пшеницы.

Кроме этого появилась и бурно развивается генная терапия наследственных болезней, производство генетически измененных форм растений, успешное соматическое клонирование млекопитающих, появление молекулярной палеогенетики — впечатляющие реалии науки. ДНК-технология и биотехнология с ясностью их методов, задач и публичной эффектностью успехов трансформировали облик генетики и современного общества.

Генная инженерия по своей сути не является чем-то качественно отличающимся от естественных процессов, чем-то чужеродным для живых объектов, как, например, получение искусственно синтезированных химических соединений, отсутствующих в природе, а, наоборот, представляет собой повторение подсмотренных в природе приемов. Получение трансгенных растений ныне превратилось в довольно рутинную технологию для решения практических задач, которыми занимаются как научные учреждения, так и коммерческие фирмы.

В настоящее время у 120 видов растений существуют трансгенные формы. Разрешено использование трансгенных сои, кукурузы, хлопка, рапса, картофеля, томатов, свеклы, тыквы, табака, папай, льна; заканчиваются испытания трансгенного риса и пшеницы. Трансгенные растения выращиваются в 14 странах мира — США, Китае, Аргентине, Канаде, Австралии, Мексике, Испании, Франции, Южной Африке, Португалии, России и Румынии. В 2005 г. под ними была занята площадь около свыше 90 млн. га. Площадь под трансгенными формами растений увеличилась за десять лет на два порядка.

С использованием трансгенных растений были решены такие проблемы, как гербицидоустойчивость, устойчивость к насекомым, к вирусам, к грибковым и бактериальным заболеваниям, регуляция сроков созревания, повышение общей продуктивности, съедобные вакцины. Из выращиваемых сегодня трансгенных растений 71% устойчивы к гербицидам, 22% — к вредителям и 7% — к гербицидам и вредителям (в основном соя, кукуруза, хлопок, рапс).

Идет поиск подходов к резкому повышению продуктивности растений. Считается, что трансгеноз у растений и животных — наиболее перспективная биотехнология для решения продовольственной и медицинской проблем на ближайшее десятилетие. Трансгенные животные — козы, овцы, свиньи, коровы — используются для секреции под промоторами «генов молока» высокоактивных биологических веществ для медицины и фармакологии. Уже прошли или проходят лицензирование и поступили или в скором времени поступят на рынок полученные через трансгенных животных антитрипсин, применяемый при легочных заболеваниях, антитромбин III для предотвращения инфарктов и инсультов, факторы свертываемости крови, белок С, обладающий защитными функциями, и ряд других.

Так как трансгенные растения устойчивы к болезням и вредителям, то не исключается повышение устойчивости самих возбудителей болезней и тех же насекомых-вредителей, то есть их коэволюция. Это вторая проблема, последствия которой необходимо предвидеть. Возможно, что, создавая устойчивость у растений, мы стимулируем процесс отбора более устойчивых возбудителей и вредителей. Естественно, что трансгеноз вызывает весьма ощутимые последствия, которые нужно тщательно изучать.

Если внимательно присмотреться, то можно заметить, что все в нашей жизни и чуть ли не все технологические чудеса основаны, в конечном счете, на достижениях фундаментальной науки, то есть на вроде бы не имеющих явных прикладных аспектов результатах, которые интересны разве что для окончательно оторвавшихся от жизни и от народа теоретиков. Но как оказалось, вчера — отвлеченный, сегодня — самый что ни на есть прикладной.

Новое достижение геномики — науки, изучающей структуры и функции геномов человека, животных и млекопитающих: удалось найти удивительно изящный и эффективный подход к изучению и пониманию жизни. Главное, что инженерный подход к сборке клетки почти ничем не отличается от сборки компьютера. Во-первых, нужно иметь схему материальной «начинки» прибора и схему его работы — этим занимается генная инженерия и ДНК-технология. Принцип «сделать, чтобы понять» обычно работает на достаточно простых устройствах, содержащих минимальное количество деталей. Одна из простейших биологических машин, выявленных генетиками — это одноклеточный микроорганизм микоплазма.

При прогнозировании последствий использования новых технологий необходимо исходить из существования двух основных предпосылок развития опасных природных явлений: исторической (эволюционной) и антропогенной. В основе первой предпосылки лежат эволюционные процессы развития Земли, приводящие к непрерывной реорганизации вещества в твердой, жидкой и газообразной оболочках Земли с выделением и поглощением энергии, изменению напряженно-деформированного состояния земной коры и взаимодействия физических полей различной природы. Происходящие процессы лежат в основе глобальной геодинамики Земли и развития эндогенных, экзогенных, гидрологических и атмосферных явлений.

