Генетически модифицированные микроорганизмы и их интродукция в природные ценозы

Потенциальные проблемы, возникающие при неконтролируемом внесении генетически модифицированных микроорганизмов (ГЕМОМ) в окружающую среду, вызвали широкие дебаты в научном сообществе, вовлекая правительственные организации и поборников защиты окружающей среды. Время от времени дебаты возникают вновь после сообщений о том или ином достижении генной инженерии или новых успехах в клонировании. Значительное место в этих спорах отводится ответу на вопрос: как долго ГЕМОМ и их ДНК существуют в окружающей природе и смогут ли модифицированные гены от ГЕМОМ быть переданы аборигенным микроорганизмам? Первоначальные эксперименты показали, что ГЕМОМ быстро отмирают при внесении в природные ценозы, поскольку не способны конкурировать с существующими сообществами микроорганизмов. Предполагалось, что чужеродная ДНК, внесенная в ГЕМОМ, снижает конкурентоспособность живых клеток по сравнению с неизмененными клетками вследствие очевидных больших энергетических затрат на репликацию ДНК.

Это предположение было подтверждено при изучении выживания в почве ГЕМОМ Pseudomonas sp. с введенной плазмидой, несущей гены расщепления мощного гербицида 2,4,5-трихлорфе- ноксиацетата. Клетки ГЕМ ОМ-псевдомонад быстро исчезали из почвенного образца и через несколько дней при прямых высевах на среды не обнаруживались. Однако спустя несколько недель ГЕМОМ-псевдомонады вновь можно было обнаружить в образце, т.е. они никогда полностью не вымирали. Результаты этих и последующих экспериментов показали, что модифицированные псевдомонады могут жить в почве в течение длительного времени. Другие наблюдения показали существование ГЕМОМ в почвенных и водных экосистемах в состоянии НФБ.

Предполагается, что ДНК мертвых клеток ГЕМОМ при попадании в любой биоценоз быстро подвергнется гидролизу ДНКазами почвы или водных экосистем. Поэтому, даже если ГЕМОМ выживут, они не смогут легко передать ДНК при трансформации другим клеткам.

Специальные исследования, однако, показали, что ДНК, адсорбированная на частицах почвенной глины, устойчива к действию ДНК-аз и может существовать в таком «иммобилизованном» виде достаточно долго, а затем вовлекается в процесс трансформации.

Гены в почвенных и водных экосистемах могут быть перенесены также в результате трансдукции. Один пример подтверждает это. Через год после введения в водную экосистему специфического штамма Pseudomonas sp. В13 в ней обнаружены виды, расщепляющие 3-хлорбензол (3-ХБ), которые никогда не выделялись из этой экониши до введения туда штамма В13. Более того, в геноме нового изолята обнаружены последовательности, принадлежащие штамму В13, после чего было высказано предположение, что новый штамм возник в результате обмена частью генома между аборигенной бактерией и внесенным штаммом В13, не способным утилизировать 3-ХБ.

Таким образом, сделан вывод, что перенос генного материала в природных нишах возможен в течение значительного времени после введения чужеродных генов, и следствием этого может быть изменение пула генов микробиоты данной экосистемы, что отразится на биоразнообразии и стабильности данного сообщества.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >