Обучение „Биомениджмънт“
Обществена и политическа нагласа относно приемливостта на съвременните биотехнологични инструменти
ОСНОВНО НИВО
Биотехнологиите са модерна развита технология, основана на научни дисциплини като молекулярна биология, биохимия, клетъчна биология.
Съвренните биотехнологии с един поглед
Биотехнологиите са модерна развита технология, основана на научни дисциплини като молекулярна биология, биохимия, клетъчна биология. Те прилагат много нови методи, напр. култивиране на клетки и тъкани, фузия на клетки, рекомбинация на гени, микробна ферментация, както и дупликация и рекомбинация на организми на клетъчно, хромозомно и генно ниво. По този начин те могат да създават организми, отговарящи на човешките нужди, да произвеждат нови продукти и да отглеждат нови растения с нови характеристики с висока производителност и устойчивост към стрес. Съвременните биотехнологии се състоят от четири технологични системи. Това са генното, клетъчното, ензимното и ферментационното инженерство, от които генното и клетъчното инженерство са най-модерните.
Освен големите социални и икономически ползи от съвременните биотехнологии, съществува възможност те да навредят на човешкото здраве и околната среда. Това може да доведе до много социално-икономически проблеми, като например разрушаване на първоначалните социални и икономически модели, създаване на заплаха за биологичното разнообразие и традиционните сортове култури, нарушаване на социално-икономическото благосъстояние на държавите или общностите, потъпкване на традиционните етични, морални и религиозни ценности.
Съвременната биотехнологична практика при производството на влакна, фармацевтични продукти и храни претърпява мощно развитие в края на ХХ и началото на ХХІ век. Тези пробиващи си път технологии често се приемат като поредната технологична революция, притежаваща потенциала да промени фундаментално начина на обществена организация по отношение на производството и разпространението на стоки. Вече са направени значителни инвестиции в биотехнологични изследвания за разработване на нови продукти. В момента се очаква науката и технологиите да предоставят на потребителите голямо разнообразие от генетично модифицирани (ГМ) продукти. Освен това много ГМ продукти вече са влезли във веригите за дистрибуция на храни. Въпреки обещанието си да донесе значителни ползи за обществото, обществените нагласи относно приемливостта на съвременните биотехнологии са доста разнообразни в световен мащаб. За да се даде възможност на биотехнологиите да допринесат големи ползи за хората, международната общественост обръща сериозно внимание на биобезопасността на цялостното биотехнологично производство, за да насърчи по-доброто му приемане.
Практически приложения на съвременните биотехнологии
В днешни дни биотехнологиите са подразделят на няколко категории въз основа на своите приложения. Те са представени на Фиг. 1.

Обществена нагласа към съвременните биотехнологии
Като цяло биотехнологиите целят да подчертаят потенциалните ползи за обществото чрез намаляване на глада и недохранването, справяне със и излекуване на болести и повишаване на здравето и общото благосъстояние. От друга страна, има мнение, че генетично модифицираните (ГМ) продукти се използват като ненужна намеса в природата и могат да причинят неизвестни и потенциално пагубни последици. Същевременно в САЩ генетично модифицираните култури са навлезли във веригите за доставка на зърно, без да предизвикат сериозно обществено безпокойство. Освен това селскостопанските биотехнологии са изправени пред значително противопоставяне в Европа и много други развити страни. По отношение на очевидните обществени тревоги относно възприеманите рискове за хората и околната среда, Европейският съюз (ЕС) е приел доста ограничени разпоредби за всички трансгенни култури във всяка част от хранителната система на ЕС. На световно ниво ситуацията е още по-разнообразна: в Обединеното кралство опониращите движения хвърлят ГМ култури по различни поводи. Доскоро Бразилия и Индия отказваха да одобрят каквито и да било генетично модифицирани култури. Поради сходни опасения на потребителите, някои вериги за бързо хранене са решили да не използват ГМ картофи в своите продукти.
Аргументът срещу прилагането на генни технологии в селскостопанското производство се основава на факта, че някои хора и институции виждат рискове за хората и околната среда, докато други се противопоставят на това, като вземат под внимание морални, етични и социални проблеми. Биотехнологиите често губят позиции поради приложението на инструментите им при растения и животни, особено за трансфер на гени между видовете, въз основа на разбирането за „царствата Божи“ и нарушаването на „Природния закон“. Съществува и мнение, че тъй като гените са естествено срещащи се части, които са обект на откриване (не на изобретение), патентната собственост върху генетичните находки и процеси е морално и етично несъстоятелна.
Обществените дискусии относно биотехнологиите в селското стопанство също предизвикват някои социални и политически дебати. Говори се за прилагането на съвременни генетични технологии при производството на стоки в развитите страни, които в момента се внасят в развиващите се страни. Твърди се, че подобно развитие ще има значителни отрицателни ефекти върху положението с бедността в Третия свят и ще доведе до глобална нестабилност. В същото време други изследователи са на противоположно мнение. Друг източник на притеснения е възможността земеделските стопани да станат постоянно зависими от мултинационалните корпорации заради техните „средства за производство“, довеждайки до вредни икономически, социални и политически ефекти.
Значението на тази тема определя необходимостта от пълно разбиране на обществените интереси и опасения относно едно съгласие между частни и държавни решения, касаещи хранителните биотехнологии. Приемането на биотехнологиите от страна на потребителите е силно свързано не само с очакваните рискове и ползи, свързани с ГМ продуктите, но и с тяхното морално и етично измерение. Освен това обществените възгледи за мултинационалните корпорации, доверието в правителството, науката и развитието на технологиите също разкриват отношението им към биотехнологиите. Установено е, че когнитивните фактори на потребителите (например нива на избягване на риска, мнения за ГМ храни) са повлияли на приемането на ГМ хранителни продукти, докато социално-икономическите фактори не са оказали значителни ефекти. Така, обществените възприятия за биотехнологиите притежават много измерения и вероятно са засегнати от множество сили, предпочитания и събития. Например, положителните аспекти (като хранителни ползи от подобрени/нови продукти, ползи за околната среда чрез намалена употреба на пестициди и т.н.) могат да насърчат приемането на хранителните биотехнологии от страна на потребителите. От друга гледна точка, чувствителността относно рисковете за хората и околната среда се очаква да има неблагоприятно въздействие върху общественото приемане на ГМ продукти. По този начин дейностите по анализ и определяне на факторите, влияещи върху нагласите на потребителите спрямо биотехнологиите, трябва да следват процедурата, представена на Фиг. 2.

Обществено въздействие
За да се оцени въздействието на съвременните биотехнологии върху обществото, не е достатъчно то само да се измери чрез конкретни показатели. Когато акцентът е върху такива измерения като увеличаване на броя на патентите за генетично модифицирани организми (ГМО), това няма да показва динамичните сили, оформящи въздействието на биотехнологиите върху индустриалните и обществените структури. Анализът на въздействието съчетава комплексни проблеми и работи с разнообразни изходни данни, които притежават както краткосрочни, така и дългосрочни ефекти и влияят на резултатите от проблема или използването на технологии по непочтен начин. От основно значение е да се осъзнае смисълът за естеството на връзките между общества, индивиди и баланса на силите между социалните групи, изправени пред новите технологии.
Изграждане и разпространение на знания
Отправна точка е резултатът от технологичното въздействие, което зависи от изграждането и разпространението на знания. Счита се за предпочитани ценности, социални практики и норми на поведение на участващите страни в развитието и използването на биотехнологиите. Знанията се простират отвъд събирането на информация за биотехнологиите, като техники, рискове и т.н. Те също така обхващат начина, по който те се показват и коментират от отделни лица. Рискът и безопасността за обществеността не могат да бъдат анализирани по същия начин, както се прави за научния риск. За да се отчетат тези различия, е необходимо да се обясни как се създава доверие между потребителите и производителите. Накратко, такова определение на знанието дава анализ на въздействието на биотехнологиите и в по-широк план – на политиките и практиките в областта на околната среда.
От концептуална гледна точка този подход може да се третира като дискурс, основан на знанието. Полезно е да се има предвид изразяването на биотехнологичното въздействие в смисъл на образователната, социалната и политическата среда. Вземат се предвид и екологичните дискурси на биотехнологичните знания и по-конкретно – как те се изграждат, приемат, и може би най-важното, разпространяват и поддържат в обществото.
Влияние на науката и технологиите (Н&Т) върху обществото
В ЕС се води дискусия относно биотехнологиите и по-специално относно генното инженерство и въздействията, произтичащи от тази технология. Този въпрос трябва да бъде решен в тясна връзка с резултата от социалните взаимодействия. Следователно начинът на реализация на тези динамични сили трябва да отчита взаимовръзките и формата на произтичащата от това сложност между участниците.
Друг момент, който трябва да се прецени, са две основни теми при изследване на потенциалните въздействия на дадена технология. Те са: 1) непосредственото въздействие от използването и развитието на технологията и 2) рисковете отвъд технологията. Това зависи от дългосрочното ѝ прилагане и от начините да се постигне и поддържа доминираща позиция в нейното въздействие върху обществото от образователна, политическа и социална гледна точка. Това би могло да бъде поддържано като цяло чрез по-голяма загриженост относно дългосрочните последици от дейностите на Н&Т, отбелязани по-долу:
– Публикуване на образователни усилия в обществото: Извършване на интензивни усилия за присъединяване на учени, ключови лидери на общественото мнение и медии в съществуващ дебат за биотехнологиите и особено за генното инженерство. Основната цел е да се избегне информационен вакуум, който може да улесни антибиотехнологичната дейност и да генерира негативизъм в структурите на знанието.
– Роля на регулаторната политика в обществото: Фокусиране върху ефективна комуникация за риска и разбиране на факта, че общественото възприятие за риска може да бъде много различно от това на научната общност.
Обществени възприятия относно приложенията на биотехнологиите
Три основни теми се идентифицират и градят около: 1) науката, етиката и пола при възприемането на биотехнологиите; 2) международната политическа икономия, търговията и околната среда; 3) сигурността на държавата и системата и войната чрез биотехнологиите. Тези общи теми произтичат от разглеждане на международните отношения при биотехнологиите. Те предполагат концепцията за власт в Международната политическа икономия (МПИ), за да рамкират различните дискурси и сложните въпроси на технологичните въздействия. Въз основа на тези теми се разглеждат няколко показателя (Фиг. 3):

Съвременните биотехнологии се разглеждат като комплексна нововъзникваща област, която демонстрира наука на високо ниво, съчетана с ограничени познания от част от обществото. Това е свързано с отношението към естествената среда, технологичния прогрес, религиозните и моралните схващания и други. Матрица от променливи, включваща интересите на държавните сфери, като наука и политика, оптимизъм относно технологиите, социалните и културните ценности, ангажираност с въпроса за биотехнологиите и доверие в индустрията, регулации и други групи от гражданското общество – всички тези фактори допринасят за начина на представяне пред обществото и мненията за биотехнологиите (Фиг. 4). Установено е, че основните характеристики, като пол, образование, възраст и религия, също влияят на нагласите на хората.

Сериозният дебат относно приемането на генното инженерство е придружен от много доказателства, които се противопоставят срещу фокусирането върху специфични приложения на технологията, отколкото срещу генното инженерство само по себе си. Изследванията показват, че нагласите на потребителите по отношение на генните трансфери се влияят от вида на трансферите. Обхватът на приемливост включва следното: 1) трансфер на гени от растения към растения; 2) прехвърляне от животно на животно; 3) животно–растение или човек–животно, като последното е най-малко приемливо.
Едно проучване на възприятието за приложенията на съвременните биотехнологии, проведено сред хора от различни страни/континенти, показва, че медицинските приложения (водещи до разработване на лекарства и ваксини и генетични тестове) са до голяма степен приемливи в сравнение с биотехнологичните приложения за храни или културни растения. Въпреки това, медицинските приложения, свързани с ксенотрансплантация или клониране на животни за производство на мляко, срещат сериозни проблеми. Азиатците, например, са по-слабо обезпокоени от медицинските генетично модифицирани продукти, отколкото от генетично модифицираните храни. Изследванията относно клонирането на човешки клетки и биоремедиацията сред европейците е поставено на междинно ниво, предполагаемо под генетичното тестване, но по-добре признато за приемливо от генетично модифицираните култури и храни.
Друго проучване съобщава, че генетичните тестове все още получават най-високата подкрепа сред европейското население, последвани от клонирането на човешки клетки, производството на генетично модифицирани ензими за екологично чисти сапуни и ксенотрансплантацията. В дъното на този диапазон попадат генетично модифицираните култури и храни. Също така, по-голяма подкрепа се дава на методите за манипулиране на бактерии за почистване на нефтени разливи, последвано от устойчиви на болести култури; след това – приложения за мазнините в месото и домати с по-добър вкус, а по-малко подкрепа получават технологиите за подобряване на производството на мляко при крави.
Потребителите в Малайзия са по-отворени към приложенията на съвременните биотехнологии, които не включват междувидови трансфери на гени, като производство на храни и генетично модифицирани култури, които засягат само трансфер на растителни гени. За тях генните модификации са по-приемливи в следния ред: 1) прехвърляне на гени от маслена палма, за да се намали съдържанието на мазнини (наситени), 2) прехвърляне на човешки гени в бактерии за производство на инсулин, 3) прехвърляне на бактериални гени в соя, за да стане устойчива на хербициди.
Отношението на един човек към дадена нова технология зависи от няколко свързани фактора, като например неговото/нейното възприемане на рисковете и ползите от нея, и социално комуникираните ценности и доверие в институциите, представляващи тези технологии. По отношение на общественото възприемане на биотехнологиите се спекулира, че отношението към генното инженерство се определя от стойността на предлаганите потенциални ползи, познанията за генното инженерство и научния мироглед, от който трябва да бъдат изключени възприетият риск (рационални притеснения) и тревогите или страховете (ирационални притеснения). Освен това трябва да се добавят различни второстепенни фактори, като например фонови фактори. Смята се, че основният ефект върху приемането изглежда се основава на нивото на знания, осъзнаване на ползите, увереност и доверие.
Изследванията на общественото отношение към биотехнологиите показват много сходства с проучванията за възприемане на риска. Някои автори са използвали психометричния подход, основан на когнитивната психология, и той е приет като най-зрялата и доминираща парадигма в изследванията за възприемане на риска. Тези психометрични методи са установени въз основа на следните възгледи:
- да представят „риска“ като субективна идея, а не като обективна;
- да включват технически/физически и социални/психологически възгледи в критериите за риск;
- да приемат мненията на „обществеността“ (т.е. на неспециалисти, а не експерти) като предмет на интерес.
По този начин общественото приемане на съвременните биотехнологии се основава на анализ на когнитивната структура на преценките за риска, като обикновено се използват многовариантни статистически процедури като факторен анализ, многоизмерно мащабиране и множествена регресия. Този психометричен подход предполага, че обществеността не възприема технологичния риск като породен от едно-единствено измерение, свързано с очакваните наранявания или смъртни случаи, близки до гледната точка на оценителя на риска, а интерпретира риска като многоизмерна концепция, свързана с по-широки качествени измерения.
Ключовите разновидности на изследването за възприемане на риска са възприеманата величина на риска или страха, приемането на риска, запознатостта с опасността и най-малко – ползата от фактора. Значението на едно друго измерение – „намесата в природата“ в проучванията за възприемане на риска в областта на генното инженерство, също е много важно.
Биотехнологиите са на границата на науката и етиката. Развитието на технологиите е свързано с етична визия, която от своя страна се формира от специфични спорни въпроси. Много биотехнологии могат да бъдат оценени по отношение на тяхната полза за човешкото общество. Но трябва да се има предвид, че биотехнологиите имат и опасна страна. Тя може да предизвика неочаквани последици, които могат да причинят вредни ефекти или да отнемат човешката същност на хората. Затова етичните въпроси на предложените ефекти трябва да бъдат внимателно проучени.
Етичната оценка на новите технологии, включително на биотехнологиите, изисква различен подход към етиката. Съществува необходимост от промени, тъй като дадена нова технология може да окаже по-дълбоко въздействие върху света поради: 1) ограничения на етичния подход, основан на правата; 2) важността и трудността на прогнозиране на последствията; 3) възможност за манипулиране на самите хора сега.
Етичните въпроси относно биотехнологиите са много различни. Поради потенциала за дълбоки промени в бъдещето на човечеството, тези въпроси трябва да бъдат внимателно обмислени. На първо място е необходимо да се формулират и предскажат отговорностите спрямо природата и другите, включително бъдещите поколения, а след това да се съсредоточи върху правата и свободите. Реалната сила и потенциал на биотехнологиите изискват силна предпазливост, за да се осигури етичен прогрес, тъй като биотехнологиите се приемат като значителна сила за подобряване на качеството на живота на хората през ХХІ век.
Биотехнологите са неразривно свързани с науката и научното познание. Но понякога се поражда допускане, че биотехнологиите са тясно свързани с етиката. И накрая, различните биотехнологични тенденции насърчават определена визия за живота, някои от които са добри за живота и заслужават да бъдат насърчавани или развивани, но други са вредни и трябва да бъдат премахнати. Тази визия влияе върху избора на хората и върху усещането им за етично подходящи биотехнологии.
Понякога връзката между биотехнологиите и етиката се описва като конфликтна точка. Веднъж се създава впечатление, че етиката е необходима само в случай че човек иска да каже на другите, че правят грешни неща. До известна степен това е ясно, тъй като обсъжданията, дебатите и споровете са общи части на консултациите по етика. Но етиката е също толкова важна в случай на консенсус, че избраният път е добър и правилен. Разбира се, няма нужда от етичен дебат, когато търсенето е лек за рак. По този начин решението за извършване на такова търсене се предвижда чрез общоприето разбиране, че за лечение на рак има етична причина. Усилията, ресурсите и творчеството, посветени на разработването на по-добри лечения, са етично приемливи и по-голямата част от тези постижения се дължат на биотехнологиите.
Ползи и рискове от приложенията на биотехнологиите
Обществената приемливост на ползите и рисковете, наложени от съвременните биотехнологични приложения, засяга:
- обществено обсъждане на ползите спрямо рисковете;
- приемане на риска като ключов елемент при възприемането на риска;
- инструменти за имерване на обществените нагласи относно рисковете и ползите: управление на риска.
Обществено обсъждане на ползите спрямо рисковете
За определяне на приемливостта на биотехнологичните приложения е много важно да се оценят възприеманите ползи и рискове. Диаграмата на Фиг. 5 ги обобщава.

Приемане на риска
Друга ключова променлива е приемането на риска, което е важно за измерване на възприемането на риска. Рядко обаче се използва при отношението към биотехнологичните изследвания. Изтъквайки тежката ситуация със съвременните технологии, те винаги са свързани с някакъв риск, който създава сериозни проблеми за обществата. Политиците разглеждат анализа на разходите и ползите като основа на методологията за вземане на решения за приемане на социалния риск. Основният въпрос, който трябва да бъде решен при анализа на съотношението риск/полза, е: дали този продукт (дейност, технология) е допустим като безопасност или доколко безопасен е достатъчно безопасен? Два са основните подходи за извършване на анализ на рисковете и ползите (Фиг. 6).

Управление на риска
Управлението на риска е процесът, който има за цел да намали ефекта и да балансира начина, по който хората реагират на него. Ако искаме да отблъснем всички рискове, това не е осъществима цел. Хората с готовност поемат рискове, изпълнявайки широк спектър от дейности. Следователно въпросът за приемливия риск не е изцяло технически; неговият отговор зависи от ценностите. Опростено казано, възможно е да се определи прост праг за приемлив риск, например – риск от един на милион през целия живот. Всички дейности, по-рискови от този праг, са „неприемливи“, както и всички по-малко рискови са „приемливи“.
Има обаче две причини, поради които този подход не работи. Първата е свързана с гореспоменатото възприемане на риска. Хората не реагират просто на риск; приемливостта на риска в съзнанието на обществеността не е просто въпрос на предполагаемите фатални неща, а включва и други елементи на дейността. Например, дали дейностите се предприемат доброволно; дали процесът, водещ до риск, е нов/стар или познат; дали процесът предизвиква интуитивна, емоционална реакция на страх или не. Ето защо, за да се дефинира приемлив риск, трябва да бъдат включени описаните по-горе процеси на съобщаване на риска и ангажираност. Във втория случай някои дейности са от съществено значение и трябва да бъдат изпълнени дори ако причиняват относително високи рискове.
Освен това може да има и други случаи, при които съществуват евтини алтернативи за извършване на по-малко рискови или модифицирани дейности. Тогава рискът може да бъде добре предвиден като неприемлив поради готовите алтернативи. Това е икономически въпрос, който се занимава с няколко ресурса, предназначени за намаляване на риска. Освен икономическите проблеми, рисковете е възможно да се разглеждат не по отношение на абсолютните стойности, а на вътрешните различия между алтернативите.
Много често обаче не е възможно напълно да се избегне рискът; по-скоро човек трябва да избира между различни рискове. Следователно не съществува определен приемлив праг на допустимия риск, както и няма единна удобна монетизирана стойност за намаляване на риска. Желанието на обществото да инвестира в намаляване на риска зависи от широк спектър от фактори, които управляват възприемането на риска, като страх, свързан с риска, неговия катастрофален потенциал и т.н.
Обществени ползи от съвременните биотехнологии
Биотехнологиите се използват широко в такива области като медицината и хигиената, селското стопанство, горското стопанство, развъждането, рибарството, енергийната и химическата промишленост, металургичната и минната промишленост, хранителната и леката промишленост, опазването на околната среда. Съвременните биотехнологии постепенно демонстрират огромния си потенциален принос към производителността, макар че имат кратко минало от само няколко десетилетия насам. Съвременните биотехнологии ще се превърнат в мощно средство за намаляване на световните ограничения в областта на храните, здравето, енергията, ресурсите и околната среда. Развитието и прилагането на съвременните биотехнологии ще засегнат в дълбочина хората и обществото за дълъг период от време.
Биотехнологичните индустрии вероятно ще се превърнат във водещите индустрии през ХХІ век. Например, сортове култури, произведени чрез биотехнологии, с нови признаци на висока производителност и устойчивост на стрес (засушаване, студ, засоляване и т.н.), се очаква не само да увеличат производството на зърно, но и да намалят използването на селскостопански химикали (като пестициди , хербициди и торове), което ще бъде полезно за околната среда. По отношение на медицината и хигиената, редица лекарства, като ДНК ваксини, медикаменти, създадени чрез протеиново инженерство, моноклонални антитела, лекарства на основата на антисенс РНК, са разработени от биотехнологиите. Трансгенните животни и растения, произвеждащи някои видове лекарства (като ваксини и хормони), могат да помогнат за намаляване на заболяванията в процеса на ежедневното хранене. Проектът за секвениране на човешкия геном (HGP) и изследването на някои гени, свързани с болести, ще разкрият генетичните причини за някои заболявания. В момента замърсяването на околната среда се влошава, но реакторите за биологична трансформация, създадени от биотехнологиите, обещават да абсорбират замърсители или отпадъци и да ги разлагат до материали с ниска или никаква токсичност.
Следователно, в днешното общество, характеризиращо се с наукоемки индустрии, държавите по целия свят, особено индустриализираните, приемат биотехнологиите сериозно. Големи количества работна ръка и финансови ресурси се разпределят за научни и развойни дейности в областта на биотехнологиите. Съставят се съответни стратегии и политики за развитие и се създават механизми за подкрепа, за да се стимулира развитието на биотехнологиите.
Приемане и разпространение на съвременните биотехнологии
Въпреки че общественото отношение или възприятие относно биотехнологиите е изследвано много и някои учени са се опитвали да идентифицират фактори, предсказващи отношението, използвайки или регресия, или корелация, проучванията, които се опитват да конструират структурен модел, предвиждащ отношението към биотехнологиите, са ограничени.
Първият документиран модел е разработен от Kelley (1995), като предлага структуриран начин за одобрение на генното инженерство сред австралийците (Фиг. 7). По-късно Pardo et al. (2002) представят друг модел за обяснение на европейското отношение към биотехнологичните приложения. Кели установява, че одобрението на генното инженерство се предвижда главно от селскостопански и здравни цели (благоприятни аспекти). От друга страна, научните и генноинженерните познания не предвиждат одобрение. Демографските променливи също не повлияват пряко одобрението на генното инженерство (техните ефекти не са статистически достоверни). Установява, че полът влияе върху знанието и научния мироглед, докато възрастта влияе върху знанията, целта и научния мироглед, като по този начин оказва много слаб (косвен) ефект върху одобрението. Образованието оказва голям ефект върху знанията, но не и по отношение на нагласите. Професията и религията нямат никакъв ефект върху нито една от междинните променливи. Зелените поддръжници са по-слабо благосклонни по отношение на генното инженерство (отрицателен пряк ефект върху одобрението на генното инженерство) в сравнение със симпатизантите на Лейбъристката коалиция (политически).

Често се смята, че биотехнологиите са технологията за дълбока трансформация на икономиката и обществото. Следвайки тези становища, развитието и прилагането на биотехнологиите имат значителен потенциал за мащабни икономически, социални и екологични въздействия. Ето защо биотехнологиите са от стратегическо значение за икономиките, основани на знанието, и техните правителства. Нациите, които не съумяха да развият биотехнологични възможности, не успяват да осъзнаят икономическите въздействия.
Приложенията, свързани с биотехнологиите, са се разпрострели в няколко много различни индустриални сектора, например производство на храни, довършителни работи на текстил, целулоза и хартия, селско стопанство, производство на електроенергия, химикали и нефтохимикали и фармацевтични продукти. Продуктите, произведени от тези сектори, обикновено не отразяват разликата между алтернативните производствени процеси. По този начин за много продукти би било необходимо да се прави разграничение между биотехнологичните и конвенционалните (например химически) производствени процеси, както и въвеждането на някои нови. Освен това биотехнологиите са динамично поле и някои биотехнологични методи на производство вероятно скоро ще бъдат преразгледани и ще се появят напълно нови продукти. Текущата официална статистика и проучванията на съществуващите компании могат да предоставят специализирана информация за разпространението на биотехнологичните приложения и тяхното икономическо въздействие. Данните непрекъснато се обновяват и се извършват различни технико-икономически проучвания, за да се осигури бъдеща производствена прогноза и сценарии. Прилагайки комбинация от методи и източници, те често се фокусират върху експертна преценка, казуси и различни статистически данни.
Алтернатива на измерването на разпространението на биотехнологиите, използвани в големите производствени сектори, е концепцията за продажби, свързани с биотехнологиите (англ. biotechnology-related-sales, BRS). Проучванията до момента са използвали различни подходи за измерване (определяне на нивото на агрегация на биотехнологиите, изследвани сектори, предположения за сценарии и др.). Освен това, за да се оцени въздействието на разпространението на биотехнологиите, е въведен модел на входящо производство и съответни показатели за изследване на неговия ефект върху заетостта. Моделът изследва на сравнителен принцип как биотехнологиите влияят върху основните сектори на приложение. Той сравнява проникването на пазара през 2004 и 2020 г. чрез скоростите на разпространение, измерени с горни и долни граници. Този подход помага да не се надценява въздействието на биотехнологиите, като същевременно се улавят определени иновативни биотехнологични приложения. Данните от това проучване показват почти сходен модел на разпространение във фармацевтичните продукти, преработката на храни и селското стопанство. Очаква се разпространението да се увеличи значително във всички сектори до 2025 г., както се вижда от навлизането на определени групи продукти. Беше показано обаче, че има сериозно ниво на подозрение относно разпространението на биотехнологиите; очакванията за 2025 г. са много несигурни. Анализът на тази тенденция показва, че има пречки, възпрепятсващи разпространението, посочени на Фиг. 7.

Възможни негативни въздействия на съвременните биотехнологии
Социално-икономически въздействия
Мотивирани да възприемат голяма икономическа печалба, много известни международни бизнес корпорации направиха значителни инвестиции на капитал в НИРД на биотехнологиите и по този начин променят предишните световни социални и икономически тенденции. Такъв пример е компанията Monsanto (по-рано намираща се в САЩ, а сега част от глобалния консорциум BASF). Традиционно работеща в химическата промишленост, след 1985 г. компанията направи сериозни пренареждания на бизнеса, инвестира в 3 биотехнологични сектора и се превърна в основен консорциум, занимаващ се с научноизследователска и развойна дейност в областта на биологията. След 1998 г. около 20 милиона хектара ниви по целия свят бяха засадени с ГМ семена на Monsanto. Скоро след това Monsanto направи напредък на международния пазар на семена за култури чрез напълно интегрирана система за търговия с ГМ семена и селскостопански химикали. По този начин Monsanto получи контрол върху голяма част от хранителната верига на човешкото население, като направи огромна печалба, хранейки го с ГМ култури. Ето пример за това как в съвременния глобализиран свят се появява възможност няколко мултинационални корпорации да вземат решение относно консумацията на храна от хората.
При употреба в млечни продукти на говежди растежен хормон (BGH), произведен чрез генно инженерство, млечността на млечната крава може да се увеличи с 30 %, което означава 10 % по-малко разход на фураж. Така че резултатът е много впечатляващ за млечната индустрия.
Голям брой лекарства, като ваксини за лечение на малария и холера, се предоставят на пациентите чрез нови антигени, синтезирани чрез съвременни биотехнологични методи. Те карат процентите на заболяванията и смъртността в много страни (особено в развиващите се) да намаляват бързо, което съвпада с темповете на растеж на населението. В този контекст възниква въпросът за въздействието върху и без това недостатъчната икономика и инфраструктура на посочените държави.
Въздействия върху биоразнообразието и устойчивото селско стопанство
Редица ГМ култури съдържат чужди гени от други растения, животни и микроби. Всички тези чужди гени могат да бъдат прехвърлени в други растения в природата чрез полените на генетично трансформирани растения и ще причинят замърсяване на естествения генофонд. Следователно, прогнозираната опасност за природните ресурси е сериозна, тъй като по-голямата част от трансгенните растения притежават икономически полезни характеристики, като висока производителност, устойчивост на болести-вредители, устойчивост на стрес, а фермерите са привлечени от икономически интереси да отглеждат тези растения, а не традиционните сортове култури. Също така, технологиите за отглеждане на монокултура от даден сорт в някои области могат да увеличат загубата на биологично разнообразие. Така че в дългосрочен план това влошаване на генетичната основа може да намали естествената устойчивост на растенията към болести и вредители от насекоми и това да доведе до намаляване на добивите на културите. По този начин може да се компрометира глобалното устойчиво развитие.
Bacillus thuringiensis (Bt) е почвена бактерия, която се използва за синтезиране на токсин срещу насекоми в самите растения. Използва се като микробен пестицид в продължение на много години, а гените, кодиращи тези инсектицидни токсини, могат да бъдат въведени в клетките на много култури, като памук, соя и рапица, за да се създадат растения, устойчиви на вредители. В този случай експертите по опазване на околната среда и организацията „Грийнпийс“ са обезпокоени от факта, че производството на токсини се осъществява в късния жизнен цикъл на трансгенните растения и има възможност за повишаване на обичайната устойчивост на вредителите към Bt токсините . Така че тази ситуация би довела до по-голямо използване на пестициди на базата на Bt поради загуба на тяхната ефикасност, и причиняване на големи икономически загуби.
Въздействия върху общественото благосъстояние
Експлоатацията на технологиите за генно инженерство у хората би могла да улесни диагностицирането и излекуването на някои заболявания с генетична основа, като някои видове рак, хемофилия и т.н. Но диагностицирането на такива гени може също да окаже противоположен ефект върху перспективите за заетост и брак на тези хора. Чрез генно инженерство, животни, растения и микроби могат да бъдат превърнати в био-фабрики за производство на различни видове химикали. По този начин те могат да бъдат третирани като постоянни биологични производители, а същевременно нарастващият потенциал за последствия от продуктите може да причини социално-икономически проблеми. Да приемем, че специфични микробни щамове са проектирани да произвеждат дадено ценно вещество в голям мащаб. В такъв случай е важно да се прогнозира въздействието на това производство върху големите световни производители на същото вещество. Ако това вещество допринася за значителен процент от дохода на дадена държава, какво би било влиянието и последиците от това биотехнологично производство върху селското стопанство и финансовата инфраструктура на страната?
Спорни въпроси за биобезопасността на съвременните биотехнологии
Едно неподходящото приложение на биотехнологиите би създало много рискове, подобно на други модерни технологии. Например нововъведените гени в културните растения, създадени чрез генно инженерство, могат да предизвикат алергични реакции. Икономически важните характеристики на устойчивост към вредители, хербициди или към стрес, въведени в растенията, могат да отделят тези трансгенни гостоприемници от земеделските системи за отглеждане. Гените за устойчивост у трансгенни растения могат да бъдат прехвърлени на техни близкородствени плевели, а те от своя страна – да бъдат трансформирани до „супер“ плевели, борбата с които ще бъде много трудна. По този начин мащабните изпускания в околната среда на трансгенни култури, устойчиви на вредители, ще предизвикат сериозен еволюционен натиск за изграждане на устойчивост у целевите вредители.
Трансгенните устойчиви на вируси растения, които вече са трансформирани с чужди вирусни гени, притежават кодирани от вируси протеини, които могат да се рекомбинират с генетичния материал на други вируси, с което да се получат нови видове вируси с по-висока токсичност. Ако селективното унищожаване на целевите вредители и патогени не е възможно, трансгенните култури, устойчиви на вредители и болести, могат бързо да отровят други организми и също така да окажат вредно действие върху полезни микроорганизми, насекоми, птици и бозайници чрез хранителните вериги.
Освен това много биотехнологични продукти са живи организми и могат да се движат и възпроизвеждат сами. Веднъж изпуснати в околната среда и доказали се като токсични, тогава е почти невъзможно да се отстранят, а вредата, която създават, може да нарасне с времето, като става все по-сериозна. По този начин изпусканията на трансгенни растения в околната среда в големи количества могат да увредят естествения екологичен баланс в дългосрочен план.
Загрижеността за биологичната безопасност възпрепятства научноизследователската и развойната дейност на биотехнологиите. Обществото в много страни изразява негативното си мнение, чувство на отблъскване, дори страх по отношение на биотехнологични продукти. Това се проявява дори чрез демонстрации, стъпкване на полски култури, забраняване на вноса или изкупуване на биотехнологичните продукти. Така въпросите на биологичната безопасност се поставят на най-предна позиция в дневния ред на много страни и международни сдружения. В редица страни са формулирани закони и разпоредби относно биологичната безопасност, а проблемите на биобезопасността се разглеждат в много международни документи и договори, като Програма 21 и Конвенцията за биологичното разнообразие.
Заключение
Биотехнологиите са на път да станат от сериозна важност за икономиката и могат да придобият доста голямо значение в няколко сектора на приложение през следващите 10–15 години. Въпреки това общите ефекти на съвременните биотехнологии върху икономиката са доста разнообразни. Например оценките на заетостта показват, че увеличаването на дела на биотехнологиите в секторите на приложение и връзката им с доставчиците показват тенденция за намаляване на заетостта поради ефектите върху производителността. Икономическото значение на биотехнологиите се увеличава поради навлизането им в напълно развити производствени сектори. Разпространението в тези основни сектори на приложение обаче може да повлияе само на малки части от общата заетост. Съществено въздействие върху цялата икономика може да се прояви само ако биотехнологиите се увеличат в други сектори.
Дълбочината на биотехнологичната трансформация на икономиката силно зависи от нейния потенциал да предложи създаването на нови продукти и да подобри ефективността при производството на съществуващи такива. Следователно се очаква биотехнологиите да позволят създаването на много продукти, но потенциалът за повишаване на производителността на труда да бъде ограничен. Един важен възглед е, че биотехнологиите могат да трансформират икономиката и обществото по различен начин, като се допълват с други технологии като ИКТ. Големи стимули за такъв икономически растеж могат да се появят в комбинация с други технологии или повишаване на ефективността, които увеличават производителността и покупателната способност, за да реализират плодовете на биотехнологиите.
Тест: РО6 Основно ниво
Библиография
- Agreements on Trade-Related Aspects of Intellectual Property Rights (TRIPS) available from https://www.wto.org/english/docs_e/legal_e/27-trips.pdf
- Amin L, Hashim H, Sidik NM, Zainol ZA, Anua N. 2011. Public attitude towards modern biotechnology. African Journal of Biotechnology Vol. 10(58), pp. 12409-12417, Available online at http://www.academicjournals.org/AJB DOI: 10.5897/AJB11.1061
- Amin L. 2013. Modern Biotechnology in Malaysia (UM Press)
- Biology Online. Blue Biotechnology. http://www.biologyonline.org/kb/biology_articles/biotechnology/blue_biotechnology.html
- Gaskell G, Alum N, Baouer M, Durant J, Allansdottir A, Bonfadelli H, Boy D, Cheveigne DS, Fjaestad B, Gutteling JM, Hampel J, Jelsoe E, Jesuino JG, Kohring M, Kronberger N, Midden Holden C. 1990. Activists urge ban on herbicide R & D. Science, 247:1539.
- Horst W, Doelle J, Rokem S, Berovic M. 2019. Biotechnology – Volume XIII: Fundamentals in Biotechnology, EOLSS Publications, p 364.
- ISAAA & The University of Illinois at Urbana Champaign (UIUC). 2003. The social and cultural dimensions of Agricultural Biotechnology in Southeast Asia Report.
- Kelley J. 1995. Public perceptions of genetic engineering: Australia, Final report to the Department of Industry, Science and Technology, May 1995.
- Lorenz P, Zinke H. 2005. White Biotechnology: Differences in US and EU approaches? Trends. Biotechnol. 23(12): 570-574.
- Luscombe N, Greenbaum D, Gerstein M. 2001. What is Bioinformatics? A Proposed Definition and Overview of the Field. Method. Inform. Med. 4: 346-358.
- Miller H, Huttner S. 1998. A baroque solution to nonproblem. Nature biotechnology, 16: 698-699.
- Nielsen TH, Przestalski A, Rusanen T, Sakellaris G, Torgersen H, Twardowski T, Wagner W. 2000. Biotechnology and the European public. Nat. Biotechnol. (18): 935-938.
- O’Mathúna DP. 2007. Bioethics and biotechnology. Cytotechnology. 53(1-3): 113–119. doi: 10.1007/s10616-007-9053-8
- Pardo R, Midden C, Miller JD. 2002. Attitudes toward biotechnology in the European Union. Journal of Biotechnology 98, 9-24.
- Wydra S, Nusser M. 2011. Diffusion and economic impacts of biotechnology – a case study for Germany. Int. J. Biotechnology, Vol. 12, Nos. 1/2, 2011 87 DOI: 10.1504/IJBT.2011.042683.
- Agreements on Trade-Related Aspects of Intellectual Property Rights (TRIPS) available from https://www.wto.org/english/docs_e/legal_e/27-trips.pdf
- Amin L, Hashim H, Sidik NM, Zainol ZA, Anua N. 2011. Public attitude towards modern biotechnology. African Journal of Biotechnology Vol. 10(58), pp. 12409-12417, Available online at http://www.academicjournals.org/AJB DOI: 10.5897/AJB11.1061
- Amin L. 2013. Modern Biotechnology in Malaysia (UM Press)
- Biology Online. Blue Biotechnology. http://www.biologyonline.org/kb/biology_articles/biotechnology/blue_biotechnology.html
- Gaskell G, Alum N, Baouer M, Durant J, Allansdottir A, Bonfadelli H, Boy D, Cheveigne DS, Fjaestad B, Gutteling JM, Hampel J, Jelsoe E, Jesuino JG, Kohring M, Kronberger N, Midden Holden C. 1990. Activists urge ban on herbicide R & D. Science, 247:1539.
- Horst W, Doelle J, Rokem S, Berovic M. 2019. Biotechnology – Volume XIII: Fundamentals in Biotechnology, EOLSS Publications, p 364.
- ISAAA & The University of Illinois at Urbana Champaign (UIUC). 2003. The social and cultural dimensions of Agricultural Biotechnology in Southeast Asia Report.
- Kelley J. 1995. Public perceptions of genetic engineering: Australia, Final report to the Department of Industry, Science and Technology, May 1995.
- Lorenz P, Zinke H. 2005. White Biotechnology: Differences in US and EU approaches? Trends. Biotechnol. 23(12): 570-574.
- Luscombe N, Greenbaum D, Gerstein M. 2001. What is Bioinformatics? A Proposed Definition and Overview of the Field. Method. Inform. Med. 4: 346-358.
- Miller H, Huttner S. 1998. A baroque solution to nonproblem. Nature biotechnology, 16: 698-699.
- Nielsen TH, Przestalski A, Rusanen T, Sakellaris G, Torgersen H, Twardowski T, Wagner W. 2000. Biotechnology and the European public. Nat. Biotechnol. (18): 935-938.
- O’Mathúna DP. 2007. Bioethics and biotechnology. Cytotechnology. 53(1-3): 113–119. doi: 10.1007/s10616-007-9053-8
- Pardo R, Midden C, Miller JD. 2002. Attitudes toward biotechnology in the European Union. Journal of Biotechnology 98, 9-24.
- Wydra S, Nusser M. 2011. Diffusion and economic impacts of biotechnology – a case study for Germany. Int. J. Biotechnology, Vol. 12, Nos. 1/2, 2011 87 DOI: 10.1504/IJBT.2011.042683.
Ползи за околната среда от съвременните биотехнологични и ИКТ приложения
ОСНОВНО НИВО
Последни актуализации на законодателството относно възобновяемата енергия -> Директива (ЕС) 2018/2001 на Европейския парламент и на Съвета от 11 декември 2018 г.
Възобновяема енергия: биотехнологията за производство на биогаз и биоетанол
Последни актуализации на законодателството относно възобновяемата енергия à Директива (ЕС) 2018/2001 на Европейския парламент и на Съвета от 11 декември 2018 г. относно насърчаването на използването на енергия от възобновяеми източници. Рамката за климата и енергетиката за 2030 г. включва общоевропейските цели и политики за периода от 2021 г. до 2030 г. Ключовите цели са:
– Намаляване на емисиите от CO2 (спрямо нивата от 1990 г.) с 40%
– Увеличаване на възобновяемите енергийни източници с 32%
– Подобряване на енергийната ефективност с 32,5%
Биогаз
Биогазът е смес от газове, получени при разграждането на органични вещества в отсъствие на кислород (анаеробно), състояща се предимно от метан и въглероден диоксид. Биогазът може да се произвежда от суровини като земеделски отпадъци, оборски тор, битови отпадъци, растителни материали, канални води, зелени отпадъци или хранителни отпадъци. Биогазът е възобновяем източник на енергия (Фиг. 1). Биогазът се счита за възобновяем ресурс, тъй като цикълът му на производство и използване е непрекъснат и не генерира чист въглероден диоксид. С нарастването на органичния материал той се преработва и използва. След това той се възстановява в непрекъснато повтарящ се цикъл. От гледна точка на въглерода, при растежа на първичния биоресурс от атмосферата се абсорбира толкова въглероден диоксид, колкото се отделя, когато материалът в крайна сметка се превръща в енергия.