Сложные системы организованы иерархически. Сама часть может быть целым, если она состоит в свою очередь из более мелких частей на лежащем ниже уровне организации мира. Часть может быть сложнее целого (по своему поведению, по спектру возможных форм), если она имеет более высокий показатель нелинейности по сравнению с целым. Человек сложнее социальной группы или общества, ибо его нелинейность выше. И вместе с тем именно человек строит и перестраивает себя в основном из прошлого. Из элементов памяти, возобновляя процессы по старым следам, встраивая крупные блоки прошлого в настоящее и погружаясь в дорогое и памятное ему прошлое, он прорывается в желаемое будущее.

Современные проблемы — экологические, политические, социальные, бытовые — в конечном счете представляют собой различные аспекты конфликтности человеческого существования, в основе которой лежит конкуренция между отдельными людьми, экономическими образованиями, государствами, этносами, религиями, технологиями, человеком и природой, постоянно или периодически принимающая форму взаимного истребления конкурирующих сторон.

Эта форма, впрочем, считается «нецивилизованной». Можно подумать, что цивилизация смягчает конкуренцию. В то же время конкуренция признается — сейчас практически единодушно — двигателем прогресса и, следовательно, механизмом развития цивилизации. Это лишь один из поверхностных аспектов противоречивости современной культуры. Современные конкурентные отношения в восприятии новых достижений молекулярной биологии, связанные с созданием и распространением генетически модифицированных организмов, по-видимому, являются источником развития аграрной цивилизации, всего человечество в целом.

Изложение некоторых ключевых моментов развития техники получения генетически модифицированных организмов и их использования представлено ниже.

Магистральная линия истории, приведшая к генетической инженерии как технологии управления процессом эволюции, на значительном временном интервале практически совпадает с историей генетики. Именно тогда, когда человечество создало инструментарий, позволяющий конструировать и создавать новые формы жизни, оно осознало не только собственное могущество и опасность его использования в «неразумных» целях». Поэтому этот раздел в значительной мере посвящен истории становления генетики — теоретического фундамента современной биотехнологии.

С того времени, как (приблизительно 10 000 лет назад) человек перешел от охоты и собирательства к скотоводству и земледелию, он, в сущности, радикальным образом сменил унаследованную от предков стратегию выживания в этом мире. Отныне он, сначала интуитивно, а затем — осознанно, стремится преобразовать свою среду обитания («экологическую нишу») в соответствии с собственными потребностями и интересами или своими представлениями о них (которые далеко не всегда не всегда совпадают друг с другом). Это означает, что человек постепенно берет под свой контроль ход глобального процесса эволюции, состоящий из трех компонент: эволюцию неживой природы, развитие жизни и историю человеческой цивилизации. Первым шагом на этом пути стало доместикация и создание искусственных экологических систем — агробиоценозов. Примерами последних могут служить пшеничное поле и пастбища скота.

Но вначале человечество располагало возможностями крайне незначительной модификации свойств и признаков уже существующих в природе элементов экологических систем, т.е. биологических видов. И только к концу 2 тысячелетия н.э. были созданы технологии, позволяющие создавать и перестраивать экологические системы, конструируя их из элементов (организмов) с заранее заданным произвольным наборов свойств. Эти технологии и получили название генетическая инженерия, биотехнология. (Вероятно, правильнее и точнее было бы сказать — генетическая и экологическая инженерия).

Ситуация с биотехнологиями напоминает историю с героем пьесы Мольера «Мещанин во дворянстве», который внезапно обнаружил, что всю жизнь говорил прозой и сам об этом не знал. Так и мы достаточно часто забываем, что биотехнологии человечество начало использовать и развивать с момента одомашнивания растений и животных. Ниже представлен краткий список важнейших биотехнологических событий.

VIII тыс. до н.э — первые культурные растения и домашние животные; начало возделывания картофеля для употребления в пищу.

VI тыс. до н.э — природная генная инженерия, создание мягкой пшеницы

II тыс. до н.э. — использование дрожжей для получения вина, пива и дрожжевого хлеба и кефира.

500 до н.э. — первый антибиотик (соевый творог) используют для лечения ожогов (Китай).

100 н.э. — первый инсектицид (Китай).

1590 — изобретение микроскопа.

1663 — открытие клеток (Р. Гук).

1675 — открытие бактерий (А.Певенгук).

1700-е годы — натуралисты идентифицируют растения-гибриды.

