Генетическое загрязнение

Внесение генетического материала в генофонд популяции путём вмешательства человека может привести как к положительным, так и к отрицательным последствиям для популяций. Когда генетический материал намеренно вводится для повышения приспособленности популяции, это называется генетическим спасением. Когда генетический материал непреднамеренно вводится в популяцию, это называется генетическим загрязнением и может негативно повлиять на приспособленность популяции (в первую очередь за счёт аудбредной депрессии), привнести нежелательные фенотипы или даже привести к вымиранию^[4].

Интродуцированный вид — это вид, который не является местным для данной популяции и намеренно или случайно занесён в данную экосистему. Последствия интродукции могут быть разнообразными, но если интродуцированный вид оказывает значительное негативное воздействие на новую среду обитания, его можно считать инвазионным видом. Одним из таких примеров является интродукция азиатского усача (Anoplophora glabripennis) в Северную Америку, который был впервые обнаружен в 1996 году в Бруклине, штат Нью-Йорк. Предполагается, что жуки были завезены с грузами через торговые порты. Жуки представляют опасность для 35 % городских деревьев, не говоря уже о естественных лесах^[6]. Их присутствие в экосистеме дестабилизирует структуру сообщества и оказывает негативное влияние на многие виды в системе.

Однако интродуцированные виды не всегда наносят вред окружающей среде. Томас Карло и Джейсон Гледич, исследователи из Университета штата Пенсильвания, обнаружили, что количество жимолости (инвазионные виды) в районе Счастливой долины в Пенсильвании коррелирует с численностью и разнообразием птиц, что говорит о том, что интродуцированные растения жимолости и птицы могут формировать взаимовыгодные отношения. Присутствие интродуцированной жимолости было связано с более высоким разнообразием популяций птиц в этом районе^[7].

Инвазионные виды могут оказывать значительное воздействие как на крупные, так и на небольшие местные сообщества живых организмов. При проникновении в новую среду обитания инвазионные виды могут скрещиваться с местными, образуя гибриды, которые могут быть либо стерильными, либо более приспособленными к изменениям. Такие гибриды могут вытеснять местные виды, что приводит к их исчезновению.

Особенно уязвимыми перед инвазивными видами являются небольшие популяции на островах, где генетическое разнообразие ограничено. В таких условиях внедрение новых генов может нарушить местные адаптации, которые не подходят для условий жизни на маленьких островах^[8].

Увеличение числа контактов между дикими и одомашненными популяциями организмов может привести к репродуктивным взаимодействиям, которые пагубно влияют на способность дикой популяции к выживанию. Дикая популяция — это группа организмов, которые живут в естественной среде и не получают регулярного ухода от человека. В отличие от них, одомашненные популяции обитают на контролируемых человеком территориях и исторически имеют с ними тесный контакт.

Гены из одомашненных популяций могут попадать в дикие популяции в результате размножения. У сельскохозяйственных животных такое размножение может происходить в результате побега или выпуска животных на волю, а у сельскохозяйственных культур — в результате переноса пыльцы с выращиваемых культур на соседние дикие растения того же вида^[9].

Наглядным примером такого явления является переток генов между волками и домашними собаками. В статье, опубликованной в The New York Times в 1983 году, биолог Луиджи Боитани отметил, что, хотя волки и собаки исторически жили в Италии по соседству и, вероятно, спаривались, ситуация изменилась. По мнению учёного, растущее неравенство в численности популяций может привести к тому, что генетическое загрязнение генофонда волков достигнет необратимых масштабов — в результате гибридизации собаки могут легко поглотить волчьи гены и уничтожить волка как вид^[1].

Аквакультура — это метод разведения водных организмов, таких как рыбы и растения, с целью употребления их в пищу. Всё больше внимания уделяется разведению лосося, или, по-другому, аквакультуре лососёвых. Однако существует риск, что одомашненные лососи могут совершить побег с рыбоводческой фермы. Такие случаи становятся всё более частыми по мере роста популярности аквакультуры^[10][11][12]. Фермерские сооружения могут оказаться неэффективными для содержания большого количества быстрорастущих рыб^[13]. Стихийные бедствия, приливы и другие экологические явления также могут спровоцировать побег водных организмов^[14][15]. Опасность таких побегов заключается в их влиянии на дикую популяцию, с которой они могут размножаться после побега. Во многих случаях вероятность выживания дикой популяции после размножения с одомашненными популяциями лосося снижается^[16][17].