Биогазът се произвежда чрез анаеробно разграждане от метаногенни или анаеробни организми, които трансформират органичните материали в затворена система, или осъществяват ферментация на биоразградими материали. Тази затворена система се нарича анаеробен танк или биотанк
Биогазът е предимно метан (CH4) и въглероден диоксид (CO2). Могат да присъстват и малки количества сероводород (H2S) и влага (Фиг. 2). След пречистване от H2S и влагата, биогазът може да се използва за производство на електрическа и топлинна енергия. По този начин, биогазът може да се използва в система ко-генератор (вид газов двигател) за преобразуване на енергията на газа в електричество и топлина.
Метанът от биогаза (след елиминиране на CO2) може да се използва като гориво и за различни отоплителни цели. Следователно, биогазът може да бъде пречистен и подобрен до стандартите за природен газ, превръщайки се в биометан.
Биогазът може да бъде произведен от голямо разнообразие от материали (суровини). Най-важна роля в процеса на производство на биогаз играят микробите, хранещи се с биомасата (виж подробности в презентацията). Материалите, които са подходящи за производство на биогаз, включват:

- биоразградими отпадъци от предприятия и промишлени съоръжения, като излишък от лактоза от производството на млечни продукти без лактоза
- развалена храна от магазините
- биоотпадъци, генерирани от потребителите
- утайки от пречиствателни станции за отпадни води
- оборски тор и полска биомаса от селското стопанство
Материалът обикновено се доставя до приемния резервоар на завода за биогаз с камион или с превозно средство за управление на отпадъците. Доставката на твърди вещества, като например био-отпадъци, след това се подлага на раздробяване, за да придобие възможно най-равномерна консистенция. На този етап, съдържащите вода хранителни вещества, получени от следващ етап в производствения процес, също се смесват със суровината, за да се намали количеството на твърдото вещество до около една десета от общия обем.

На този етап от сместа се отделят всички нежелани неразградими отпадъци, като пластмасови опаковки на негодни хранителни отпадъци от магазините. Тези отпадъци се отвеждат в съоръжение за третиране на отпадъци, където се използват за генериране на топлина и електричество. Биомасата, която е преминала през етапа на смесване до кашоподобна консистенция, се комбинира с биомасата, доставена под формата на суспензия до инсталацията за биогаз и се изпомпва в резервоара за предварително разграждане, където ензимите, секретирани от бактериите, разграждат биомасата до още по-фина консистенция. Схема на инсталация за биогаз е представена на Фиг. 3.
Остатъчните твърди вещества и течностите, генерирани при производството на биогаз, се наричат диджестат. Диджестатът влиза в реактор за пост-разграждане и след това, в резервоари за съхранение. Диджестатите са подходящи за наторяване. Диджестатите също могат да бъдат центрофугирани, за да се разделят твърдите от течните вещества.
Твърдите диджестати се използват като торове в селското стопанство или в озеленяването, а също така могат да бъдат превърнати в градинска почва чрез процес на зреене, включващ компостиране.
Диджестатите се центрофугират, за извличане на водата, необходима за смесването на био-отпадъци в началото на процеса. Това помага да се намали използването на чиста вода. Центрофугираната течност е богата на хранителни вещества, по-специално на азот, които могат да бъдат отделени допълнително с помощта на методи като технология за отстраняване и използвани като торове или хранителни източници в промишлените процеси. Метанът, който евентуално може да бъде получен от различни странични продукти/отпадъци, е показан на Фиг. 4.
Етапи в производството на биогаз. Анаеробното разграждане е многоетапен процес, при който хидролизата е една от основните стъпки. По време на хидролизата сложните неразтворими субстратни макромолекули се хидролизират от бактерии до по-прости и по-разтворими междинни съединения.

Голям брой микробни видове, действащи съвместно, са в състояние да използват органични субстрати като въглехидрати, протеини и липиди за производство на летливи мастни киселини (VFAs), които могат да бъдат превърнати в метан и въглероден диоксид от метаногенни микроорганизми. Бактериите отделят ензими, които хидролизират субстрата до малки транспортируеми молекули, които могат да преминат през клетъчната мембрана. Веднъж попаднали в клетката, тези прости молекули се използват за осигуряване на енергия и за синтеза на клетъчни компоненти. Полизахаридите се превръщат в прости захари; хидролизата на целулозата от целулазни ензими води до образуването на глюкоза; разграждането на хемицелулозата води до натрупване на монозахариди като ксилоза, глюкоза, галактоза, пентози, арабиноза и маноза, докато скорбялата се превръща в глюкоза чрез амилазни ензими. Схема на процеса и примери за микроорганизми, които участват в него е показана по-долу (Фиг. 5).

Метаногените са археи. Те могат да живеят в различни местообитания и са хетерогенна група от микроорганизми. Не притежават клетъчни ядра и следователно са прокариоти. Първоначално археите са класифицирани като бактерии, получавайки името архебактерии (в царство Archaebacteria), но този термин е излязъл от употреба. Археалните клетки имат уникални свойства, които ги отделят от другите два домена Bacteria и Eukaryota. Археите са допълнително разделени на множество признати типове. Класифицирането им е трудно, тъй като повечето от тях не са изолирани в лабораторни условия и са открити само чрез техните генни последователности в екологични проби. Археите и бактериите обикновено са сходни по размер и форма, въпреки че някои археи имат много различни форми. Въпреки това морфологично сходство с бактериите, археите притежават гени и няколко метаболитни пътища, които са по-тясно свързани с тези на еукариотите, по-специално ензимите, участващи в транскрипцията и транслацията. Други аспекти на археалната биохимия са уникални, като тяхната зависимост от етерните липиди в клетъчните им мембрани. Археите използват повече източници на енергия от еукариотите: те варират от органични съединения, като захари, до амоняк, метални йони или дори газ водород. Халотолерантните археи (Haloarchaea) използват слънчевата светлина като източник на енергия, а други видове археи фиксират въглерода, но за разлика от растенията и цианобактериите, нито един известен вид археи не извършва и двата процеса. Археите се размножават безполово чрез бинарно делене, фрагментиране или пъпкуване; за разлика от бактериите, нито един известен вид археи не образува ендоспори. Първите наблюдавани археи са екстремофили, живеещи в екстремни местообитания, като горещи извори и солени езера, без други организми. Съвременните средства за молекулярна идентификация доведоха до откриването на археи в почти всички местообитания, включително почвата, океаните и блатистите зони. Археите са особено многобройни в океаните, а археите в планктона са може би една от най-разпространените групи организми на планетата. Археите са основна част от живота на Земята. Те са част от микробиотата на всички организми. В човешкия микробиом те са важни в червата, устата и върху кожата. Тяхното морфологично, метаболитно и географско разнообразие им позволява да изпълняват редица екологични роли: фиксиране на въглероден диоксид; участие в кръговрата на азота; превръщането на органичните съединения и поддържане на микробни симбиотични и синтрофни съобщества, образуване на метан.
Широко мащабните субстрати за метаногенеза са изброени по-долу.

Фигура 6. Субстрати за метаногенеза
Биоетанол
Ще бъде направен преглед на използването на биоетанол в Европа, основните микроорганизми, използвани за производството на биоетанол (дрожди и бактерии) и техните характеристики в сравнителен аспект.

Фигура 7. Производство на етанол vs био-етанол
Етанолът се използва широко като разтворител, реагент в хранително-вкусовата промишленост и като автомобилно гориво (Фиг. 7 и 8). Производството на етанол чрез ферментация се основава на използването на суровини, микроорганизми и технологии, различни от тези, използвани за производството на алкохолни напитки (вино и бира), за да се реализира максимален добив от етанол в най-кратки срокове и с най-ниски разходи. Деветдесет и пет процента от действителното производство на етанол в света е БИОЕТАНОЛ (процес на ферментация на захари), докато само 5% се произвеждат чрез химическия процес на взаимодействие на етилен с водни пари

Фигура 8. Употреба на био-етанол на пазара на ЕС
Биоетанолът е основното гориво, използвано като заместител на бензина за автомобилите. Етанолът или етиловият алкохол (C2H5OH) е бистра безцветна течност, той е биоразградим, с ниска токсичност и причинява слабо замърсяване на околната среда, ако се разлее. Етанолът изгаря с образуването на въглероден диоксид и вода. Етанолът е високооктаново гориво и е заменил оловото като октанов подобрител в бензина. Чрез смесване на етанол с бензин може също така да се окисли горивната смес, така че да изгаря по-пълно и да се намалят замърсяващите емисии. Етаноловите горивни смеси се продават широко в Съединените щати. Най-често срещаната смес е 10% етанол и 90% бензин (E10). Двигателите на превозните средства не изискват никакви модификации, за да работят на E10; гаранциите за превозните средства също не се засягат. Само превозните средства с гъвкаво гориво могат да работят с до 85% етанол и 15% бензинови смеси (E85).
Основните източници на захари, необходими за производството на етанол, се осигуряват от т.нар. горивни или енергийни култури. Тези култури се отглеждат специално за използване като енергиен източник и включват зърнени, царевични и пшенични култури (1-во поколение биоетанол), отпадъчна слама, върби и тополи, горски и селскостопански отпадъци, остатъци от производството на целулоза, твърди битови отпадъци (2-ро поколение биоетанол), и 3-то поколение биоетанол, получен от биомаса от водорасли, включително микроводорасли и макроводорасли (Фиг. 9).

Фигура 9. Първо, второ и трето поколение биоетанол
Ползите от биоетанола. Биоетанолът има редица предимства пред конвенционалните горива. Той се получава от възобновяем ресурс, т.е. растителни култури, а не от ограничен ресурс и културите, от които се добива, могат да растат добре в Европа (като зърнени храни, захарно цвекло и царевица). Друго предимство пред изкопаемите горива са емисиите на парникови газове. Пътната транспортна мрежа е отговорна за 22% от всички емисии на парникови газове и чрез използването на биоетанол, някои от тези емисии ще бъдат намалени, тъй като горивните култури абсорбират CO2, който отделят при растежа си. Също така, смесването на биоетанол с бензин ще помогне за удължаване на намаляващите доставки на петрол и за осигуряване на по-голяма сигурност на горивото, като се избягва тежката зависимост от страните – производителки на петрол. Като насърчава използването на биоетанол, икономиката на селските райони също ще получи тласък от отглеждането на необходимите култури. Биоетанолът също е биоразградим и далеч по-малко токсичен от изкопаемите горива. В допълнение, използването на биоетанол в по-старите двигатели може да помогне за намаляване на количеството въглероден оксид, произвеждан от превозното средство, като по този начин се подобри качеството на въздуха. Друго предимство на биоетанола е лекотата, с която той може лесно да бъде интегриран в съществуващата горивна система на автомобилния транспорт. В количества до 5%, биоетанолът може да се смесва с конвенционално гориво, без да се налага модификация на двигателя.
Биотанолът може да се произвежда от биомаса чрез процесите на хидролиза и ферментация на захари. Отпадъците от биомаса съдържат сложна смес от въглехидратни полимери от клетъчните стени на растенията като целулоза, хемицелулоза и лигнин. За да се произвеждат захари от биомасата, тя се обработва предварително с киселини или ензими, за да се намали размерът на суровината и да се наруши структурата на растенията. Целулозните и хемицелулозните части се разграждат (хидролизират) от ензими или разредени киселини до захароза, която след това се ферментира до етанол. Лигнинът, който също присъства в биомасата, обикновено се използва като гориво за котлите в производствените инсталации за етанол.
Има три основни метода за извличане на захари от биомаса: хидролиза с концентрирана киселина, хидролиза с разредена киселинна и ензимна хидролиза. Първият работи чрез добавяне на 70-77% сярна киселина към изсушена биомаса, съдържаща до 10% влага. Киселината се добавя в съотношение 1,25 части киселина към 1 част биомаса и температурата се контролира до 50 °C. След това се добавя вода за разреждане на киселината до 20-30% и сместа отново се загрява до 100 °С за 1 час. След това гелът, получен от тази смес, се пресова, за да се освободи киселата захарна смес и киселинната и захарната част в сместа се разделят на хроматографска колона. Процесът на хидролиза с разредена киселинна е един от най-старите, прости и най-ефективни методи за производство на етанол от биомаса. Разредената киселина се използва за хидролиза на биомасата до захароза. Първият етап включва използване на 0,7% сярна киселина при 190 °C за хидролиза на хемицелулозата, присъстваща в биомасата. Вторият етап е оптимизиран, за да се получи по-устойчивата целулозна фракция. Това се постига чрез използване на 0,4% сярна киселина при 215 °C. След това, течните хидролизати се неутрализират и изолират. Прилагането на киселинна хидролиза на биомасата до захароза може да се замени с използването на ензими за разграждане на биомасата по подобен начин.
Царевицата, един от най-използваните селскостопанските източници за получаване на етанол, може да се преработи в етанол чрез сухо смилане или чрез мокро смилане. В процеса на мокро смилане царевичния кочан се накисва в топла вода, което спомага за разграждането на протеините и освобождаването на скорбялата от царевицата и спомага за омекотяване на кочана за процеса на смилане. След това, царевицата се смила, за да се получат зародишни и скорбелни продукти и фибри. Зародишът се извлича, за да се получи царевично масло, а скорбялната фракция се подлага на центрофугиране и захарифициране, за да се получи влажна глутенова паста. След това етанолът се екстрахира чрез процес на дестилация. Процесът на мокро смилане обикновено се използва във фабрики, произвеждащи няколкостотин милиона галона етанол всяка година. Процесът на сухо смилане включва почистване и натрошаване на царевичното зърно на фини частици с помощта на механични мелници. Продуктът е прахообразна смес с консистенция на брашно. Тази смес съдържа царевичен зародиш, скорбяла и фибри. За да се получи захарен разтвор, сместа след това се хидролизира или разгражда до захароза с помощта на ензими или разредена киселина. След това, сместа се охлажда и се добавят дрожди, за да ферментира до етанол.
Ферментация на захари
Процесът на хидролиза разгражда целулозната част от биомасата или царевицата до захарни разтвори, които след това могат да бъдат ферментирани до етанол. Към разтвора се добавят дрожди и сместа се загрява. Дрождите съдържат ензим, наречен инвертаза, който действа като катализатор и помага за превръщането на захарозата в глюкоза и фруктоза.

Фигура 10. Ферментация на захари от дрожди
Основните характеристики на микроорганизма, който ще се използва в промишленото производство на етанол са:
– високи моларни добиви коефициенти (молове произведен етанол/молове консумирана захар)
– висока продуктивност (молове произведен етанол /време × обем на културата) mol/Lh или g/Lh
– високи добивни коефициенти (грам произведен етанол/обем култура, ≥ 120 g/L) g/L
– висока толерантност към етанол
– възможно най-ниско производство на странични продукти, получени от странични ферментации (например, глицерол)
Дрожди за ферментативно получаване на биоетанол: Дрождите играят съществена роля в производството на биоетанол, като ферментират широк спектър от захари до етанол. Те се използват в промишлени мащаби поради ценните си качества по линия на добива от етанол (> 90,0% теоретичен добив), толерантност към етанол (> 40,0 g/L), производителност на етанол (> 1,0 g/L/h), растеж на прости, евтини среди и неразреден ферментационен бульон с резистентност към инхибитори и забавяне на замърсителите от условията на растеж. Като основен компонент на ферментацията, дрождите влияят върху количеството и добива на етанол. Saccharomyces cerevisiae е най -широко използвания дрождеви представител. От хилядолетия S. cerevisiae се използва в производството на алкохол, особено в пивоварната и винената промишленост. Този вид поддържа ниски разходи за дестилация, тъй като дава висок добив на етанол, висока производителност и издържа на висока концентрация на етанол. В наши дни дрождите се използват за получаване на горивен етанол от възобновяеми енергийни източници. Някои щамове дрожди, принадлежащи към вида Pichia stipitis, S. cerevisiae и Kluyveromyces fagilis, са докладвани като добри производители на етанол от различни видове захари. S. cerevisiae проявява толеранс към широк диапазон на рН, което прави процеса по-малко податлив на контаминация. Хлебните дрожди традиционно се използват като стартерна култура при производството на етанол, поради ниската си цена и готова наличност. Въпреки това, хлебните дрожди и други щамове S. cerevisiae не успяват да се конкурират с дрождите от див тип, които са контаминанти по време на промишлените процеси. Стресови условия като повишаване на концентрацията на етанол, температура, осмотичен стрес и бактериално замърсяване са причините, поради които дрождите не могат да оцелеят по време на ферментацията. Флокулентни дрожди също се използват за ферментационно производство на етанол, тъй като улесняват постферментационната обработка по време на процеса, позволяват работа при висока плътност на клетките и реализират по-висока обща продуктивност. Това намалява разходите за изолиране на клетките, тъй като те се отделят лесно от ферментационната среда без центрофугиране. Съществуват общи предизвикателства пред дрождите по време на ферментацията на захарите, като повишаване на температурата (35-45 °C) и концентрацията на етанол (над 20%). Скоростта на растеж на дрождите и метаболизма се ускоряват с повишаване на температурата до достигането на оптимална стойност. Повишаването на концентрацията на етанол по време на ферментацията може да причини инхибиране на растежа и жизнеспособността на микроорганизмите. Неспособността на S. cerevisiae да расте в среда, съдържаща високо ниво на алкохол, води до инхибиране на производството на етанол. Другите проблеми при ферментацията на биоетанол от дрожди са свързани със способността им да ферментират пентози. S. cerevisiae е най-често използваният представител в производството на биоетанол. Той обаче може да ферментира само хексози, но не и пентози. Само някои дрожди от родовете Pichia, Candida, Schizosaccharomyces и Pachysolen са способни да ферментират пентози до етанол. Ефективността на производството на етанол в промишлен мащаб ще се увеличи чрез използване на дрожди, които са толерантни към инхибиторите. Общите предизвикателства на дрождите могат да бъдат преодолени, като се използват устойчиви на етанол и термотолерантни дрожди. Щамовете, устойчиви на етанол и термотолерантните такива, които издържат на стресови условия, могат да бъдат изолирани от природни източници като почва, вода, растения и животни. Етаноловата ферментация при висока температура е полезен процес, тъй като селекционира термоустойчиви микроорганизми и не изисква разходи за охлаждане и целулаза. Например, К. marxianus е термотолерантен дрождеви вид, който е способен да коферментира както хексозна, така и пентозна захар и може да оцелее при температура от 42-45 °C.
Zymomonas mobilis за ферментивно получаване на биоетанол: Zymomonas mobilis е Грам-отрицателна, факултативна анаеробна, неспорулираща, пръчковидна бактерия с единичен, полярно разположен флагелум. Това е единственият вид от рода Zymomonas. Той има забележителни способности за производство на биоетанол, които надминават дрождите в някои аспекти. Първоначално е изолиран от алкохолни напитки като африканското палмово вино, мексиканско пулке, а също и като замърсител на сайдер и бира (болест на сайдер и разваляне на бира) в европейските страни. Zymomonas mobilis разгражда захарите до пируват, използвайки пътя на Ентнер-Дудеров. След това, пируватът се ферментира, за да се получат етанол и въглероден диоксид като единствени продукти (аналогично на дрождите). Предимствата на Z. mobilis пред S. cerevisiae по отношение на производството на биоетанол са:
- по-голямо усвояване на захари и добив на етанол (до 2,5 пъти по-висок),
- по-ниска продукция на биомаса,
- по-висок толеранс към етанол, до 16% (v/v),
- не изисква контролирано добавяне на кислород по време на ферментацията.
Въпреки тези привлекателни предимства, няколко фактора възпрепятстват търговската употреба на Z. mobilis в производството на етанол от целулоза. Най-голямото препятствие е, че неговият субстратен диапазон е ограничен до глюкоза, фруктоза и захароза. Z. mobilis от див тип не може да ферментира С5 захари като ксилоза и арабиноза, които са важни компоненти на лигноцелулозните хидролизати. За разлика от Е. coli и дрождите, Z. mobilis не е толерантен към токсични инхибитори, присъстващи в лигноцелулозните хидролизати като оцетна киселина и различни фенолни съединения. Концентрацията на оцетна киселина в лигноцелулозни хидролизати може да достигне до 1,5% (w/v), което е доста над прага на толерантност на Z. mobilis. Генетично конструиран Z. mobilis би могъл да преодолее присъщите му недостатъци и следователно, да разшири обхвата на субстратите си, за да включи C5 захари като ксилоза и арабиноза. Устойчиви на оцетна киселина щамове на Z. mobilis са разработени чрез рационални методи на метаболитното инженерство, техники на мутагенеза или адаптивна мутация. Нещо повче, използван е екстензивен процес на адаптация за подобряване на ферментацията на ксилоза в Z. mobilis. Чрез адаптиране на щам във висока концентрация на ксилоза настъпват значителни промени в метаболизма му. Една забележима промяна е намалените нива на ксилитол, страничен продукт от ксилозната ферментация, който може да инхибира метаболизма на ксилозата в щама. Интересна характеристика на Z. mobilis е, че цитоплазмената му мембрана съдържа хопаноиди, пентациклични съединения, подобни на еукариотни стероли. Това му позволява да има изключителна толерантност към етанола в околната среда, около 13%.
Сравнение между производството на биоетанол от S. cerevisiae и Z. mobilis е показано на Фиг. 11.