1820 — изложение К. Нассе закона наследования гемофилии.

1835-1855 — гипотезы о клеточном строении организмов (Т. Шванн) и о том, что «любая клетка происходит от клетки».

1857 — открытие бактериальной природы брожения (Л. Пастер), зарождение микробиологии.

1859 — опубликована теория эволюции (Ч. Дарвин).

1861 — Луи Пастер разрабатывает технологию пастеризации

1865 — Грегор Мендель, отец современной генетики, экспериментирует с бобовыми растениями и приходит к выводу, что существуют неизвестные на тот момент частицы, позднее получившие название гены, которые передают признаки от поколения к поколению; формулировка г. Менделем основных правил наследственности.

1869 — открытие И. Мишером нуклеиновых кислот в ядрах клеток.

1875 — первое описание О. Гертвигом слияния яйцеклетки и спермия (у морских ежей).

1870-1890 — получены первые гибриды кукурузы и хлопчатника, обладающие новыми свойствами; первые удобрения — для повышения урожайности стали вносить фиксирующие азот бактерии.

1878 — первое оплодотворение In vitro (Л. Шенк).

1902 — появление гипотезы В. Саттона и Т. Бовери о локализации генов.

1910 — первые работы Т. Моргана по наследственности плодовой мушки дрозофилы,    первоначальная    формулировка    хромосомной теории наследственности.

1922 — американские фермеры закупают гибридные сорта кукурузы.

С 1930 по 1985 год наблюдается повышение урожайности пшеницы на 600 процентов.

1919 — появился термин «биотехнология».

1925 — открытие мутагенного действия рентгеновского излучения (Г. Надсон, С.Г. Филиппов, г. Меллер, Л. Стаплер).

1926 — публикация результатов исследования С.С. Четверикова по генетике и эволюции популяций в природе, согласование теории мутаций с теорией естественного отбора, раскрытие роли случайностей в эволюции.

1927 — появление матричной гипотезы воспроизводства биополимеров Н.К. Кольцова.

1928 — в плесени обнаружен пенициллин, обладающий антибактериальными свойствами (Д.Флеминг); впервые использован метод выделения эмбрионов для получения гибридов, зарождение гибридизации; впервые получены фертильные гибриды от растений разных родов: редиса и капусты (ПД. Карпеченко). Работы Ф. Гриффита по генетической трансформации микроорганизмов.

1930 — начало исследований Е. Бауэра и В.В. Сахарова по химическому мутагенезу. Впервые принят закон о патентовании продуктов селекции растений (США).

1933 — получены первые гибриды кукурузы, предназначенные для коммерческого использования (США).

1937 — издание книги Ф.Г. Добржанского «Генетика и происхождение видов» (синтетическая теория эволюции, связь теории естественного отбора с данными о популяционно-генетической изменчивости).

1938 — первое использование термина «молекулярная биология», первая публикация в журнале «Nalure» результатов рентгеноструктурного анализа нуклеиновой кислоты.

1941 — первая работа по биохимической генетике, использование биохимии в генетике; результаты Дж. Бернала по рентгеноструктурному анализу вируса табачной мозаики.

1942 — начато массовое производство пенициллина.

1943 — формулирование основополагающих принципов ДНК-технологии (Э. Шредингер): уподобление наследственного материала кодированному сообщению и открытие возможности переноса генов из одного организма в другой.

1944 — ученые подтверждают, что ДНК, присутствующая в ядре любой клетки, является субстанцией, отвечающей за передачу наследственной информации и содержит ключи к нашему прошлому, настоящему и будущему. Первое исследование химической природы вещества, передающего наследственные признаки. Показано, что ДНК несет генетическую информацию.

1945 — работа С. Пурии о мутациях у бактериофагов, давшая модель для генетических исследований на молекулярном уровне.

1946 — издание книги И.И. Шмальгаузена «Факторы эволюции».

1947 — открытие конъюгации (слияния) клеток у кишечной палочки, получение доказательства ее обусловленности генетическими факторами.

1948 — рождение теленка от искусственно оплодотворенной коровы.

1949 — открытие П. Полингом генетической природы серповидно-клеточной анемии, ставшей классической моделью наследственных заболеваний.

1950 — открытие Э. Чаргаффом нуклеотидного состава ДНК.

1951 — работы Л. Полинга по спиральным структурам в белках; определение Ф. Сенгером химического строения инсулина; первые работы Б. Макклинток по «прыгающим» генам.