Сельскохозяйственные культуры — это группы растений, выращиваемых для употребления в пищу. Несмотря на одомашнивание, такие растения всё ещё сохраняют способность к размножению, если их поместить вместе. Многие культуры выращиваются в местах их естественного произрастания, что способствует обмену генами между ними и их дикими сородичами^[18]. Фермеры могут предотвратить скрещивание различных популяций, выбирая время для посадки культур таким образом, чтобы они не цвели в то же время, когда цветут их дикие сородичи. Одомашненные культуры были изменены с помощью селекции и генной инженерии. Генетический состав многих культур отличается от генетического состава их диких сородичей, но чем ближе они растут друг к другу, тем больше вероятность обмена генами через пыльцу. Так, между сельскохозяйственными культурами и их дикими сородичами сохраняется поток генов^[19].

В качестве примера можно привести следующую ситуацию. В результате импорта генетически модифицированной кукурузы из Соединённых Штатов Америки произошло генетическое загрязнение. В 2004 году были зафиксированы многочисленные случаи генетического загрязнения в различных странах мира. По официальным данным было выявлено 142 случая генетического загрязнения в 44 странах, включая те, где не выращивались генетически модифицированные культуры. Среди этих стран было выделено девять, в которых было обнаружено несколько случаев генетического загрязнения: Соединённые Штаты Америки, Канада, Великобритания, Бразилия, Австралия, Франция, Германия, Япония и Новая Зеландия. Наибольшее количество случаев было зарегистрировано в странах, где выращивались генетически модифицированные культуры: Соединённые Штаты Америки, Канада и Бразилия. В США было зафиксировано 22 случая загрязнения. Однако это только официальные данные, и реальное количество случаев может быть значительно больше^[9].

Генно-инженерные организмы — это организмы, генетически модифицированные в лабораторных условиях, поэтому они отличаются от тех, которые были выведены путём селекции. В сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и животноводстве термин «генетическое загрязнение» используется для описания обмена генами между генно-инженерными видами и их дикими сородичами^[20]. Идея «генетического загрязнения» в этом контексте впервые была представлена в обширном обзоре возможных экологических последствий генной инженерии, опубликованном в журнале The Ecologist в июле 1989 года. Также она была популяризирована экологом Джереми Рифкином в его книге «Век биотехнологий», вышедшей в 1998 году^[21]. Он использовал термин «генетическое загрязнение» для описания возможных проблем, связанных с непреднамеренным распространением генетически модифицированных организмов (ГМО) в естественной среде путём размножения с дикими растениями или животными^[20][22][23].

Опасения по поводу негативных последствий передачи генов между генно-инженерными организмами и дикими популяциями вполне обоснованны. Большинство сортов кукурузы и сои являются генетически модифицированными. Некоторые из них устойчивы к гербицидам, например, глифосату, а другие способны вырабатывать неоникотиноидные пестициды во всех своих тканях^[24][25]. Целью таких генетических модификаций является увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, однако существует недостаточно доказательств того, что урожайность действительно повышается.

Специалисты выражают озабоченность по поводу того, что возможного отрицательного воздействия генно-модифицированных организмов на природные сообщества растений и животных^[24]. Кроме того, существует риск передачи генов между генно-инженерными организмами и дикими популяциями. Многие сельскохозяйственные культуры могут быть устойчивы к сорнякам и скрещиваться с дикими сородичами. Требуются дополнительные исследования, чтобы понять силу потока генов между генно-инженерными культурами и дикими популяциями, а также последствия генетического смешения^[26].

Мутации в организмах могут быть вызваны влиянием химических веществ или радиации. Иногда мутации используются намерено, чтобы создать организмы с желаемыми свойствами. Затем их скрещивать с другими мутантами или же не подвергшимися мутации особями, чтобы закрепить желаемый признак. Однако, как и в случае с риском, связанным с введением новых особей в определённую среду, изменения, вносимые мутировавшими особями, могут негативно повлиять и на местные популяции^[26].