Фигура 11. Сравнение между различните микробни агенти, отговорни за ферментационното получаване на биоетанол
Биотехнология за ремедиация на замърсени места
Отпадъчни води

Фиг. 12. Наличие и употреба на сладка вода
Водата е ресурс, който трябва да бъде защитен. Вижте по-долу основните резервоари на сладка вода на земята и някои от причините те бавно да намаляват. Почти 70 % от водата днес се консумира за селското стопанство, около една четвърт е за търговска употреба, а приблизително 10 % се използват за битови нужди. Следователно, основният сектор, който използва вода, е селското стопанство/земеделието. Водата за селскостопански нужди се използва главно за напояване, както и за пестициди и торове и за животновъдство. Има три източника на селскостопански води: i) подземни води от подземни кладенци; ii) повърхностни води, получени от отворени канали, потоци, канавки за напояване и отклонения от резервоари; iii) дъждовна вода, която обикновено се събира в бъчви, вани и големи цистерни. Водата често се отравя. Основните причини за отравянето са: битова употреба на вода (органични вещества, повърхностно активни вещества …), селско стопанска и промишлена употреба на вода (торове и пестициди, вода, получена от промишлени процеси), атмосфера (замърсяване на дъждовната вода с токсични вещества, присъстващи в атмосферата, с произход от индустрия, самолети, двигатели на моторни превозни средства).
Директива 2000/60/ЕО на Европейския парламент определи рамка за действия на Общността в областта на водната политика. Това законодателство установява рамка за защита на повърхностни води във вътрешността на континентите, крайбрежните води и подземните води. Целите на директивата са:
– защитата срещу по-нататъшно влошаване;
– подобряване на състоянието на екосистемите;
– насърчаване на устойчивото потребление на вода;
– намаляване на замърсяването на подземните води;
– намаляване на изхвърлянията;
– смекчаване на последиците от наводнения и суши.
Очистването на отпадъчните води се осъшествява чрез различни пречиствания, които често се прилагат в последователност: първично, вторично (биологично), третично третиране, както е показано на схемата) (Фиг. 13 и 14).
Фигура 13 (горе ) и 14 (долу). Първично, вторично и третично третиране за биологично очистване на отпадъчните води


Третирането с активна утайка е един от най-често използваните процеси за вторично пречистване на отпадъчни води с битов и промишлен произход. Това е процес на биологично пречистване със суспензионен растеж, използващ микробна култура с висока плътност в суспензия за биоразграждане на органичен материал при аеробни условия и спонтанно образуване на биологични флокули (наречени активна утайка). Дифузното или механично аериране поддържа аеробната среда в реактора. Типичните времена на задържане са 5-14 часа в конвенционалните танкове, като се увеличават до 24-72 в системите с ниска скорост. Процесът на третиране с активна утайка зависи от аеробното биологично действие (Фиг. 15). Микроорганизмите разграждат сложните органични съединения до прости молекули, включително вода и CO2. Този процес води до отстраняване на разтворими и суспендирани органични вещества от отпадъчните води. Растежът на микроорганизми в присъствието на разтворен кислород премахва по-голямата част от замърсителите; от своя страна протозоите растат и се хранят с тези организми. Полученият баланс е от жива култура в суспензионна форма в активните утайки. Основните елементи на системата включват резервоар за аерация (вторично пречистване), в който отпадъчните води се смесват старателно с непрекъснато активирана утайка и кислород. От тук процесът преминава в резервоар за избистряне (вторично утаяване), където утаената утайка се отстранява от пречистената вода, за да се рециклира чрез възвратните помпи за активна утайка. За да работи тази система, трябва да бъдат изпълнени две изисквания: устройството за аерация трябва да може да пренася както кислород от атмосферата към течността, така и да разпределя този кислород през отпадъчните води към суспендирания жив микроорганизъм. Този тип система е подходяща за отпадъци с ниска якост, обикновено от порядъка на 50-200 mg L-1 БПК. Може да се приложи и предварително или последващо пречистване на отпадъчните води. След аерационния резервоар сместа от микроорганизми и отпадъчни води (смесен разтвор) се влива в утаяващ се басейн или утаител, където утайката се оставя да се утаи. Част от обема на утайката непрекъснато рециркулира от утаителя като Върната Активна Утайка обратно в аерационния резервоар, за да се гарантира, че в резервоара за аерация се поддържат подходящи количества микроорганизми. Микроорганизмите отново се смесват с входящите отпадни води, където се реактивират, за да консумират органични хранителни вещества. След това процесът започва отново.
Процесът на третиране с активна утайка при подходящи условия е много ефективен. Той премахва 85 до 95 процента от твърдите вещества и намалява биохимичното потребление на кислород (БПК) за приблизително същото количество. Ефективността на тази система зависи от много фактори, включително климата и характеристиките на отпадъчните води. Токсичните отпадъци, които попадат в системата за пречистване, могат да нарушат биологичната активност. Отпадъци, съдържащи големи количества сапуни или детергенти могат да причинят прекомерно образуване на пяна и по този начин да създадат естетически проблеми. В райони, където се комбинират промишлени и отходни отпадъци, промишлените отпадъчни води често трябва да бъдат предварително пречиствани, за да се отстранят токсичните химични компоненти, преди да се заустят в процеса на третиране с активна утайка. Независимо от това, микробиологичното пречистване на отпадъчните води е най-естественият и ефективен процес за отстраняване на отпадъците от водата.
Микробни популации в активни утайки: Микробното съобщество, участващо в процеса на биологично пречистване, образува флокулни агломерати, които се наричат активни утайки. Активната утайка на вторична пречиствателна станция е микробна култура, която се развива около органични и неорганични частици и метаболизира органичното вещество, присъстващо в отпадъчните води. Флокулите с активна утайка са склонни да се утаяват във „вторичната“ фаза на утаяване поради гравитацията. Няколко групи микроорганизми са отговорни за процеса на прeчистване:

Бактериите са основно отговорни за отстраняването на органичните хранителни вещества от отпадъчните води. Те също така образуват лепкав слузест слой около клетъчната си стена, който им позволява да се слепват заедно, за да образуват био-твърди вещества или утайки, които след това се отделят от течната фаза. Успешното отстраняване на отпадъците от водата зависи от това колко ефективно бактериите консумират органичния материал и от способността на бактериите да се слепват, да образуват флокули и да се утаяват от течността. Способността за флокулиране (натрупване) на инактивираната утайка от микроорганизми им позволява да се натрупват, за да образуват твърди маси, достатъчно големи, за да се утаят на дъното на утаяващия се басейн.
ГЪБИТЕ също са хетеротрофни организми, подпомагащи разграждането на органичните вещества.
Протозоите играят решаваща роля в процеса на третиране, като премахват и усвояват свободно плуващи бактерии и други суспендирани частици. Това подобрява прозрачността на отпадъчните води. Подобно на бактериите, някои протозои се нуждаят от кислород, някои се нуждаят от много малко кислород, а някои могат да оцелеят без кислород. Типовете протозои са класифицирани, както следва:
Амеби à Слаб ефект върху третирането и отмиране с намаляване на количеството храна
Флагелати à Хранене предимно с разтворими органични хранителни вещества
Цилиати à Избистрят водата чрез отстраняване на суспендирани бактерии.
Ротиферите и нематодите са многоклетъчни организми, които са по-големи от повечето протозои и не отстраняват основно органичния материал от отпадъчните води. Въпреки че могат да се хранят с бактерии, те също се хранят с водорасли и протозои. Доминация на метазоите обикновено се среща в системи с по-продължително функциониране; а именно системите за пречистване на лагуни. Въпреки че техният принос в системата за третиране на активна утайка е малък, тяхното присъствие е индикатор за състоянието на системата за пречистване.
В допълнение към инсталациите за активна утайка има и други видове вторични процеси на пречистване на отпадъчни води. Някои от тях могат да бъдат ПРОЦЕСИ С ИМОБИЛИЗИРАНИ КЛЕТКИ, както е посочено на Фиг. 16.

Фигура 16. Технологии за експлоатация на отпадъчни води с имобилизирани клетки
Перколационните филтри са технология за биологично пречистване чрез микроорганизми, които се развиват в аеробна среда върху подходящи поддържащи материали, през които се просмукват канализационните води. Перколиращият филтърен резервоар се пълни с инертни, естествени или синтетични материали (например, камъни), през които се подават отпадъчните води от по-горе. ЕТАПИТЕ НА ПРЕЧИСТВАНЕ включват: 1) Първично третиране за предотвратяване на запушване на леглото; 2) Образуване на биофилма (с дебелина 3-4 мм); 3) Отделяне на клетки от биофилма и поставянето му обратно; 4) Крайна утайка. Основните предимства на тази технология са ниските разходи за настройка и поддръжка и факта, че те могат да понасят промяна в органичното натоварване на входящия поток. Основните недостатъци включват големите площи за настройка и проблема с лошите миризми. Биодисковете са модифицирана версия на перколиращите филтри, при които повърхностите, носещи биофилма, се въртят около оста си, наполовина потопени в течността, която ще се обработва; въртенето позволява окисляването на биомасата, залепнала върху диска. Анаеробните системи работят добре, когато входният дебит е нисък и органичният товар, постъпващ в системата, е достатъчно висок. Необходимата ефективност на пречистването не е висока (анаеробните микроорганизми се характеризират с по-ниска скорост на растеж и по-бавен метаболизъм в сравнение с аеробните, така че органичното вещество не се разгражда напълно). Тези условия са типични за някои промишлени отпадъчни води; анаеробните реактори не работят добре за пречистване на мащабни битови отпадъци.
Друга важна система за пречистване на отпадъчните води е фитодепурацията (Фиг. 17), която е: технология на пречистване, характеризираща се с биологично третиране, при което растенията, растящи в наситена с вода почва, играят ключова роля, подпомогната от директното действие на бактериите, които колонизират кореновата система и подложката. Тези третирания се разглеждат както като алтернатива, така и в подкрепа на традиционните системи, базирани на биологични процеси и химични и физични реакции. Терминът „влажни зони“ обозначава системите за „фитодепурация“ на отпадъчни води, предназначени да създават изкуствено същите екологични условия, които естествено се установяват във водни райони. Системите за „фитодепурация“, са проектирани и изградени за възпроизвеждане на естествени самопочистващи процеси в контролируема среда. В сравнение с естествените влажни зони, системите за фитодепурация позволяват избор на мястото, гъвкавост в размерите, контрол на хидравличните потоци и време на задържане. Функциите за фитодепурация могат да бъдат предпочитани и допълнително експлоатирани с подходящи стратегии, като избор на растителни видове и субстрат, и контрол на потока вода. Със системите за фитоочистване замърсителите се отстраняват чрез комбинация от химични, физични и биологични процеси. Най-ефективните процеси са утаяване, преципитация, адсорбция, асимилация от растенията и микробна активност. Технологията за фитодепурация добавя адсорбиращата способност на средата към традиционното биологично окисляващо пречистване (филтриращо действие от корените на растенията, което също осигурява голяма повърхност, подходяща за развитие на микробни маси, участващи в третирането) и премахване на хранителни вещества, поради растежа им. На Фиг. 18 са описани различни стратегии:

Фигура 17. Общи характеристики на фитодепурацията
Плаващите макрофити, в т.ч. водният зюмбюл (Eichhornia crassipes), са доминиращите инвазивни организми в тропическите водни системи и те могат да играят важна роля за промяна на газообмена между вода и атмосфера. Хидрофитите са растения, които живеят във вода и се приспособяват към заобикалящата ги среда. Те или остават напълно потопени във водата, или повечето от частите на тялото им остават под водата. На фигурата можете да видите няколко примера за възникваща хидрофитна система

Фигура 18. Различни стратегии за фитодепурация
Контаминирани почви
Какво представляват ксенобиотичните съединения (Фиг. 19)?
Фиг. 19. Определение за ксенобиотици
Каква съдба могат да имат в околната среда (Фиг. 20)?

Фигура 20. Съдба на ксенобиотиците в околната среда
Ксенобиотиците не са непременно външни за биосферата молекули, а могат да бъдат и естествени молекули, присъстващи в неестествени концентрации в околната среда. Те не са непременно токсични молекули, но като цяло са неподатливи на биоразграждането.
Антропогенните молекули могат да произлизат от различни източници:
1) Петрохимична промишленост: – горива (алифатни и ароматни въглеводородни смеси), – чисти химикали за химическа / фармацевтична промишленост (алкохоли, етери, естери, алдехиди, често заместени с Cl-, амино или нитро групи)
2) Целулозо-хартиена промишленост: използва дървесината като суровина и произвежда целулоза, хартия и други продукти на целулозна основа. – избелването на хартия с продукти на основата на хлор произвежда халогенирани молекули, включително хлоро-лигнин
3) Индустрия за синтетична пластмаса: стирен, винилхлорид, разтворители, омрежващи агенти за производство на полимери.
4) Пестицидна промишленост: бензолни и хетероциклични производни, карбамид, фосфорорганични съединения
5) Фармацевтична и козметична индустрия
6) Текстилна промишленост: реактиви за производство на синтетични влакна, детергенти за омекотяване на влакна и пестициди за борба с насекоми/молци
7) Бояджийска промишленост
8) Домашна употреба на химикали (продукти за лична хигиена, почистващи продукти, …)
Типичен пример за естествени молекули, присъстващи в неестествени концентрации са отпадъчните води от маслиновите мелници: те се получават от смилане на маслини за производство на маслиново масло, но имат високо ХПК (виж по-долу) и трябва да бъдат третирани, преди да бъдат изхвърлени в околната среда.
Необходими са отговори на няколко въпроса, преди да се реши дали замърсената почва може да бъде подложена на биоремедиационна обработка. Първият аспект, който трябва да се вземе предвид, е дали говорим за хронично замърсена почва или наскоро е настъпило внезапно замърсяване. В първия случай може да отнеме известно време, за да се реши какво да се предприеме, да се проучи задълбочено ситуацията, да се направят някои предварителни лабораторни тестове и да се предприеме най-добрата стратегия. Във втория случай трябва да се действа незабавно, следвайки опита, който е натрупан за едни и същи замърсители и почви.
Моля, прочетете въпросите, на които трябва да получите отговор, преди да РЕШИТЕ КОЯ СТРАТЕГИЯ ДА ПРИЛОЖИТЕ (Фиг. 21).

Фигура 21. Как да решим коя биоремедиационна стратегия и най-добрата за вашата контаминирана почва
Голям набор от технологии за биоремедиация може да се използва за обеззаразяване на замърсени места (Фиг. 22).

Фигура 22. In situ и ex situ биоремедиационни техники
IN SITU означава, че почвата не се отстранява от първоначалното си местоположение и се третира на същото място, където е настъпило замърсяването.
ЕСТЕСТВЕНО АТЕНЮИРАНЕ: в този термин са включени „различни физични, химични или биологични процеси“. Тези процеси при благоприятни условия действат без човешка намеса за намаляване на концентрацията, токсичността и подвижността на замърсителите в почвата или подпочвените води. In situ процесите включват биоразграждане. Направен е точен мониторинг на процеса, за да се гарантира, че почвата е възстановена. Използването на естествено атенюиране често се предлага като лечебен разтвор от бензол, толуен, етилбензол и ксилен (BTEX) Съвсем наскоро беше предложено естествено атенюиране за хлорирани разтворители, нитроароматни съединения, тежки метали и други замърсители, за които научното разбиране и опит в областта са достатъчно стабилни. Естественото атенюиране се прилага, когато има солидни доказателства, че процесите му трансформират замърсителите към безвредни продукти.
БИОАУГМЕНТАЦИЯ: добавяне на микробни култури, за да се ускори скоростта на разграждане на замърсител. Микроорганизми, нормално присъстващи в замърсените зони, могат да разграждат замърсителите, но тяхното действие може да бъде неефективно и бавно. Биоаугментацията изисква изучаване на локалните сортове, присъстващи на мястото, за да се определи дали е възможна биостимулация. Същите местни бактериални култури могат да бъдат изолирани, култивирани и внедрени на мястото, за да се засили разграждането на замърсителите. Ако местните сортове нямат метаболитни способности да извършват процеса на ре медиация, могат да бъдат въведени екзогенни сортове с различни пътища на разграждане.
БИОСТИМУЛАЦИЯ: добавяне на хранителни добавки за местната микробиота за насърчаване на нейния метаболизъм. Обикновено се отнася до добавяне на ограничаващи скоростта хранителни вещества като фосфор, азот, кислород, донори на електрони към силно замърсени места, за да се стимулират съществуващите бактерии да разграждат опасните и токсични замърсители. Добавянето на тези хранителни вещества подобрява потенциала за разграждане на местните микроорганизми. Сред всички техники за биоремедиация, биостимулацията се счита за най-ефективния метод за ремедиация на въглеводороди, особено петролни продукти и неговите производни. Това се дължи най-вече на наличността на източника на въглерод, който е едно от ограничаващите скоростта хранителни вещества, необходими на местните микроорганизми за тяхната метаболитна активност от петролните замърсители. В допълнение към споменатите ограничаващи скоростта хранителни вещества, внедряването на други органични вещества, богати на хранителни вещества, също може да задейства процеса на ремедиация. В този контекст е показано, че добавянето на био-твърди вещества (богата на хранителни вещества органична материя), получени от пречистването на битови отпадъчни води и неорганични торове, богати на азот и фосфор, може да подобри и ускори скоростта на разграждане на петролните въглеводороди.
БИООБЕЗВЪЗДУШАВАНЕ: наричано още „Подобрено обезвъздушаване на почвата“ е in situ технология, базирана на естественото стимулиране на местната биологична активност с въвеждането на кислород чрез аерирана течност; успешно се прилага за всяко аеробно биоразградимо органично вещество, по-специално за ремедиация на места, замърсени с петролни деривати. Приемът на въздух е с ниска скорост на потока, тъй като е аранжиран само да осигурява кислород, необходим за поддържане на микробната активност. В замърсената зона токсичните съединения се отстраняват от въздушния поток, докато органичните съединения се биоразграждат аеробно. Въздухът се впръсква директно през една или повече дюзи, свързани с вакуумни помпи, което осигурява принудителната циркулация на въздуха в ненаситена замърсена почва. Прилагат се и пасивни системи за биовентилация, които използват естествения обмен на въздух за транспортиране на кислород, отгоре на външния вентилационен отвор е инсталиран еднопосочен вентил, който позволява навлизането на въздух само когато налягането в замърсената почва е по-високо от атмосферното.
Фигура 23. Фиторемедиационна технология
ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ: третиране на замърсена почва с използване на растения за почистване на замърсена с опасни замърсители почва (Фиг. 23). По-правилна е дефиницията „използването на зелени растения и свързаните с тях микроорганизми, заедно с подходящи изменения на почвата и агротехнически техники за ограничаване, премахване или обезвреждане на токсичните замърсители на околната среда“, тъй като растенията действат в синергия с ризосферните микроорганизми, които много често си сътрудничат с растенията при реализирането на процеса. Фиторемедиацията е предложена като икономически ефективен подход на растителна основа за ремедиация на околната среда, който се възползва от способността на растенията да концентрират елементи и съединения от околната среда и да детоксикират различни съединения. Концентриращият ефект е резултат от способността на някои растения, наречени хиперакумулатори, да биоакумулират химикали. Ефектът на ремедиация е съвсем различен. Токсичните тежки метали не могат да се разграждат, но органичните замърсители могат да бъдат и обикновено са основните цели за фиторемедиацията. Няколко полеви изпитания потвърдиха възможността за използване на растения за почистване на околната среда.
EX SITU означава, че почвата се отстранява от първоначалното си място и се третира много близо до мястото, където е настъпило замърсяването (on site) или далеч (off site).
БИОЛОГИЧНО РЕКУЛТИВИРАНЕ: това е пълномащабна технология за биоремедиация, която изисква изкопни работи и поставяне на замърсените почви, седименти или активни утайки на място, където те могат да бъдат третирани; това обикновено е технология за ремедиация on site, използвана за подобряване на микробното разграждане на опасни съединения. Обикновено за контрол на излугването на замърсители под земята се използват подложки и пластмасови капаци, за да се избегне замърсяване на водоносните хоризонти. Почвените условия често се контролират, за да се оптимизира скоростта на разграждане на замърсителите, по-специално:
- Съдържание на влага (обикновено чрез напояване или пръскане).
- Аериране (чрез обработване на почвата с предварително определена честота, почвата се смесва и аерира).
- pH (буфериран близо до неутрално рН чрез добавяне на натрошен варовик или селскостопанска вар).
- Други изменения (напр. добавки за пълнене на почвата, хранителни вещества и др.).
Замърсената почва обикновено се третира в елеватори с дебелина до 1 метър. Когато се постигне желаното ниво на третиране, елеваторът се отстранява и се поставя нов. Много често се отстранява само горната част на ремедеирания елеватор, след което новият елеватор се конструира чрез добавяне на по-замърсена почва към останалия материал и се смесва. Това служи за инокулиране на прясно добавения материал с активно развиваща се микробна култура и може да намали времето за третиране. Тази техника се използва успешно от години при управлението и обезвреждането на мазни утайки и други отпадъци от петролните рафинерии. Като цяло, колкото по-високо е молекулното тегло на целевата молекула (т.е. колкото повече пръстени има полицикличния ароматен въглеводород), толкова по-бавна е скоростта на разграждане. Също така, колкото по-хлорирано или нитрирано е съединението, толкова по-трудно е да се разгради. Факторите, които могат да ограничат приложимостта и ефективността на процеса, включват: а) големи изисквания за пространство; б) не могат да бъдат постигнати благоприятни условия за биологично разграждане на замърсителите, което увеличава продължителността на времето за завършване на ремедиирането, особено за рекалцитрираните съединения; в) неорганичните замърсители не са биоразградени; г) потенциала на големи количества прахови частици, отделяни от операциите; и (д) присъствието на метални йони може да бъде токсично за микробите и може да се изтече от замърсената почва в земята. Биологичното рекултивиране, комбинирано с други биологични методи за пречистване, се използва широко и успешно се прилага при много видове отпадъци, особено за депониране на мазни утайки и други отпадъци от петролните рафинерии
КОМПОСТИРАНЕ: Компостирането е процес, който работи за ускоряване на естественото разпадане на органичния материал, като осигурява идеалните условия за бурно развитие на микроорганизмите (Фиг. 24). Крайният продукт на този концентриран процес на разлагане е продукт, богат на хранителни вещества (компост), който може да помогне на зърнените култури, градинските растения и дърветата да растат.