1952 — первое клонирование (из ядра клетки зародыша лягушки, пересаженного в яйцеклетку лягушки, получено взрослое животное).

1953 — Джеймс Уотсон и Фредерик Крик открывают структуру ДНК в виде двойной спирали. Публикация в журнале «Nature»

1958 — ДНК впервые синтезирована в лаборатории.

1961 — зарегистрирован первый биопестицид (Bacillus thuringiensis). 1963 — получены новые сорта пшеницы, увеличивающие урожайность на 70% (Норман Борлоуг); начало «зеленой революции» в сельском хозяйстве.

1970 — открыты ферменты, позволяющие разрезать молекулу ДНК в нужных местах. Н. Борлауг получает Нобелевскую премию за создание короткостебельных сортов пшеницы, что стало первым случаем признания научных заслуг селекционера.

Чтобы понять, как далеко зашли эти селекционно-эволюционные изменения, достаточно взглянуть на кукурузные початки (их возраст — 5 тыс. лет), найденные при раскопках в пещере Теуакан (Мексика). Они примерно в 10 раз меньше, чем у современных сортов.

1973 — Стенли Коэн и Герберт Бойер переносят ген, специфический участок ДНК, из одного организма в другой, начало ДНК-технологии.

1976 — первая регламентация работ с рекомбинантной ДНК.

1980 — Нобелевская премия за синтез первой рекомбинантной молекулы.

1982 — первое коммерческое применение методов биотехнологии — зарегистрировано первое лекарство, полученное методами биотехнологии: человеческий инсулин, вырабатываемый бактериями. Первая генетическая трансформация растительной клетки (удалось получить новую окраску цветков петунии).

1983 — 1983 — получение первых растений с использованием методов биотехнологии. Первое генетически модифицированное (ГМ) растение (табак).

1986 — первая вакцина, полученная методами генной инженерии (от гепатита В); первое противораковое лекарство, полученное методами биотехнологии (интерферон).

1987 — первое разрешение на полевые испытания ГМ растений (США).

1990 — первый пищевой продукт, модифицированный методом биотехнологии — фермент, применяемый при изготовлении сыра, был разрешен для использования в США первый зарегистрированный продукт питания с ГМ ингредиентами: модифицированные дрожжи (Великобритания).

1992 — администрация по контролю над пищевыми продуктами и лекарственными препаратами постановляет, что продукты питания, полученные с использованием биотехнологических методик, должны регулироваться тем же самым способом, что и полученные с использованием традиционных методик.

1993 — создание Биотехнологической промышленной организации, международного сообщества специалистов, занимающихся проблемами биотехнологии.

1994 — первое разрешение на пищевой продукт, полученный с использованием биотехнологических методик: помидоры FLAVR SAVR.

1995 — введение в практику первого сорта сои, полученного при помощи биотехнологии.

1997— американское правительство одобряет 18 разновидностей зерновых, полученных с использованием биотехнологии.

1996-1997 — начало возделывания первых ГМ культур: кукуруза, соя, хлопчатник (Австралия, Аргентина, Канада, Китай, Мексика, США).

1999 — выведен «золотой» рис, обогащенный каротином, для профилактики слепоты у детей развивающихся стран.

2000 — первая расшифровка генома растения: Arabidopsis thaliana; обогащенный провитамином А «Золотой» рис стал доступным для развивающихся стран. Расшифровка генома человека. Создание Совета по вопросам информации в области биотехнологии.

2001 — первая полная карта генома сельскохозяйственной культуры (рис).

2003 — ГМ растения возделывают почти на 70 млн га в 18 странах мира, где проживает более половины человечества.

2004 — ГМ растения возделывают более чем на 80 млн га в 18 странах мира.

Историки описывают историю человечества либо как смену общественно-экономических формаций, либо как цепочку великих войн и, соответственно, великих завоевателей. Однако имеет право на жизнь и другая точка зрения — закономерности миграции людей, военных побед и поражений обусловлены состоянием сельского хозяйства в конкретных странах. То есть, на самом деле, двигателем истории человечества являются не великие завоеватели, а болезни домашних животных и культурных растений. Такая точка зрения вроде бы очевидна, однако остается неучтенным то обстоятельство, что эта движущая сила действует и в настоящее время, только вот мигрировать уже людям некуда. Так как возможности природы практически исчерпаны, для того, чтобы обеспечить выживание людей, необходимо развитие качественно новых приемов ведения сельского хозяйства. Пришел конец сельскохозяйственной экспансии, необходима его интенсификация. Важным обстоятельством остается независимая, неконтролируемая динамика распространения болезней, вредителей, техногенных загрязнителей. Например — распространение возбудителей болезней; насекомых, таких как саранча; грызунов; различных типов сорняков. Те самые «волны жизни», динамика которых и прогноз не поддаются до настоящего времени никакому контролю. Как справлялось человечество с такими волнами жизни в 20-м веке? Да просто — нагружало сельское хозяйство химическими инсектицидами, и т.д., которые теперь обнаружены даже в печени рыб в мировом океане и у пингвинов в Антарктиде. Установка на уничтожение живых организмов-вредителей привела к глобализации распространения химического загрязнения и к тому, что жизнь полезных организмов, включая человека, оказалась плохо совместима с таким способом ведения сельского хозяйства.