Фигура 24. Компостиране
Биоремедиацията на компоста се отнася до използването на биологична система от микроорганизми в зрял, втвърден компост, за да се секвестрират или разградят замърсителите във вода или почва. Микроорганизмите консумират замърсители в почви, подземни и повърхностни води и въздух. Замърсителите се усвояват, метаболизират и трансформират в хумус и инертни странични продукти, като въглероден диоксид, вода и соли. Биоремедиацията на компост се е доказала ефективна при разграждане или промяна на много видове замърсители, като хлорирани и нехлорирани въглеводороди, съхраняващи дървесина химикали, разтворители, тежки метали, пестициди, петролни продукти и експлозиви. Компостът, използван при биоремедиацията, се нарича „пригоден“ или „проектиран“ компост, тъй като е специално направен за третиране на специфични замърсители на конкретни места. Крайната цел във всеки проект за ремедиация е да се възстанови мястото в неговото състояние преди замърсяване, което често включва възстановяване за стабилизиране на третираната почва. В допълнение към намаляването на нивата на замърсителите, компостът постига тази цел като улеснява растежа на растенията. С тази роля компостът осигурява кондициониране на почвата и също така осигурява хранителни вещества за голямо разнообразие от растителност
БИОРЕАКТОРИ: третирането на замърсена почва в биореактор е най-добрата технология за ремедиация, въпреки че е най-скъпата (Фиг. 25).

Фиг. 25. Примери за третиране на почва в биореактор
Това е ex situ off site технология: почвата, след отстраняването й от първоначалната площадка, може да се третира далеч от първоначалното й местоположение. Почвата се обработва във фаза на суспензия в биореактор, изработен от различни материали (стъкло, стомана, бетон или други материали) и всички параметри на процеса на ремедиация се следят и контролират, за да направят процеса възможно най-ефективен (рН, редокс потенциал, температура, концентрация на замърсителя(ите), наличие на метаболити на разграждането). Следователно, микроорганизмите могат да работят в оптималните си условия. Пречистването на замърсената почва в биореактора обикновено се прилага за почви, замърсени от особено рекалцитрирани молекули, които трудно се отстраняват чрез други технологии за ремедиация (например, силно хлорирана молекула).
Силни и слаби страни на технологиите за биоремедиация
СИЛНИПСТРАНИ
– Намалени разходи по отношение на химическите и физическите стратегии (по-ниски разходи за енергия);
– Намалено въздействие върху околната среда: почвата може да се използва повторно in situ;
– Проблемът (т.е. замърсяването) е решен (замърсителите изчезват, те не се преместват просто от едно място на друго);
– Приемливост от общественото мнение.
СЛАБИ СТРАНИ
– Проблеми за бионаличността на замърсители;
– Проблеми в случай, че замърсителите са повече от един;
– Проблеми с подходящи условия на околната среда (рН, температура, наличие на кислород).
Тест: РО7 Основно ниво
Използвана литература
- Meegoda JN, Li B, Patel K, Wang LB. 2018. A review of the processes, parameters, and optimization of anaerobic digestion. International journal of environmental research and public health, 15(10): 2224
- Wang P, Wang H, Qiu Y, Ren L, Jiang B. 2018. Microbial characteristics in anaerobic digestion process of food waste for methane production–A review. Bioresource technology, 248: 29-36
- Azhar S HM, Abdulla R, Jambo SA, Marbawi H, Gansau JA, Faik AAM, Rodrigues KF. 2017. Yeasts in sustainable bioethanol production: A review. Biochemistry and Biophysics Reports, 10: 52-61
- Prasad RK, Chatterjee S, Mazumder PB, Gupta SK, Sharma S, Vairale MG, .Gupta DK. 2019. Bioethanol production from waste lignocelluloses: A review on microbial degradation potential. Chemosphere, 231: 588-606
- Sivagami K, Sakthivel KP, Nambi IM. 2018. Advanced oxidation processes for the treatment of tannery wastewater. Journal of environmental chemical engineering, 6(3): 3656-3663
- Krzeminski P, Tomei MC, Karaolia P, Langenhoff A, Almeida CMR, Felis E, Fatta-Kassinos D. 2019. Performance of secondary wastewater treatment methods for the removal of contaminants of emerging concern implicated in crop uptake and antibiotic resistance spread: A review. Science of the Total Environment, 648: 1052-1081
- Abatenh E, Gizaw B, Tsegaye Z, Wassie M. 2017. The role of microorganisms in bioremediation-A review. Open Journal of Environmental Biology, 2(1): 038-046
- Wan X, Lei M, Chen T. 2020. Review on remediation technologies for arsenic-contaminated soil. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 14(2): 1-14.
- Meegoda JN, Li B, Patel K, Wang LB. 2018. A review of the processes, parameters, and optimization of anaerobic digestion. International journal of environmental research and public health, 15(10): 2224
- Wang P, Wang H, Qiu Y, Ren L, Jiang B. 2018. Microbial characteristics in anaerobic digestion process of food waste for methane production–A review. Bioresource technology, 248: 29-36
- Azhar S HM, Abdulla R, Jambo SA, Marbawi H, Gansau JA, Faik AAM, Rodrigues KF. 2017. Yeasts in sustainable bioethanol production: A review. Biochemistry and Biophysics Reports, 10: 52-61
- Prasad RK, Chatterjee S, Mazumder PB, Gupta SK, Sharma S, Vairale MG, .Gupta DK. 2019. Bioethanol production from waste lignocelluloses: A review on microbial degradation potential. Chemosphere, 231: 588-606
- Sivagami K, Sakthivel KP, Nambi IM. 2018. Advanced oxidation processes for the treatment of tannery wastewater. Journal of environmental chemical engineering, 6(3): 3656-3663
- Krzeminski P, Tomei MC, Karaolia P, Langenhoff A, Almeida CMR, Felis E, Fatta-Kassinos D. 2019. Performance of secondary wastewater treatment methods for the removal of contaminants of emerging concern implicated in crop uptake and antibiotic resistance spread: A review. Science of the Total Environment, 648: 1052-1081
- Abatenh E, Gizaw B, Tsegaye Z, Wassie M. 2017. The role of microorganisms in bioremediation-A review. Open Journal of Environmental Biology, 2(1): 038-046
- Wan X, Lei M, Chen T. 2020. Review on remediation technologies for arsenic-contaminated soil. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 14(2): 1-14.
„Биоетика и модерни биотехнологии“
ОСНОВНО НИВО
Биоетиката, когато се прилага в биотехнологиите, представлява подобласт на технологичното оценяване (ТО), особено, когато то е свързано с биомедицината, хранителните технологии или селското стопанство.
Биоетиката в областта на генното инженерство и редактирането на генома
Въведение
Биоетиката, когато се прилага в биотехнологиите, представлява подобласт на технологичното оценяване (ТО), особено, когато то е свързано с биомедицината, хранителните технологии или селското стопанство. Същото се отнася и за биотехнологичното право, при което прилагането на биотехнологични методи в областта на медицината, производството на храни и селското стопанство (когато става въпрос за отглеждане на култури и животни) е правно регламентирано. В този контекст биоетичните въпроси са винаги включени в биоправните разпоредби при оценката на възможностите и рисковете, свързани с тези методи. Обмислят се, например, възможните рискове за околната среда, свързани с освобождаването на така наречените „генетично модифицирани растения“, или върху въпроса за задължителното етикетиране на храни, които са генетично модифицирани или съдържат компоненти на генетично модифицирани организми и пускането им на пазара. В тези случаи става въпрос за защита на околната среда като местообитание и за защита на интересите на потребителите.
В тази област въпросите на ТО не са само етични, в тесния смисъл на думата, но и свързани с надеждността и безопасността, както и със социални и политически аспекти. Например чрез задаване на въпроси като: „Политически оправдани ли са социалните ефекти на една нова технология?“ т.е. дали би могло възможно удължаването на човешкият живот далеч над нормалната продължителност с помощта на генното инженерство. Би ли било желателно това? Дали не тръгваме по един фундаментално „хлъзгав склон“, който може да има опустошителни последици за бъдещето на обществото? И какво би означавала представата ни за човечеството, ако с помощта на генното инженерство успеем да изкореним всички наследствени болести или да оформим или оптимизираме генетичния състав на хората по свое желание?
Икономическите въпроси обаче също са от биоетично и биоправно значение, например когато става въпрос за това кой трябва да поеме разходите за репродуктивно медицинско лечение (напр. „оплождане ин витро“) или когато трябва да се разреши въпроса, свързан с поемане на отговорност в случай на нарушение на имуществени или лични права. Също така, съществуват и аспекти на правото за защита на данните: като пример, ако ще се извършват изследвания върху човешки стволови клетки, ще се прави „генетично снемане на пръстови отпечатъци“ за съдебномедицински цели или ще се съхранява генетичен материал в така наречените „биобанки“ за изследователски цели. И не на последно място, въпросите на патентното право също могат да бъдат етично рискови: Могат ли изобщо да бъдат патентовани генетично модифицирани организми (като например нови култивирани растения или „моделни организми“ за научни изследвания), въпреки че те са живи същества, които не са обикновени продукти? Или в този случай, патентната защита трябва да бъде ограничавана единствено спрямо новостта на методите на генното инженерство? Преди всичко възниква и въпросът дали някои основни патенти за методи на генното инженерство не трябва да бъдат предоставени безплатно за всички, тъй като разработването им често е било подпомагано с публични средства. Щом е така в медицината, защо да не е така и в областта на възпроизводството? В крайна сметка по този въпрос могат да се произнесат само политиците. Накратко, областта на биоетиката или етично чувствителната ТО обхваща всички „етични, правни и социални последици“ (ЕПС), произтичащи от прилагането на биотехнологични процеси.
Целта на биоетиката или ТО не е да възпрепятства или дори да предотвратява нови биотехнологични разработки само защото са нови, а да служи като своеобразна „система за ранно предупреждение“, която своевременно обръща внимание на нежелани разработки или етично и социално опасни приложения на нови биотехнологични методи. Ето защо е важно биоетичните разсъждения да бъдат включвани в изследванията и разработването на нови биотехнологии от самото начало. По този начин не само се предотвратяват съмнителни от етична гледна точка разработки, но и се избягват ненужни разходи и се защитава обществената репутация на биотехнологиите.
Всъщност различните методи на генното инженерство на практика довеждат до революция в култивирането на нови „трансгенни“ породи растения и животни, както и до увеличаване на възможностите за разграждане на отпадъчни материали, които замърсяват околната среда, чрез използването на генетично модифицирани бактерии (генетично модифицирани организми). Тези методи разкриват и нови перспективи пред медицината: например в областта на генната терапия или генната диагностика, както и в производството на нови (персонализирани) лекарства в областта на фармакогеномиката или дори на някои фармацевтични съставки (като извличането на човешки инсулин от генетично модифицирани бактериални култури). И накрая, без генното инженерство не би било възможно и клонирането на животни, което също повдига редица въпроси, свързани с хуманната етика при животните, както и с безопасността при присаждането на „хуманизирани“ животински органи на хора, доколкото в случай на ксенотрансплантация опасни за човека болестотворни микроорганизми могат да преминат от животното донор към пациента. В допълнение към „редактирането на генома“, което позволява целенасочено вмъкване на нови гени, все по-голямо значение придобива и „синтетичната биология“, която позволява в даден организъм да се въведат напълно нови метаболитни пътища, за да се синтезират нови и в интерес на икономиката клетъчни продукти, или дори да се създадат напълно нови организми „отдолу нагоре“, поради което това често се нарича „принудително генно инженерство“.
По този начин съществените аспекти на ТО включват всички въпроси свързани със здравето на хората (потребители и бенефициенти) или опазването на околната среда; включва се и хуманното отношение към селскостопанските и дивите животни, ако те трябва да служат като донори на органи и да бъдат отглеждани в чисти помещения, които не са подходящи за вида. Освен това трябва да се зададе въпросът дали популациите на насекомите и другите същества няма да пострадат от засяването на генетично модифицирани растения. А конкретно медицинската и екологичната етика се занимават с всички аспекти, които засягат благосъстоянието както на човешките, така и на нечовешките живи същества, така че техните етични принципи и съображения да бъдат включени в решенията за медицинска и екологична политика, които от своя страна да бъдат отразени в правните разпоредби.
В този обучителен материал „Биоетика“ ще бъдат избирателно обсъдени поне някои от многото етични проблемни области, произтичащи от прилагането на биотехнологиите върху хората, растенията, животните и околната среда. Последващото изложение ще се съсредоточи върху въпросите на медицинската етика, а именно въпроси като: „Може ли освобождаването на ГМО или прилагането на генното инженерство в производството на храни да доведе до рискове за здравето на хората?“ Или: „Може ли използването на методите за генетично изследване да доведе до дискриминация на хората, тъй като констатациите за съществуващи генетични предразположения към заболявания водят до социално неравностойно положение на засегнатите лица?“ Или: „Възможно ли е редактирането на генома да доведе и до интервенции в човешката зародишна линия? И какви последици може да има това за потомството на пациентите или за човешкия „генофонд“?“ И накрая, ще бъде разгледан и аспекта за устойчивостта, когато се правят биотехнологични интервенции в околната среда, за да се осигури просъществуването на горите в случай на климатични промени (например чрез вмъкване на гени за устойчивост срещу определени вредители или за повишаване на устойчивостта към студ или суша). В случай на предприемане на такива мерки, които изглеждат смислени най-вече с оглед на изменението на климата, точно генното инженерство може да допринесе по много начини за просъществуването и също така за „генетична мелиорация“ на горските растения, така че въпросите спрямо екологичната етика тук се съчетават с тези за устойчивата защита на екологичните мрежи (биотопи и екосистеми).
Генно инженерство
Генното инженерство в селското стопанството: от „трансгенни“ до „геномно редактирани“ организми
Историята на „генното инженерство“ датира от началото на 70-те години на миналия век, когато изследователите за първи път успяват да създадат генетично модифицирани бактерии, като превръщат кръгови ДНК молекули, естествено срещащи се в бактерията Escherichia coli, така наречените „плазмиди“, в генни совалки, за да ги използват за въвеждане на определени наследствени характеристики в клетки-реципиенти, като например в клетките на дрождите. Днес подобни процедури са рутинни в лабораториите. Молекулярно-генетичните предпоставки за това са създадени през 50-те и 60-те години на миналия век, след като е разшифрована нуклеиновата структура на генетичния код, който е универсален за всички живи същества на Земята. Тази универсалност на генетичния код позволява пренасянето на гени от един вид в друг (процес, който често се случва и в самата природа). За да се извършат намеси в генетичния материал обаче е било необходимо ДНК да бъде разрязана на определени части с комплементарни краища, за да може след това да се пренареди в нова комбинация и прехвърли в новия организъм. За тази цел се използват т.нар. рестрикционни ендонуклеази, т.е. ензими, които срязват молекулите на ДНК в определени точки; впоследствие така създадените парчета ДНК се сглобяват отново с помощта на ензима „лигаза“. Въпреки това, не е толкова просто да се вмъкне по този начин нов ген на определено място в целевия геном и да се доведе до експресията му в клетката, т.е. да се предизвика синтезата на определени белтъци: трябва да имате късмет това да се случи спонтанно в клетката, докато едновременно „бомбардирате“ клетката с многобройни копия на новия ген – с надеждата, че поне едно от тях ще се вмъкне на правилното място.
През 1990 г. в Института „Макс Планк“ в Кьолн (Германия) е направен опит да се отгледат петунии, при които гените, отговорни за оцветяване на цветовете в червено са били унищожени от транспозон и вмъкване на допълнителен ген, което случващо се спонтанно, е изключително рядко. Изненадващо, след приключване на експеримента около 60 % от цветовете са с бяло-червена окраска. От една страна, този резултат поставя основите на растителната епигенетика, при която определени характеристики не се предават чрез мутация, а чрез временно метилиране на ДНК. От друга страна, обаче, той предизвика и критиците на генното инженерство, които смятат, че изненадващото откритие е показател за многобройните рискове от генното инженерство. Изследователите от Кьолн са използвали като генна совалка и Agrobacterium tumefaciens, за която вече е било известно, че може да предизвиква тумори при различни растения чрез трайно вмъкване на част от своя генетичен материал в растителните хромозоми. Оттогава насам много учени и потребители гледат с подозрение на генното инженерство: възможно е целенасоченото използване на такива генни совалки да доведе не само до непреднамерени вредни промени в целевите растения (например тумори), но и да стимулира растенията да произвеждат вещества, които са вредни, например, за насекомите, опрашващи цветята, а може би дори и за хората, когато консумират тези растения.
Въпреки това използването на генното инженерство несъмнено има значителни предимства за селското стопанство: културите могат да бъдат изменяни по такъв начин, че да стават резистентни към определени хербициди (като глифозат), така че препаратите да атакуват само генетично немодифицираните плевели в полето. Или друг пример: растенията да бъдат предпазени от насекоми вредители чрез въвеждане на гени от почвената бактерия Bacillus thuringiensis (Bt), които кодират определени токсини, правейки културите смъртоносни или нетолерантни. Това води до по-малка употреба на пестициди, а оттам и до намаляване на замърсяването на околната среда (напр. на подпочвените води). По този начин повече генно инженерство означава по-малко химия на полето, особено като се има предвид, че нормално отглежданите растения също произвеждат различни токсини, които могат да бъдат значително по-опасни. Растенията, на които са прехвърлени такива „токсични гени“, оттогава се наричат „Bt растения“ (като „Bt царевица“ или „Bt памук“). От голямо значение е и създаването на така наречения „златен ориз“, който има по-голямо съдържание на бета-каротин от конвенционално отглежданите сортове ориз, за да може да помогне в борбата с широко разпространения в Азия недостиг на витамин А и да предотврати слепотата. От етична и социална гледна точка е особено положително, че „златният ориз“ е достъпен без патент за всички потребители. Независимо от това, съпротивата срещу него засега е толкова силна, че той все още не е одобрен за пускане на пазара. От друга страна, други култури са станали устойчиви на суша или студ, или поне са по-толерантни, или са генетично модифицирани по такъв начин, че да дават по-високи добиви, което е важно за осигуряването на хранителни доставки в света – особено с оглед на изменението на климата.
Около 1996 г. започва търговската употреба на генетично модифицирани или трансгенни растения, като площта за отглеждане в световен мащаб се увеличава от година на година: през 2018 г. генетично модифицираните растения се отглеждат на почти 192 милиона хектара в света. По данни на организацията за агробиотехнологии ISAAA около 95% от тях са в САЩ, Бразилия, Аржентина, Канада и Индия. Най-голям дял от ГМ културите заемат трансгенната соя (96 млн. хектара), трансгенната царевица (59 млн. хектара), трансгенният памук (около 25 млн. хектара) и трансгенната рапица (около 10 млн. хектара). ГМ култури като картофи, папая или захарно цвекло играят незначителна роля. Трябва да се подчертае, че те се отглеждат не само от големите агрогрупи, но и от много дребни земеделски производители, които често стават зависими от компаниите за производство на генетично модифицирани семена. В същото време семената са направени стерилни от компаниите за генно инженерство, така че трябва да се купуват наново за всяка сеитба. Въпреки че това се обяснява с легитимния интерес на производителите на семена да реализират допълнителни печалби, за да амортизират високите разходи за разработване, то все пак е политически и етично съмнително, тъй като отслабва независимостта на дребните земеделски стопани: традиционната „фермерска провизия“ вече не се прилага, тъй като земеделските стопани са принудени да купуват все повече семена, докато преди те са можели да запазят част от реколтата за следващата сеитба и по този начин не са задлъжнявали толкова лесно в години на трудна реколта.
От правна гледна точка ситуацията в Европа е уредена по различен начин: Докато в Испания например се отглеждат „щадящи домати“, в Германия отглеждането на Bt царевица (MON810) се забранява през 2009 г. поради опасения за безопасността. Оттогава в Германия не могат да се отглеждат никакви генетично модифицирани растения. Това обаче противоречи на факта, че ЕС (а следователно и Германия) внася значително количество генетично модифицирани фуражи (основно от САЩ и Бразилия): например около 35 млн. тона генетично модифицирана соя. А произведените с нея храни, като месо или яйца, не трябва да бъдат етикетирани. Същото важи и за многобройни хранителни добавки, като аминокиселини или витамини, които също често се получават от генно модифицирани организми, тъй като производството им в повечето случаи е по-евтино и по-екологично. За потребителя обаче това не е разпознаваемо. Нещо повече, през октомври 2019 г. в Германия бяха одобрени 278 лекарства с 228 различни генетично произведени активни съставки (помислете само за човешкия инсулин, получен от определени бактериални култури, който не се произвежда в Германия, а може да бъде получен от чужбина, въпреки че процесът дори се основава на германски патент). Генетично модифицирани ензими се срещат и в много перилни препарати и текстилни продукти.
Въпреки това приемането на продуктите, произведени чрез генно инженерство, е много слабо в Германия. Отхвърлянето, което изразяват многобройни потребители, както и някои екологични сдружения, е в пряк контраст с постоянните положителни оценки на големите изследователски институции, които многократно изтъкват очевидната безвредност на тези продукти и на методите на генното инженерство, на които те се основават. Въпреки че в медиите винаги се появяват плашещи истории – например, че Bt царевицата е вредна за пеперудата монарх или може да причини рак при плъховете – всички тези „лоши новини“ досега са били емпирично опровергани. Възможно е да съществува известен остатъчен риск, но ползите от генното инженерство за селското стопанство са неоспорими. Например, в метапроучване от 2014 г., за което са оценени 1783 отделни проучвания, се стига до заключението, че няма доказателства за риск за здравето на хората и животните във връзка с ГМ растения (въпреки че би трябвало да се прави разграничение между храни и фуражи). Освен това милиарди животни са хранени с генетично модифицирани фуражи в продължение на много години, без никакви епидемиологични проучвания да са показали доказателства за рискове за здравето на животните.
Дискусията за възможните опасности от генното инженерство донякъде отшумя, откакто станаха достъпни почти революционните методи за така нареченото „редактиране на генома“, особено системата CRISPR/Cas, описана за първи път през 2012 г., която дори беше удостоена с Нобелова награда през 2020 г. Това е така, защото тези методи биха могли да се използват за вмъкване на нови гени в генома на организма-реципиент по персонализиран и целенасочен начин. Така за първи път се появява възможността за контролиран мутагенезис. Методът CRISPR/Cas се основава на естествен имунен механизъм на бактериите и археите: ако тези микроби бъдат нападнати от вируси, те интегрират РНК фрагменти от вирусния геном в собствената си ДНК. По този начин, по-късно могат да се борят по-бързо с вирусите, ако бъдат повторно атакувани. Благодарение на „познанията“ си за вирусния РНК фрагмент, микробите могат да срежат попадналата в тях вирусна РНК с помощта на ензима ендонуклеаза и по този начин да я направят безвредна. Растенията също използват този механизъм, за да направят вредните вируси или гъби неефективни. А сега той може да се използва и в генното инженерство за изрязване на гени, в която и да е точка от генома на клетката: системата CRISPR/Cas9 проследява целевата последователност на ДНК, която трябва да бъде променена, по много специфичен начин, така че там да се получи хромозомно двойно-верижно прекъсване, което след това се поправя от собствените репарационни системи на клетката. По време на тази репарация обаче могат да възникнат грешки, които да деактивират засегнатия ген (процес, който съответства на мутация), при което на организма могат да бъдат придадени и нови характеристики. По този начин геномът на даден организъм може да бъде „редактиран“ чрез специфично „изключване“ на определени гени, така че те повече да не могат да се транслират в протеини. Междувременно с помощта на CRISPR/Cas вече са модифицирани множество култури: например домати, соя, цитрусови плодове, царевица, ориз, пшеница и картофи, така че те са станали устойчиви на различни заболявания. А дървета, като тополата, също могат да се адаптират по-бързо към променящите се условия на околната среда чрез „редактиране на генома“.
Решаващият фактор е, че при тази процедура в генома на организма не се вмъква чужда ДНК, така че не се създават „трансгенни“ организми. В същото време такава не можете и да се намери в организма, тъй като генните промени са били само контролирано стимулирани отвън, но иначе са произведени от самия организъм. Въпреки че, някои изследователи и критици обичат да наричат „редактирането на генома“ „принудително генно инженерство“, в клетката не се въвежда никаква чужда „генна конструкция“, а се използва само естествен механизъм на мутагенеза, така че в този случай оценяването трябва да се извършва по различен начин както от технологична, така и от етична и правна гледна точка. Ето защо има голямо учудване и неразбиране, когато в решението си от 25 юли 2018 г. Съдът на Европейския съюз (СЕС) допуска и „целенасочената мутагенеза“ да попадне под строгите разпоредби на Закона за генното инженерство, което на практика означава, че редактирането на генома не може да се използва като метод за „прецизно размножаване“ в Европа. Докато конвенционалните методи за размножаване, които използват нецеленасочена мутагенеза, все още са пощадени от него. Макар да може да се твърди, че имаме много повече опит с конвенционално отглеждани растения, отколкото с генетично модифицирани растения, методите за размножаване, които не са генетично модифицирани, стават все по-сложни и усъвършенствани, така че предимството на опита и тук намалява и се налага по-внимателно вглеждане.
Докато това правно положение не бъде променено, редактирането на генома за земеделски и горски цели би могло да се извършва единствено извън Европа: например в Америка и Австралия, където властите са решили да премахнат регулацията за растения без чужда ДНК, така че в тези страни вече са редактирани редица растения. В САЩ например генно редактираната соя CalyxtTM High Oleic Soybean може да се продава като не съдържаща ГМО. Въпреки това се водят дебати относно риска от нежелани мутации в резултат на геномното редактиране, а именно така наречените „ефекти извън целта“. Въпреки че такива ефекти очевидно се проявяват рядко, различни проучвания все пак изискват допълнителни изследвания. Това трябва да се приветства от етична гледна точка, но в същото време трябва да се изрази съжаление, че растителните биотехнологии са толкова строго регулирани в Европа, че тя лесно може да загуби връзка с научните изследвания и икономическото развитие в тази област.
Ако се разгледа настоящата ситуация по – цялостно (също и по отношение на производството на трансгенни растения), силните правни изисквания, на които са подложени процесите и продуктите на генното инженерство в Европа, се оказват пресилени. От биоетична гледна точка следва, че забраната или мораториумът върху генното инженерство в селското стопанство почти не са оправдани, дори ако тази технология е все още толкова нова, че се препоръчва внимателно наблюдение. Също така, най-малкото, всички храни, които доказано съдържат компоненти на генното инженерство, трябва да продължат да подлежат на задължително етикетиране – но това е не толкова от съображения за безопасност, колкото за защита на автономията на потребителя, т.е. свободата на потребителя да избира между храни с или без генно инженерство. Освен това остава неразрешен въпросът за „патентоспособността на живота“ (на генетично модифицираните растения, но и, например, на „моделните животни“ за научни изследвания). Както и този за достъпа до нови генетично модифицирани сортове (чрез закупуване или лицензиране), ако концентрирането на „зеленото генно инженерство“ продължи да се увеличава, докато бива в ръцете на няколко агробизнеса. Защото всеки, който твърди, че мутациите, предизвикани с CRISPR-Cas, са по същество еквивалентни на мутациите, които възникват спонтанно в природата, следователно не би трябвало да изисква патентна защита за редактираните с CRISPR сортове, така че защитата на сортовете растения, която се прилага в Европа, всъщност би трябвало да е достатъчна.
И разбира се, изследванията на риска не трябва да се основават на факта, че в бъдеще няма да се проявят рискове за здравето или околната среда. В този контекст обаче осигуряването на безопасност не трябва да бъде само по отношение на генетично модифицираните сортове, но и на новите такива, произведени по конвенционален начин. Тъй като, и тук се използват методи (като ДНК-агресивни вещества), които могат да доведат до рискови мутации в много части на генома. Накратко, докато зеленото генно инженерство изглежда „свръхрегулирано“, което е свързано и с неговата идеологизация и някои фантазии на ужасите (по подобие на „Франкенщайн“), конвенционалното размножаване изглежда „недостатъчно регулирано“. Въпреки това всички рискове за безопасността могат да бъдат оценени адекватно само в реални условия. Поради това полевите опити трябва да се оценяват по коренно различен начин от опитите в лабораторни условия („в изолация“). Причината затова е, че само в „природата“ могат да възникнат екологични взаимодействия, които не могат да се проявят в лабораторията, тъй като на „полето“ действат множество компоненти (например почвени бактерии, летящи насекоми и климатични колебания), които не могат да бъдат реално взети предвид в лабораторни условия. Именно затова е важно първо да се провери екологичната съвместимост на ГМ видовете в реални условия (т.е. на определени опитни полета), преди те да бъдат широко използвани в селското стопанство. Следователно такива тестове трябва да се правят отново и отново за всяко ново ГМ растение (което и се случва). Разбира се, такива полеви опити също се провеждат, но усилията за получаване на разрешение са толкова големи, че де факто е равносилно на забрана в Европа.
Но дори тогава – доколкото е възможно – трябва да се предвиди възможността за възстановяване на освободените ГМ растения. Поради това разрешението за ГМ растения е оправдано само при контролирани условия, които обаче биха могли да бъдат по-малко строги в случая на геномно редактирани растения. В този случай, от една страна, се прилага а) принципът на предпазливостта, според който възможните рискове трябва да бъдат предварително оценени в полеви условия преди разрешаването на пазара, а от друга страна, б) принципът „замърсителят плаща“, според който лицето, което въвежда ГМ организми в околната среда, винаги може да бъде държано отговорно за техните здравни и екологични последици. И в случай че не може да се докаже, че настъпилите вреди не се дължат на приложените ГМ растения, операторът (производител или земеделски стопанин) трябва да плати за тези вреди. С други думи, не увредената страна или ищецът (като например природозащитна организация) трябва да може да идентифицира със сигурност причинителя на замърсяването, а ответникът трябва да докаже своята невинност, за да не носи отговорност. Тази отговорност се прилага например и в случай, че семената на генетично модифицираните растения са разпръснати на съседни полета с конвенционално или биологично отглеждане, но там са нежелани и замърсяват реколтата. Това прехвърляне на тежестта на доказване, разбира се, е по-скоро етично изискване за справедливост, отколкото вече действаща правна практика, така че тук (също и в Европа) все още има нужда от регулиране.