В последние годы активно развивается так называемое «натуральное биологическое земледелие», исключающее любые формы его химизации. Это очень интересное направление, которое заслуживает всяческой поддержки и внимания. Да ведь только это не спасет человечество от динамики тех самых волн жизни и необходимости разработки методов, так сказать, быстрого реагирования, на неизбежные изменения экологической обстановки в каждом конкретном регионе. Как это бывает — легко можно увидеть, вспомнив некоторые исторические детали.

В древнем Вавилоне главным продуктом питания была пшеница. Черная головня, болезнь пшеницы, отмечалась еще в XX веке до нашей эры. Царь Соломон (980 г. до н.э.) ввел специальную службу контроля болезней растений.

В 715 году до н.э. романцы, в целях спасения пшеницы от грибкового заболевания с красными спорами (ржавчина), сотворили себе богов — Robigo и Robigus, в честь которых, чтобы их задобрить и спасти пшеницу от ржавчины, приносили в жертву животных красной масти.

Известный со времен Рима, пшеничный грибок ржавчины продолжал быть бичом фермеров даже в XX веке. В 20-годах прошлого века, это заболевание почти полностью разрушило производство пшеницы в Америке и Канаде. В 1970 годах южная гниль листьев зерновых, ранее не очень агрессивное заболевание, внезапно стало доминирующим и полностью разрушило производство зерновых на многих фермах Америки.

После распада Римской Империи в Европе главной зерновой культурой, из которой готовили хлеб, стала рожь. Тогда уже в Европе распространилось грибковое заболевание ржи — спорынья. Зерна, зараженные этим грибком, попадали вместе со здоровыми в хлеб. У людей, которые ели такой хлеб, развивались сосудистые спазмы, которые приводили к гангренам. Эту болезнь называли лихорадкой святого Антония. и только замена ржи на картофель, пришедший из Америки, привел к уменьшению гибели людей от этой болезни, приносимой вместе со спорами спорыньи.

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.

Заболевания растений могут контролироваться и с помощью биотехнологических приемов. Например, используя молекулярно-генетические технологии, можно выделить из вируса ген одного из его белков, вставить его в растение-хозяина, вследствие чего такое растение приобретет устойчивость к данному вирусу.

Понятно, что наиболее эффективен комплексный подход, который объединяет в себе и старые традиции предупреждения болезней, и новые технологии для создания всех необходимых условий для успешного развития культурных растений и предупреждения их заболеваний.

Следует подчеркнуть, что на современном этапе селекции развивается новый комплекс методов интенсификации сельского хозяйства, целью которого является ускорение получения нужных для человека форм живых организмов с использованием методов генной инженерии, ДНК-технологий.

В этом направлении увеличение защищенности нужных человечеству живых организмов достигается, в основном, не путем изменений условий их воспроизводства, а повышением их устойчивости к неблагоприятным внешним воздействием, то есть качественно меняется объект воздействия.

Методы ДНК-технологий привлекают для того, чтобы изменить внутреннюю возможность организмов сохранять свои свойства, важные для человека, в таких условиях среды, какие уж сложились в настоящее время и в данном конкретном регионе, касается ли это химического загрязнения или засоленности почв, изменений климата либо агрессии новых возбудителей болезней или вредных насекомых. Понятно, что количество видов культурных растений, используемых для обеспечения потребностей растущего человечества, ограничено. Поддается исчислению и количество неблагоприятных внешних условий, в которых имеется необходимость сохранять их высокую продуктивность. Именно с этим связаны надежды на то, что методы ДНК-технологий, в конечном итоге, позволят накопить определенный список приемов спасения земледелия в условиях резких изменений окружающей среды. Это и будет в будущем таким «батальоном приемов быстрого реагирования», предназначенного для решения любых вновь возникающих проблем разведения домашних животных и культурных растений.