В случая с екологичните щет, не е достатъчно да се твърди, че мутациите така или иначе винаги се появяват в природата, поради което генетично модифицираните организми не биха били изключение. Този аргумент не важи, тъй като от етична гледна точка естествените генетични промени трябва да се оценяват по коренно различен начин от тези, които са създадени умишлено: тук става въпрос за странични ефекти от умишлени действия, а не за чисто причинно-следствени последици от случайни природни процеси. От друга страна, изискванията за доказване на екологичната безопасност на генетично модифицираните организми не трябва да бъдат по-високи от тези за конвенционалните методи на отглеждане, при които мутациите също се предизвикват с технически средства (например чрез йонизиращо лъчение) и впоследствие се селектират за тяхната приложимост. Традиционното развъждане дори работи „по-сляпо“ от зеленото генно инженерство (особено в случая на целенасочен мутагенезис чрез редактиране на генома), поради което трябва да се класифицира като по-несигурно от екологична и здравна гледна точка: защото никой не знае точно кои генни последователности, освен желаните, са били променени чрез метода на развъждане (така могат да се образуват и нови видове протеини, които имат токсично действие върху някои видове пеперуди например).
Освен това минималният остатъчен риск при прилагането на ГМ растения, който не може да бъде напълно изключен, не трябва да се използва като „убийствен аргумент“ срещу използването на генното инженерство в селското стопанство като цяло. Във всеки случай такъв остатъчен риск е напълно приемлив, ако балансът на интересите е в полза на по-голямата полза от ГМ растения. От друга страна, противниците на генното инженерство често твърдят, че не съществува такава „по-голяма полза“ и че с подходящи методи на биодинамично отглеждане могат да се постигнат поне толкова високи добиви със също толкова добро качество – което на свой ред се отрича от привържениците на генното инженерство. Нуждаем ли се изобщо от генно инженерство в селското стопанство, за да можем да осигурим храна за човечеството в дългосрочен план и по устойчив начин? Или това може да бъде осигурено и чрез „алтернативно земеделие“? Очевидно това е спорна точка, която вероятно ще продължи дълго време дискусията за „благословията или проклятието“ на генетично усъвършенстваното селско стопанство. Както и да е, ние като общество трябва да се запитаме дали потенциалните опасности, които могат да бъдат свързани с генното инженерство, са по-важни за нас от възможностите, от които се лишаваме, ако не използваме генното инженерство. Разбира се, крайната цел е да направим нашите земеделски системи възможно най-стабилни и устойчиви на климатичните промени – с каквито и да е средства. Със сигурност бихме могли да се справим без генно инженерство в селското стопанство, ако сме готови да използваме повече земя, което от своя страна би могло да се компенсира с консумация на по-малко месо. Следователно ние сами трябва да решим коя от възможните алтернативи да изберем: генното инженерство в никакъв случай не е „безалтернативно“. Ето защо също така би било погрешно да се твърди, че без генното инженерство човечеството би било изправено пред гладуване. От етична и политическа гледна точка ние имаме избор, но не можем да се надяваме на идеално решение.
От друга страна, съвсем различен – и също така етично важен – е въпросът как да се предотврати насилственото производство на ГМ продукти в световен мащаб (особено на ГМ семена), което в дългосрочен план да доведе до монополизиране на едрото земеделие и хранителната промишленост. Ето защо, освен конвенционалното земеделие, „биологичното земеделие“, което не използва никакво генно инженерство и е все по-популярно сред потребителите, трябва да бъде подкрепено от икономическата политика – дори само за да се запазят многобройните малки стопанства. Eдин от проблемите на генното инженерство, използвано в селското стопанство, е, че особено високодобивните и евтини генетично модифицирани растения биха могли да доминират на пазара до такава степен, т.е. да изместят до такава степен традиционните сортове растения, че богатството на наличните сортове да бъде прекомерно намалено (т.е. „генофондът“ да бъде обеднен) и по този начин да бъде ограничена и свободата на избор на потребителя – в противоречие с неговия интерес към разнообразието. Въпреки това генното инженерство вероятно ще ни е необходимо, за да подобрим ситуацията с храните в света като цяло и да намалим замърсяването на околната среда.
Биоетична перспектива: Биотехнологията в контекста на „генното инженерство“ е много ценен инструмент за по-добро използване на съществуващите биологични ресурси и за разработване на нови. Въпреки това, не трябва да обслужва само краткосрочни интереси, свързани с печалбата и допринасянето към частния икономически растеж, а преди всичко да служи за постигането на дългосрочни и ориентирани към устойчивост цели, за да се опази природата и да се осигури бъдещето на човечеството (които взаимно се допълват).
Генно инженерство за медицински цели: зародишна генна терапия, геномен анализ и фармакогеномика
Зародишна генна терапия
Първо, нека разгледаме възможността „редактирането на генома“ да се използва за зародишна генна терапия при хората. Досега единствено така наречената „соматична генна терапия“ за каузално лечение на моногенетични заболявания (като хемофилия, муковисцидоза или мускулни дистрофии) изглеждаше възможна и етично неоспорима, при условие че могат да се контролират проблемите с безопасността: например не трябва да се образуват тумори, тъй като всъщност се коригира само наследственият дефект, наличен в телесните клетки (например кръв или черен дроб). Генетичната терапия на зародишната линия, при която необратимо се променят репродуктивните клетки (яйцеклетка или сперматозоид), се считаше в целия свят за недопустима, тъй като поради широкото разпространение на въведените „терапевтични гени“ лесно можеше да се появят нови наследствени дефекти, които сега да се предадат на следващите поколения. С прецизните методи за „редактиране на генома“ обаче този риск изглежда контролируем prima vista. Генетичните интервенции могат да се извършват върху гамети или върху ранни ембриони. Чрез такива интервенции могат да се предизвикат не само прекъсвания в ДНК веригата в определени точки, но и да се преобразуват или заменят отделни нуклеинови бази (градивните елементи или букви на ДНК) – и това може да се направи по сравнително евтин начин. По този начин определени гени могат не само да бъдат деактивирани, но и нормално „мълчаливи“ гени могат да бъдат активирани, за да изпълняват онези услуги, които са били възпрепятствани поради наследствения дефект. Всъщност в случай на наследствени дефекти, които засягат по-големи части от организма (например целия черен дроб), е трудно или дори невъзможно да се достигне до всички телесни клетки, засегнати от наследствения дефект, така че целенасоченото модифициране на зародишните клетки трябва да се окаже „метод на избор“.
Оплодената яйцеклетка образува, така да се каже, първата тотипотентна стволова клетка, от която произлизат всички телесни клетки – колкото и различни да са те във функционално отношение: ако тя бъде успешно модифицирана, всички телесни клетки също ще бъдат съответно модифицирани, тъй като съдържат един и същ набор от хромозоми. Спектърът на „мишените“ за генна терапия в зародишна линия е много широк: освен класическите наследствени заболявания, могат да се лекуват и хронични инфекциозни заболявания като ХИВ/СПИН, както и да се подобрят имунотерапиите срещу рак. Терапевтичните възможности се предоставят по-специално за (a) да се предотврати предаването на моногенни наследствени болести при двойки, при които предимплантационната диагностика (PGD) за целите на селекцията на ембриони не е обещаваща (например в случай на мускулна дистрофия на Дюшен или болести на лизозомното съхранение), (б) за превенция на рисковете от заболявания, които могат да бъдат проследени до определени генни варианти (полиморфизми) (както в случая с рака на гърдата и яйчниците), или в) за лечение на безплодие, когато ембрионите вече не се репродуцират след ин витро оплождане (IVF) поради индивидуални генни дефекти. Понастоящем проектите, целящи подобряване (усилване) на определени характеристики чрез интервенции в зародишната линия, изглеждат много нереалистични: от една страна, молекулярно-генетичните механизми, лежащи в основата на сложни характеристики (като интелигентността), все още са до голяма степен неразбрани, а от друга страна, за това няма медицински показания, така че от биоетична и социално-етична гледна точка трябва да се зададе въпросът дали подобно „усилване“ изобщо е желателно и дали трябва да бъде разрешено.
Освен това е доказано, че „редактирането на генома“ досега не е било в състояние да постигне 100% надеждни промени – в крайна сметка винаги е имало нежелани ефекти извън целта, които водят до рискове от заболявания. Това отчасти се дължи на факта, че досега изследователите контролират само в ограничена степен собствените механизми за възстановяване на клетката, които действат на местата на прекъсване на ДНК, така че могат да възникнат непланирани вмъквания или изтривания на генетична информация. Междувременно обаче новата процедура на „първично редактиране“ поражда известни надежди, че този начин на контрол все пак би могъл да бъде успешен (но засега е тестван само в лабораторни условия).
От биоетична гледна точка на преден план излиза критиката спрямо намесата в зародишната линия, която може да наруши правото на самоопределение на все още нероденото потомство, което може дори да не желае тези „корекции“. Освен това възможно е то да бъде подложено на необосновани мерки за наблюдение, за да се гарантира безопасността на интервенцията, извършена върху неговия прародител. Съществуват и опасения, че подобна фундаментална намеса може да постави под въпрос някои основни предпоставки за човешкото съжителство, тъй като вече не е възможно да се приеме, че всички човешки същества са естествени. От друга страна, интервенциите по зародишната линия биха могли да помогнат на хората да реализират своята репродуктивна автономия, т.е. да вземат самостоятелни решения относно собствената си репродукция, например в случаите, когато интервенциите са единственият начин да се родят генетично свързани деца без наследствени заболявания. Освен това на обществено ниво може да възникне опасението, че те допринасят за установяването на нормативни идеи относно генетичния състав на човека, които водят до дискриминации на генетично модифицираните индивиди. И накрая, редица експерти се съмняват в принципната допустимост на интервенциите върху ембриони за изследователски цели или по клинични причини, тъй като такива интервенции биха нарушили безусловната защита на ембрионите.
Това стана ясно, когато през ноември 2018 г. китайски изследователски екип не само проведе експерименти с генни манипулации върху ембриони, но и имплантира тези ембриони в жена, която след това роди близнаци. Целта на тази операция е била децата да станат резистентни към вируса HI, като се имитира естествено възникнала мутация в определен ген (CCR5). Все още обаче не е ясно дали и до каква степен това е постигнато. В световен мащаб тази първа интервенция в зародишната линия чрез „редактиране на генома“ бе единодушно осъдена, тъй като е извършена без необходимите познания за безопасност и последици, и без да се вземат предвид приложимите медицински етични стандарти (които включват, например достатъчна информираност на изследваното лице при отчитане на други възможности за защита от ХИВ инфекция). Тримата отговорни изследователи са осъдени на затвор от китайския съд.
Вследствие на този инцидент се създават две международни научни комисии, наред с други, за да се изяснят, от една страна, условията, при които клиничното прилагане на интервенции по зародишна линия е оправдано, и от друга страна, да се проучи как може да се предприеме глобално регулиране на такива интервенции. Резултатът от тези обсъждания е изготвянето на „Доклад за консенсус“, в който се посочва, че понастоящем не са покрити критериите за ефикасни и надеждни геномни интервенции и че са необходими както допълнителни изследвания, така и широк обществен дебат по този въпрос. Що се отнася до изследванията в областта на зародишната генна терапия, основана на „редактиране на генома“, чрез тях биха могли да се появят нови възможности, по-специално в три области: (а) провеждане на скрининг на целия геном, с помощта на който може да се изследва функцията на гените и техните продукти по отношение на клетъчни и медицински значими процеси в различни тъкани; (б) създаване на модели на болести при животни и човешки клетки, като плурипотентни стволови клетки и органоподобни системи („органоиди“) също биха могли да се използват като модели; и (в) ин витро експерименти върху ранни ембриони с цел получаване на знания за ранното ембрионално развитие на човека. Страна като Германия обаче би могла да участва в такива експерименти само ако преди това бъде отменена забраната за експерименти с ембриони, за което отново е необходим широк обществен дебат.
Зародишната терапия с подпомагана с „редактиране на генома“ е все още в начален стадий. Непрекъснато се откриват нови методи: германски изследователски екип наскоро успя да „проектира“ определени ензими за рекомбиназа, специфични за последователността (SSR), с които може да се адаптира конкретен целеви регион в генома по такъв начин, че да се справи с практически всички генетични заболявания. И това е само началото. Ето защо задачите на биоетичната оценка на възможните рискове и социално-икономическите последици скоро няма да се изчерпат.
Изграждането на мнение, за което става дума тук, може да бъде придружено и насърчено от философски обоснована биоетика, но не и предварително утвърдено. Ако мнозинството от хората приемат експериментите със зародишна линия, тогава ще е необходимо да се настоява те да бъдат ясно регламентирани със закон и контролирани от компетентни институции. Това е необходимо не само за да се предотврати „разпространението“ и да се предпазят пациентите от прибързани клинични опити, но и за да не се дискредитират изследванията върху човешкия геном и да не се навреди на положителните им перспективи (както вече се случи до известна степен в резултат на споменатия по-горе китайски инцидент). По принцип срещу тенденцията за изкореняване на сериозни наследствени болести няма толкова възражения, колкото и срещу изкореняването на опасни инфекциозни микроорганизми (като едрата шарка например), но това не трябва да нарушава правата на личността, нито да засяга социалния мир, например като води до „генетична дискриминация“ на хора, лекувани с геном, или на техните потомци.
Анализ на генома
Анализът на генома е до известна степен другата страна на „генното инженерство“: защото тук то не се използва за конструктивно („инженерно“) модифициране на дадени организми (или дори – както в „синтетичната биология“ – се цели създаването на напълно нови организми), а – за разбиване на генни последователности, като например откриване на генетични полиморфизми или медицински значими наследствени дефекти. Особено важен е функционалният геномен анализ, който не само се стреми да опише структурата на цял геном или на определени генни сегменти, но и да изясни клетъчната или органичната функция на отделните гени и тяхното функционално взаимодействие. Целта е да определи приноса им за специфични метаболитни процеси или да обясни причините и протичането на специфични наследствени заболявания, или органични дисфункции. По този начин геномно-аналитичните методи са от значение както за селското стопанство (например чрез секвениране на гените на диворастящи растения, представляващи интерес за култивационни цели), така и за хуманната медицина. Било то при изясняване на моно- или полигенетични наклонности, които могат да предизвикат определени заболявания или например при разработването на ваксини, които се използват за лечение на болести. В случая на ваксините, тези методи предоставят информация за генните структури на патогени като вируси или бактерии, което може да бъде отправна точка за медицински интервенции (например компанията Pfizer-Biontec не би могла да разработи своята РНК ваксина без секвениране на гените на вируса Corona).
Макар че геномният анализ за изясняване на бактериални, растителни и животински геноми може да бъде класифициран като безвреден и дори изключително полезен, в случай на прилагането му към човешки геном възникват някои етични въпроси – особено ако геномният анализ се отнася до конкретно лице, така че личните му права биха били нарушени.
Негативните и позитивните очаквания вълнуват както учените, така и широката общественост. Опасенията могат да се обобщят със загрижеността за „прозрачното човешко същество“ и „човешкото същество, направено по мярка“. Надеждите са насочени към натрупване на знания както по отношение на човешката родова природа, така и по отношение на конституиращите фактори на човешката индивидуалност. Като проект с дълбоко значение за човешкото самопознание и с далечни възможности за приложение, анализът на генома се свързва с множество, преди всичко, възможности в областта на медицинската диагностика, профилактиката и терапията. За разлика от други широкомащабни научни проекти изследването на генома беше подложено на критично осмисляне на възможните последици от него на много ранен етап, особено от страна на участващите в него учени. Правят опити да се създаде мрежа и да се повиши ефективността на геномните проекти, като в същото време се стремят към справяне с етичните въпроси и тяхното изясняване. Най-важните принципи, които играят роля тук, са защитата на неприкосновеността на личността, самоопределението и свободата на научните изследвания (UNESCO 1996; Council of Europe 1996). Всички те се основават на зачитането на човешкото достойнство. Въпреки това степента, в която конкретните норми могат да бъдат оправдани с човешкото достойнство, е спорна както в етиката, така и в съдебната практика. Проучването на молекулярната структура на генетичния код се очаква да предостави възможности за целенасочена намеса. Въпреки взаимосвързаността на фундаменталните знания и практическото приложение, при етичния анализ ще трябва да се прави разлика между оценката на геномния анализ като проект за фундаментални изследвания и произтичащите от него възможности за действие, по отношение на индивидуалната диагностика, от една страна, и възможностите за интервенция, от друга.
Терминът „геном“ се отнася до съвкупността от генетичната информация на даден индивид или вид. Геномният анализ е изследване на първичната структура (ДНК последователността) на генома. В рамките на международния геномен проект, координиран от Организацията за човешкия геном (HUGO), целта не е да се състави ДНК последователност на един индивид, а по-скоро да се състави канонична човешка ДНК последователност от много отделни индивиди. Още през 60-те и 70-те години на миналия век обсъждането на етичните, правните и социалните въпроси в приложната човешка генетика се фокусира върху новоразработените възможности за провеждане на скрининг за генетични характеристики на цялата популация. Днес тази тема е повече от всякога във фокуса на споровете, тъй като геномният проект непрекъснато увеличава потенциала на тази приложна област. Нека сега да разгледаме някои аспекти на геномния анализ, които са особено интересни от етична гледна точка.
(а) Генетичен скрининг
Под „генетичен скрининг“ се разбира търсенето на генотипове (генетични предразположения) в популация без симптоми, които водят до повишен риск от генетични заболявания у техните носители или тяхното потомство. Генетичният скрининг е едно от онези изследвания, при които лекарите не чакат хората да дойдат при тях по собствено желание поради настоящи или опасяващи се от бъдещи заболявания, а по-скоро здравната служба се обръща активно към населението по собствено желание. Програмите за генетичен скрининг, които по съображения за разходи и ползи имат за цел да се намесят в репродуктивната свобода на индивидите в рамките на социална цел, трябва да се разглеждат като евгенично мотивирани и следователно да бъдат отхвърлени.
Генетичният скрининг намира своето етично и здравно-икономическо оправдание в планираната превенция на болести в цялата популация. Ако развитието на дадено заболяване се предотвратява с подходящи средства поради ранно познаване на рисковете, това се нарича „първична профилактика“. Класически пример за това е ваксинацията срещу инфекциозно заболяване. За първична превенция се говори и когато се отстраняват основните причини за заболявания, които се развиват многофакторно: програма, която помага на човека да откаже цигарите, служи за първична превенция на рака на белия дроб и коронарната болест на сърцето.
Медицинските ползи от скрининга се компенсират от риска от социална дискриминация срещу носителите на генетични заболявания. Този риск е особено актуален в застрахователната индустрия и на работното място. За разлика от чисто медицинския контекст, генетичният скрининг на притежателите на полици вече няма да се извършва предимно в тяхна полза, а по-скоро в полза на застрахователната компания или на общността на всички притежатели на полици. Застрахователните компании може би ще искат да избегнат опасността от антиселекция чрез генетичен скрининг. Тестът за СПИН при кандидатстване за застраховка, който вече е често срещан, би могъл да послужи като прецедент. Свързаните с работата тестове за наемане на работа също обикновено имат две страни. От една страна, те биха могли да се използват за откриване на условия, които поставят някои кандидати за определени работни места в по-голям риск от други. В такъв случай изложените на риск лица биха били защитени от заболяване, като не бъдат наети на работа, но от друга страна, те биха имали недостатъка да не си намерят работа.
Ранният геномен анализ е разрешен въз основа на медицински показания със съгласието на родителите или настойниците. Показани са всички лечими заболявания и тези, които могат да станат лечими в хода на живота на детето. С напредването на изследванията на човешкия геном ДНК анализът дава възможност за цялостен скрининг на новородените, т.е. за откриване на заболявания, които не могат да бъдат лекувани. Откриването на такива заболявания обаче противоречи на целта на изследването, която е да се предотврати сериозно увреждане на здравето чрез лечение веднага след раждането, и поради това следва да бъде отхвърлено. Ако детето е пораснало и иска да бъде информирано за резултата от ранния анализ на генома му, за това е необходимо неговото съгласие.
(б) Картографиране и секвениране
Според преобладаващото мнение определянето на точната структура на генома само по себе си не е цел, която създава етични проблеми. Една от основните характеристики на човешките същества е, че те се стремят към познание (Аристотел), а това за самия себе си заема важно място. Ето защо по отношение на изследванията на човешкия геном принципът за свобода на изследванията ще има предимство пред присъдата срещу теоретичното любопитство. Възможните проблематични последици, свързани с анализа на генома, не оправдават предотвратяването или възпрепятстването на изследванията. Следователно въпросът дали проектът за картографиране и секвениране на човешкия геном е етично забранен, разрешен или необходим, се договаря най-вече в рамките дали е оправдан, или има необходимост от публично финансиране. Основният спорен момент е дали пълното секвениране на генома („тотално секвениране“) има смисъл от гледна точка на изследователската политика, или трябва да се ограничим до онези части от генома, които носят генетична информация според сегашното състояние на знанията ни.
(в) Генетичен състав на индивида и генетично изследване
Анализът на генома не само дава представа за устройството на вида, но и е основа за разбиране на индивидуалните му характеристики. Обикновено се отдава голямо значение на оформянето на индивидуалността чрез генетичния състав. Не бива обаче да се надценява и прогностичната стойност на знанията за тази даденост. Гените предоставят информация, но не и окончателен модел на живота; само няколко черти са ясно и неизменно фиксирани. Фенотипното разгръщане на индивида се осъществява като исторически процес в конфронтация със средата. Следователно опасенията за детерминизъм на живота са неоснователни. Независимо от това познаването на генетичните заложби дава възможност за прогнозиране на наследствени болести и познаване на съществуващите индивидуални рискове за здравето. Това знание е проблематично, тъй като може да породи страх от собственото бъдеще – било то защото болестта е фатално предстояща или защото работата с вероятностите затруднява планирането на живота. Освен това достъпът на други хора до тези знания може да означава недостатъци или опасности за индивида. Знанието за предразположеност, която не е свързана с болестта („нормални характеристики“), също поставя нови проблеми, свързани с работата с прогностични знания и защитата на личните данни. Ето защо събирането на сведения за генетичния състав на индивида изисква своя собствена обосновка. В този контекст се прави позоваване на правото на самостоятелно боравене с генетична информация, което е част от свободното развитие на личността. То се изразява както в правото да се знае, така и в правото да не се знае. Следователно, освен в няколко изключителни случая, изследването е разрешено само с предварителното съгласие на съответното лице.
(г) Защита на данните
Защитата на данните най-често се обосновава от етиката с правото на информационно самоопределение. Специалната защита на генетичната информация произтича от предполагаемата близост между човека и генома. Въпреки това генетичните знания не могат да бъдат причислени към неограничената собственост на лицето. От една страна, се твърди, че информацията има характер на обмен. По-важно изглежда позоваването на законните интереси на трети страни. Генетичното изследване на заподозрени лица, разпоредено от съда с цел установяване на тяхната самоличност, и генетичното определяне на бащинство в контекста на съдебно дело са безспорни. И в двата случая от етична и правна гледна точка е необходимо да се избягва претоварването с информация.
Далеч по-проблематичен е въпросът дали застрахователните дружества имат законен интерес да получават информация за генетичните наклонности на застрахованите лица, за да я използват при определянето на риска. Конвенцията на Съвета на Европа за правата на човека в областта на биомедицината предвижда в това отношение, както и по отношение на областта на пазара на труда, че прогностичните генетични тестове, извършвани с цел прогнозиране на заболявания или определяне на предразположеност към такива, могат да се използват само за здравни или свързани със здравето научноизследователски цели (Съвет на Европа 1996 г., чл. 12). В допълнение към понятието за предразположение към заболяване трябва да се изясни и как в бъдеще ще се оценяват самоопределението на индивида и социалният му интерес от превенция. Най-често се изисква да се дава съгласие за генетично изследване, както и за колективен генетичен скрининг, когато той не може да бъде формално предпоставен. Във всеки случай скринингът трябва да се извършва само за заболявания, които могат да бъдат лекувани или за които са възможни превантивни мерки. Съмнително е дали този принцип е приложим и за генетичните изследвания в пренаталната фаза, когато съществува възможност за аборт. Въпреки че абортът на увреден плод е оправдан от германското законодателство само с физическото и психологическото натоварване на майката, не може да се изключи опасността от евгенични тенденции. Скринингът на хетерозиготи се поставя под въпрос и по отношение на нетерапевтични заболявания. В допълнение към възможността за прекъсване на бременността съществува и възможността за въздържане от създаване на потомство, както и възможността за избор на партньор с оглед на генетичния носител. Както при пренаталната диагностика, и тук трябва да се изисква доброволност на изследването.
(д) Терапевтична употреба
Подходящата етична оценка на геномния анализ трябва да вземе предвид възможностите за терапевтично приложение. Въпреки всички трудности, това е обоснованието за всички изследователски усилия. Критиката към геномния анализ се основава основно и на опасението, че човешките същества могат да бъдат лишени от своята естествена детерминация и да бъдат подчинени на променящи се социални цели или на съмнителни родителски предпочитания. Трудността на една адекватна оценка се състои в многото въпроси без отговор относно произтичащите от това конкретни рискове и възможности. Открит е и въпросът по какъв начин проектът за геномен анализ ще се отрази на разбирането ни за болестите и здравето, и до каква степен съществува опасност от идентифициране на двете с оглед на връзката между генетичната предразположеност и болестите. Появяващите се възможности за намеса трябва да бъдат преценявани по етично диференциран начин. Трябва да се прави разграничение между хирургичните интервенции, соматичната генна терапия, терапията на зародишната линия и интервенциите, които не са свързани с болести („подобряващо генно инженерство“).
Фармакогеномика
По-нататък и в заключение ще бъде представена фармакогеномиката, която може да се разглежда като специално приложение на геномно-аналитичните или генно-диагностичните изходи и чиито потенциални ползи ясно надвишават възможните опасности или недостатъци.
В продължение на много години фармацевтичната индустрия обръща все по-голямо внимание на възможностите за ДНК диагностика. Това се отразява в нейната силна отдаденост към функционалното изясняване на човешкия геном. Всъщност, без да бъде диагностично изяснена генетичната основа на синтеза на протеини не би имало генетично производство на биофармацевтични продукти. Често само когато е известна последователността на гена, могат да бъдат изведени съответстващите белтъчни домейни и свързаните с тях функции. Генетичното секвениране и клониране на специфичния сегмент на нуклеиновата киселина, който кодира специфичен – терапевтично интересен – генен продукт (ензим или структурен протеин) в генома на живия организъм, е предпоставка да се даде възможност на промишлено използваеми чужди организми (като бактерии) да експресират точно този желан генен продукт в достатъчно количество и висока чистота чрез подходящи техники за трансфер на гени. -Това прави възможно получаването на високоспецифични и високоефективни активни вещества чрез генно инженерство: помислете например за фактора на кръвосъсирване VIII, хормона еритропоетин, човешкия инсулин или някои интерлевкини и растежни фактори като G-CSF. По този начин ДНК диагностиката в смисъла за изясняване на структурата, функцията и регулацията на гените се превръща във важен инструмент в модерната биофармацевтика.
Ето защо още от началото на 90-те години на ХХ век в биотехнологичната индустрия се появява нов сегмент, който се нарича сектор „геномика“ и в известен смисъл може да се разглежда като икономическо продължение на международния „проект за човешкия геном“. Компаниите от този сектор (например Genset във Франция и Myriad Genetics в САЩ) се занимават с откриването, секвенирането, клонирането и функционалното изясняване на икономически – особено фармацевтично – интересни човешки генни последователности, но също и на микроорганизми, които могат да служат като „мишени“ за разработването на нови фармацевтични продукти. На първо място е важно да се осигурят патенти за генни последователности, които изглеждат ценни от търговска гледна точка: пример за това е откриването на гени за рак на гърдата, въз основа на които са разработени и вече се предлагат на пазара различни генетични тестове.
Във връзка с огромното разнообразие на генофонда в рамките на населението на дадена страна, – три конкретни въпроса все повече привличат интереса на фармаколозите, токсиколозите и генетичните епидемиолози:
- До каква степен генетичните особености участват в развитието на сложни заболявания (напр. рак)?
- Съществуват ли генетични причини, поради които различните пациенти реагират по различен начин на едни и същи лекарства, т.е. понякога реагират повече, понякога по-малко на тези лекарства или страдат от странични ефекти?
- Каква роля играят генетичните фактори за различната чувствителност или устойчивост към замърсители на околната среда?
Много експерти са сигурни, че откриването на някои генетични варианти, т.нар. SNP („еднонуклеидни полиморфизми“), които са от значение за фармакокинетиката и фармакодинамиката, ще промени значително начина, по който се разработват и разпространяват много лекарства. За разлика от традиционната стратегия „едно лекарство за всички“, фармакогеномиката се очаква да доведе до разработването на по-специфични лекарства въз основа на по-задълбочено разбиране на връзката между генетичната променливост и различните резултати от лечението. С помощта на т.нар. фармакогеномика, за пръв път е възможно да се разбере защо различните пациенти реагират, понякога съществено различно, на едно и също лекарство. Същевременно бъдещото генотипизиране на пациентите би трябвало да даде възможност за предвиждане на индивидуалният ефект на прилаганото лекарство и да се стратифицира популацията на пациентите на субпопулации по такъв начин, че да гарантира оптимално лечение. Целта е да се насочи или дозира всяко лекарство, така че да е подходящо за генетичните характеристики на пациента – например по отношение на това как метаболизира лекарството или кой генетичен дефект от няколкото възможни трябва да се „компенсира“.
В известен смисъл фармакогеномиката е синтез на функционалната геномика и молекулярната фармакология. Тя не се занимава с търсенето на гени или генни мутации, които са (частично) отговорни за появата на определено заболяване, а се опитва да идентифицира потенциални мишени (протеини) за лекарства и да изследва индивидуалните вариации на кодиращите гени. Това има за цел да се идентифицират популации, които имат особена полза от определено лекарство.
Единичните нуклетоидни полиморфизми (ЕНП) са разпространени в целия човешки геном. Дори ако около 99,9 % от приблизително 3 милиарда нуклеотидни двойки на човешкия геном съвпадат при всички хора, останалата – „променлива“ – част от около 0,1 % не трябва да се подценява нито по размер, нито по медицинско значение: един ЕНП на всеки 1000 бази все още води до около 150 000 ЕНП, които трябва да бъдат идентифицирани. ЕНП са една от причините за появата на генетични полиморфизми, които от своя страна водят до появата на ензими с частично намалена, частично липсваща активност, понякога дори „безсмислени протеини“. С помощта на картите на ЕНП могат да бъдат идентифицирани различни модели на ЕНП, характерни за различните групи пациенти, така че да бъдат възможни определени заключения за генетичните профили, които са в основата на различните чувствителности и лекарствени реакции. С оглед на няколкото хиляди предполагаеми транспортни протеини само, много от които са значими за поглъщането, разпределението и отделянето на лекарствата, още в близкото бъдеще може да се очаква истински поток от нови фармакогенетично значими транспортни полиморфизми. Същото се отнася и за изясняването на рецепторните полиморфизми, които променят структурата и функцията на собствените лекарствени мишени на организма.
Различните генни варианти са отговорни за това колко добре, например, лекарството правастатин намалява нивата на холестерола, прокаинамидът помага при сърдечни аритмии или албутеролът действа при пациенти с астма. Статистически погледнато, почти всеки четвърти пациент реагира особено силно на определени лекарства, така че би било желателно да се прилага индивидуално съобразена дозировка. По този начин фармакогеномиката може да допринесе значително за „персонализирането“ на медицинската терапия. Очаква се в близко бъдеще все повече лекарства да се предлагат на пазара в комбинация с тестови комплекти за диференцирано генотипиране на пациентите. Ако е вярно, че до 85 % от реакцията на индивида към дадено лекарство се определя от генетичния му състав, то разработването на комплекти за тестване на ЕНП може да има значително въздействие върху фармацевтичния пазар и практиките за предписване на лекарства. Подобни тестови комплекти не са предназначени за определяне на заболяването, а за предвиждане на терапевтичния успех на дадено лекарство: те определят как пациентът с определени генетични характеристики ще реагира на лекарството и какъв ще бъде вероятният ход на заболяването.
Много от медицинските предимства на фармакогеномиката са очевидни:
– пациентите, които са чувствителни към страничните ефекти на лекарствата, могат бързо да бъдат идентифицирани и подбрани;
– скъпоструващото наблюдение на пациентите по отношение на възможните токсични ефекти на прилаганите лекарства може да бъде значително намалено;
– още от самото начало се постига висока и икономична ефективност на терапията, особено след като оптималното вещество в оптималната му доза може да бъде намерено бързо;
– намаляване на броя на посещенията при лекаря;
– разходите, произтичащи от предписването на неефективни лекарства (както и от лечението на причинените от тях странични ефекти), могат да бъдат избегнати;
– лечението на пациентите може да бъде по-безопасно, по-ефективно и по-поносимо, отколкото преди, ако е индивидуализирано и адаптирано към риска;
– намаляване на тежестта върху пациентите, участващи в клинични изпитвания, и подобряване на вероятността за успех на изследваните лекарства.
Пълното значение на фармакогеномиката обаче става ясно едва когато се разгледат някои специфични области на приложение, като например:
– лечението на инфекции: бързото генотипизиране на вируси (спомнете си за хепатит или СПИН) или бактерии позволява на лекаря да избере най-обещаващата индивидуална терапия във всеки отделен случай (което е особено важно, ако резистентните щамове на патогените трябва да бъдат открити своевременно у пациента);
– терапевтични или превантивни мерки в онкологията: тук геномният анализ позволява да се открие резистентността на пациента към определени химиотерапевтични средства (като цитостатици) или да се диагностицират рано първични тумори, или (микро)метастази чрез откриване на туморни маркери, мутации на p53 и др;
– диференциална диагноза на сложни клинични картини със симптоми: полигенетични заболявания като болестта на Алцхаймер, шизофренията или хипертонията се основават на много различни молекулярни механизми, които изискват съответно различни методи на лечение.
Като цяло откритията на фармакогеномиката биха могли да бъдат от голямо значение за множество лекарства, които на свой ред се отнасят до широк терапевтичен спектър: от терапията на рака до лечението на сърдечносъдови и нервно-психични заболявания и борбата с инфекциите.
Фармакогеномният подход обаче поражда и етични и правни проблеми по отношение на обработката на инкриминирана генетична информация и защитата на данните. Един от важните моменти е запазването на конфиденциалността при работа с получената генетична информация. Възможно е също така пациентите, за които има вероятност да бъдат трудни за лечение поради извършения от тях фармакогенетичен тест, да трябва да плащат по-високи здравноосигурителни вноски. Също така би могло да бъде психологически трудно за фармакогенетично тестваното лице и неговите роднини, ако тестът покаже, че има и други рискове от заболявания, които може да са нелечими.
Биоетиката в околната среда (Природа)
Въведение
Етиката на околната среда представлява подобласт на биоетиката. Тя се занимава с всички аспекти на човешката намеса в природата или, както може да се каже, в „социално-екологичните системи“, като разглежда и оценява сложните взаимовръзки между природната среда, от една страна, и социалните човешки системи, от друга. В този контекст техническата намеса на човека при разработването на ценни ресурси (като рудни находища, енергийни източници и вода), при използването на земята в селското и горското стопанство и при изграждането на инфраструктура от селища и пътища е от особено значение. Въздействието на човека върху околната среда, особено с помощта на биотехнологични методи, все още е сравнително малко. В хода на все по-широкото навлизане на биотехнологиите в селското стопанство, например чрез засяването на генетично модифицирани растителни семена, въздействието на биотехнологиите върху природата става все по-забележимо. За да можем да оценим тези ефекти от биоетична гледна точка, е необходимо да сме наясно със значението на природата за социалния живот. Какво изобщо е природата? И какво е нашето отношение към нея? И накрая, кое в природата си струва да бъде запазено и защитено? И защо? Дали въпросите на етиката не се ограничават само до човешката сфера, или някои феномени на природата – като животни, растения и биотопи – също имат вътрешна етична стойност, която трябва да бъде уважавана от хората?
Ето защо тази LО ще разглежда всички въпроси, свързани с присъщата ценност на природата, и по този начин ще се отнася и до всички въпроси, които възникват във връзка с човешкото поведение спрямо природата, като се обръща специално внимание на (био)технологичните интервенции.
Предметът на екологичната етика е анализът на условията, структурите и процесите, които позволяват на човека и обществото да се справят с поддържащата ги природна мрежа по начин, който е отговорен за бъдещето в контекста на практическия разум. Интензивната дискусия от 1970 г. насам за границите на техническо-индустриалната парадигма на напредъка вкара в общественото съзнание неопровержимостта на подобно начинание. Многобройни социогенни потенциални опасности застрашават както естествените условия на живот на хората, така и независимите досега от тях природни екосистеми. По този начин е достигнат етап от социалната история, в който възниква въпросът за самоограничаването на техническо-индустриалната цивилизация, както и задачата за предефиниране на стандартите за отговорност, безопасност, ограничаване на щетите и налагане на последиците от щетите, постигнати досега по отношение на потенциалите за екологична опасност. Успехът на тези усилия зависи от това дали динамиката на производствените сили, отключени в съвремието, може да бъде използвана по начин, който да доведе до неразрушителни отношения между обществото и природата.
Бъдещата жизнеспособност на техническо-индустриалната цивилизация може да бъде гарантирана само ако се спазват правилата, които самата природа предписва. Това включва преди всичко цялостната взаимосвързаност на всички структури и процеси в социалния жизнен свят на човека и неговата природна среда. Етичната дискусия по екологичния проблем също трябва методично да съответства на тази обвързаност, като преминава през различни етапи на размисъл, които се намират във връзка помежду си под формата на постепенно допълване и взаимни предпоставки:
а) Реконструкция на социалните отношения в природата:
Съвременните общества са принудени да достигнат до възприемане и описание на природата, което е неразделна част от тяхното самовъзприемане и самоописание. Необходима е теория на природата, която да позволи тя да бъде разбрана като социално-културно съвместно създадена. В тази „социализирана природа“ след това трябва да се разкрият обективните предпоставки на една социална практика, която в същото време следва рационално направляван път на социална еволюция.
б) Обосноваване на социално-екологичен морален принцип:
Етичната нормативност на регулативните структури в отношенията на обществото с природата трябва да се докаже чрез позоваване на общоразбираеми морални принципи – принципи на разума. При това обаче трябва да се прилага емпирично-аналитичен подход, за да се запази връзката на екологичните етични разсъждения със спецификата на техния предмет.
в) Прилагане на етичните принципи в околната среда:
Структурата и приложението на екологичната етика трябва да са съвместими със стандартите за правдоподобност и с оперативните условия за съществуване на сложните общества. Действията, ценностите и нормите, които трябва да се реализират от всички членове на едно общество, могат да бъдат постигнати единствено от процедури, чрез които всички участници разумно да класифицират нещо като общожелателно и да се ангажират с определени параметри на поведение. Особено значение за операционализирането на екологичните етични параметри (например устойчивост, индивидуална и социална съвместимост) се свързва с установяването на правила и процеси за оценка на благата, оценка на въздействията и оценка на риска от технически интервенции в природата.
Природата съществува само като еволюционна променлива. Тя не представлява статичен ред, който е фиксиран веднъж завинаги, а се предопределя от все нови и нови импулси и промени в развитието. Това, което от една страна се представя като „природно равновесие“, е резултат от конфликтни еволюционни процеси. А това, което, от друга страна, все още изглежда като продукт на естествената еволюция, всъщност отдавна се е превърнало в част от „социализираната“ природа. В техническо-индустриалните общества за първи път е възможно да се влияе върху биологичната еволюция чрез целенасочена намеса в генетичния код, като по този начин се обръщат първоначалните зависимости между социокултурната и генетично-биологичната еволюция. Природата все по-малко е нещо, което съществува само по себе си, а в познавателно и практическо отношение все повече е резултат от достъпа до себе си, т.е. тя е културно съустановена. Културата, от своя страна, е част от природата, която тя съ-създава. По този начин биологично-физическата среда (биосфера) вече не представлява външна страна на социалния жизнен свят (социосфера).
Решаващият въпрос е по-скоро при какви условия практическият разум е длъжен да признае природата като норма за формиране на общоприетото. В този контекст вече не е възможно да се позоваваме на метафизично конституирана природа и да търсим неизбежните условия на човешкото съжителство отвъд историята и емпириката. По-скоро етическият и политическият дискурс трябва да бъде разширен до онези моменти на недостъпност, недостижимост и безотговорност, които поставят социалното действие под етическа претенция в рамките на социализираната природа. Това вече показва правото и границите на физиоцентричния и патоцентричния подход към екологичната етика. И двата обръщат внимание на един решаващ дефицит на традиционния „антропоцентричен“ морал. Той единствено позволяваше на човешкия вид претенцията никога да не бъде третиран само като средство, а и като самоцел. Няма съмнение, че стойността на природата не се изчерпва, в следствие на използваемостта на хората. Но естетическото, мистичното или онтологичното качество, претендирано за природата като такава, никога не може да бъде отделено от връзката ѝ със специфичните форми на опит и възприятие на човешкия субект.
Фактът, че хората са част от природата и подобно на животните и растенията са включени в система от екологични зависимости, не премахва разликите между природните същества способни на самосъзнание и размисъл върху това съзнание и тезди без такива способности. Физиоцентричните и биоцентричните подходи, които пренебрегват всички характеристики с изключение на организмо-биологичните аспекти, не отдават дължимото на това обстоятелство. Но именно човешката способност за разсъждение е тази, която конституира етиката. Етическият разум на човека трябва да вземе решение за нормите, които позволяват на човешкия живот да успее да разпознае своя естествен регулатор, вместо това да се очаква от каноните заложени в природата. Самият човек е природа, неговата морална цялост е зависима от целостта на физическата му такава.
В този контекст една етика, която се стреми да осигури личностно-социалното съществуване на човека, не го прави нечовечен, нито пък принизява природата до обикновен склад за суровини. Целостта на човешкия живот зависи от природата, чиято цялост пък в днешни дни зависи от човека. Запазването на ресурсите и отговорността за бъдещето, зачитането на присъщата стойност на природата, изискването за съпричастност към страдащите живи същества, със сигурност са понятия, които са съвместими с такъв „антропорелационен“ подход. Що се отнася до формирането и социалното прилагане на екологичната етика, стременето към капацитета на природата, трябва да се конкретизира въз основа на допълнителни критерии за оценка на индивидуалната или социалната, и екологичната съвместимост на социално-икономическите цели и мерки. Когато последиците от човешката дейност не стават контрапродуктивни в границите на допустимия предел на природата и нейните екосистеми, те могат да се считат за „екологично съвместими“.
Изискванията за екологично и социално съвместими действия не могат да се обсъждат самостоятелно. В по-тесен смисъл, мерките, които служат за модернизация на етичните принципи, трябва да бъдат класифицирани като „индивидуално“ или „социално съвместими“: социална защита на личната свобода, премахване на насилието и експлоатацията, установяване на социална справедливост и международна солидарност. В постулата за социална съвместимост е включена както отговорността за жизнените възможности и права на настоящите и бъдещите поколения, така и задачата да се обърне внимание на „естествените“ условия, за осъществяване на тези цели.
Дали една екологична етика в крайна сметка може да бъде поведенчески ориентирана, се оценява по това дали тя може да осигури необходимия баланс, при конкретни проблеми – като например, при вземането на решения, които се характеризират с конкуренция и конфликт на интереси, ценностни убеждения и т.н. Такива ситуации непрекъснато се увеличават в сложните общества. Ако се поставят различни цели на действие и трябва да се приемат негативни странични ефекти или рискове, е необходима специална процедура за оценяване(претегляне) на благата и злините. Социалната значимост на екологичната етика зависи основно от това дали тя може да предложи подходящи правила за такава процедура, които са съвместими с основните социално-екологични принципи, изложени по-горе.
Успешното социално прилагане на етичните норми в околната среда до голяма степен зависи от това дали те са включени в политико-икономическата уредба на дадено общество. Тя трябва да бъде проектирана по такъв начин, че когато е възможно, екологичните етични изисквания да не се налагат срещу функционалната логика на икономиката, а да могат да бъдат трансформирани в нея. Използването на етични аргументи за призив към екологично чиста икономика има смисъл само ако се спазват изискваните поведенчески максими. Следователно на икономическите субекти трябва да се предлагат стимули за действие, които са съобразени с конкуренцията и пазара. Това най-вероятно ще бъде възможно чрез подходяща организация на икономическата система, при която изчисляването на печалбата на конкуриращите се предприятия да бъде повлияно по такъв начин, че за всички да бъде икономически „изгодно“ да спазват екологичносъобразените правилата. Икономиката и технологията могат да постигнат екологично и социално съвместими ефекти само ако редът на действие им е подчинен.
Три основни задачи на екологичната етика
Всяка етика е свързана с определяне на дадени ценности, според които определено действие да се счита за морално оправдано. Особеният проблем при прилагането им произтича от факта, че невинаги е ясно какво може или трябва да бъде включено в „моралната вселена“. Екологичната етика също трябва да се справи с такъв проблем. Тя е приложна етика. Нейната валидност зависи от това дали средата на човешкото общество – т.е. природата – изобщо има някаква морална вътрешна стойност. Това, че природата е ценна за хората, е безспорно. Но дали тя като цяло, или поне някои природни същности, също имат „ценност сама по себе си“, така както се приписва такава на човешките съществаа? С други думи, дали природата или определени природни същности имат вътрешна (абсолютна) стойност или само относителна (производна), по отношение на благосъстоянието на човешките същества (било то на конкретен човешки индивид или на човешкото общество като цяло)?
Във всеки случай много екологични етици са на мнение, че на определени субекти в естествената среда на човека трябва да се придава такава автономна стойност, която да се зачита в отношенията ни с тях. Но дори и да се задоволим с това да приписваме косвена стойност на природата само по отношение на човека, на неговите нужди и интереси, екологичната етика поставя предизвикателство пред етичното, политическото и икономическото поведение на хората спрямо тяхната природна среда, доколкото се разглежда област, в която се появяват нови форми на оценяване на благата: Например как да се постъпва с оскъдните природни ресурси (например изкопаемите горива), чието необмислено разхищение може да доведе до извънредно положение за бъдещите поколения – интересът от незабавното използване влиза в конфликт с този за осигуряване на бъдещето.
Като цяло могат да се разграничат три форми на екологична етика, които заедно образуват възходяща последователност, като всяка следваща включва предходната или я разширява с допълнителни „морални агенти“: (1) ресурсна етика, (2) етика на животните и (3) природна етика.
Ресурсна етика
В случай че на природата се приписва стойност само по отношение на човека, става дума предимно за въпроси, свързани с „етиката на ресурсите“. Ресурсната етика със сигурност е само екологична етика в тесен смисъл, но въпреки това винаги е и компонент на всяка по-широка такава. Ресурсната етика поставя хората в центъра на своя интерес, като подлага на етични съображения аспектите на работата с оскъдни, потребяеми или унищожаеми ресурси и екологични среди като вода, почва и въздух. В частност тя се занимава и с „възобновяемите биотични ресурси“ като горите и рибните запаси.
Въпросът за опасните промени в климата на Земята също принадлежи към областта на ресурсната етика. Не на последно място, тази форма на екологична етика включва и така наречената „селскостопанска етика“, която се занимава по-специално с въпросите за промяната на ландшафта и почвата в резултат на селското стопанство. Именно земеделското използване на околната среда многократно причинява сериозни екологични щети. По този начин етиката на ресурсите поставя въпроса как можем да използваме предоставените от природата суровини и екологични носители (като вода и почва), без това да води до непоправими щети (прекомерна употреба, замърсяване и т.н.). Такава етика все още може да бъде обоснована изключително антропоцентрично, т.е. от гледна точка на човешките интереси.
Животинска етика
Етиката на животните се занимава с благосъстоянието на отделните чувствителни към болка живи същества. Тъй като животинската етика се занимава предимно с организми, изпитващи болка, терминът „животинска етика“ е донякъде подвеждащ. Той разделя животинското царство на животни с нервна система и такива, които нямат чувствителност към болка, защото нямат такава. Водещата предпоставка тук е, че съществуването на нервна система е необходима предпоставка за способност към страдание. Във всеки случай етиката на животните разглежда отношението на хората към всички онези природни същества, за които можем да приемем, че са способни да изпитват болка като нас. Към тях все пак можем да изпитваме съпричастност и състрадание. Освен това те имат ясно изразен инстинкт за самосъхранение – в известен смисъл те преследват интерес, търсят удовлетворение и се стремят да избегнат страданията и неприятностите.
Организмите, които имат интерес към самите себе си, обаче се оказват морално ценни в особена степен, тъй като трябва да им се предостави известна автономия в поведението им. Това се отнася не само за човекоподобните маймуни, които са най-близките ни роднини в животинското царство, но и за всички животни, които не са примати, при условие че те са чувствителни към болка и очевидно съзнателно възприемат себе си и околната среда. По този начин животинската етика се пита дали животните – поне разумните – имат стойност и цел сами по себе си. И ако това е така, какво означава това от етична гледна точка по отношение на нашето отношение и поведение към тях. Една последователна етика на животните надхвърля чисто антропоцентричния подход, като мисли „патоцентрично“.
Природна етика
Природната етика се занимава с моралните аспекти на работата с низшите „нечувствителни“ живи същества (растения, гъби, бактерии и др.), от една страна, и с надиндивидуалните биотични единици като видове, биоценози, екосистеми и ландшафти, от друга. Като „етика на съхранението“ или „етика на опазването“ тя разглежда въпросите за запазването на природните зони от унищожаване от човека. В този смисъл тя допринася и за защитата на цивилизацията по отношение на околната среда. Като „етика на природата“ в по-тесен смисъл тя се занимава с определянето на моралния статус на природата или на по-големи природни контексти (екосистеми). Правдоподобното обосноваване на една етика на природата поставя някои трудни проблеми. В крайна сметка не става въпрос за индивидуална етика за защита на отделни същества, свързани с отделни организми, а за надиндивидуални образувания: например за защита на видове, може би дори за защита на еволюционни потенциали или процеси. В този случай природната етика е „биоцентрична“ (свързана с всички живи същества) или „екоцентрична“ (свързана с екосистемите), или дори „холистична“ (свързана с всички природни обекти).
Тук разсъжденията за естествената етика засягат трудни¬въпроси на натурфилософията. Например: Природата като цяло има ли морален статус? Дали правото на защита на биотопите стои по-високо от правото на защита на отделните организми и видове, така че да можем да жертваме отделни организми или дори цели популации в името на запазването на по-големи екосистеми? По този начин естествената етика се пита дали всяка форма на живот или дори сложни природни взаимовръзки – и може би дори природата като цяло – имат морална стойност и следователно абсолютно заслужават да бъдат защитени. Такава етика (колкото и подробно да е обоснована) излиза извън рамките на екологичната етика, която се основава единствено на интересите на хората, дори в по-голяма степен от етиката на животните. По този начин природната етика, вместо да бъде антропоцентрична, е физиоцентрична.
Ясно е, че в рамките на екологичната етика е трябвало да има конфликт между „само“ антропоцентричната и физиоцентричната етика. Как съответните интереси на хората и животните (или растенията, биотопите, видовете и т.н.) трябва да бъдат етично претеглени един спрямо друг? В кои случаи интересите на хората трябва да отстъпят пред тези на другите живи същества? Ето защо етиците на околната среда трябва не само да отстояват своята загриженост спрямо икономическите и социалните интереси, но и да се борят с вътрешни спорове за „правилната“ екологична етика.
Три нива на етично осмисляне на околната среда
За екологичната етика разграничаваме три области: етика на ресурсите – етика на животните – етика на природата. Това разделение на труда може да бъде премахнато и в конкретния случай на приложение. Следователно разграниченията се прилагат само аналитично, а не категорично (абсолютно). Някои екологични проблеми – като например опазването на водите, създаването на природни паркове , мащабното градско планиране и др. – имат както етични аспекти, свързани с ресурсите, така и такива, свързани с животните и природата.
За един систематичен подход към екологичната етика обаче е важно не само да се прави разлика между трите споменати предметни области (което до голяма степен е консенсус сред етиците на околната среда), но и да се разграничават няколко нива, на които екологичната етика влиза в действие. Следвайки предложението на Конрад От (Ott 2000), могат да се разграничат три такива нива едно от друго:
(1) Философско ниво (етика)
(2) Политическо-правно ниво (закони)
(3) Ниво на опазване на околната среда (отделни случаи и мерки)
От една страна, между тези три нива съществува разделение на труда, а от друга, те се надграждат взаимно: публичните мерки във връзка с индивидуалните случаи (управление на околната среда) трябва да бъдат законово обезпечени, а законът, от своя страна, трябва да се основава на етични принципи.
Философско ниво
На това „високо“ ниво става въпрос за принципни обосновки: изказват се твърдения за етична валидност, които се предполага, че са универсално приложими – т.е. за всички членове на общността на етичния дискурс. Във философската дискусионна вселена на екологичната етика аргументите „за“ или „против“ определени екологични етични позиции се излагат и подлагат на дебат. Участниците в тази дискусия са, на първо място, академично активните експерти по етика, екологичните етици; след това те включват всички лица, които трябва да вземат решения, свързани с околната среда, в своя професионален контекст (политици, юристи, но също и инженери, биотехнолози и т.н.); но по-широко, всеки може да участва в екологично-етичния дебат, доколкото има развито екологично съзнание и желае да бъде отговорен за своите действия спрямо околната среда. За ориентация всички нефилософи сред участниците в екологично-етичния дискурс, разбира се, са зависими от предварителната работа на експертите по етика: от екологичните етици те очакват добре обосновани предложения за екологосъобразно поведение и аргументирано решение на екологично-етични конфликти.
Въпреки това в рамките на екологичната етика – както вече беше посочено по-горе – съществуват противоречия между специалистите, които досега са затруднявали ориентировката: по-специално антропоцентричните и физиоцентричните позиции понякога рязко се противопоставят една на друга. А за широката общественост не е толкова лесно да разбере аргументите, представени от философите „за“ и „против“ по отношение на различните алтернативи. Но ако и без това вътрешно-философският дебат не води до обективно валидни резултати, тогава екологично-етичното консултиране на обществеността и особено на вземащите решения (политици, инженери и др.) е възможно само в ограничена степен. В крайна сметка всеки човек и всяко общество трябва сами да решат дали искат да отдадат значение на физиоцентричните аргументи в допълнение към антропоцентричните – и в каква степен.
Дали и до каква степен етичните аспекти, свързани с животните и природата, трябва да играят роля в поведението на хората и обществата, в крайна сметка трябва да реши всеки човек лично или – на национално и международно равнище – политически. За да се гарантира обаче, че тези решения не са само интуитивни и повече или по-малко необосновани, е необходимо да се даде добре обоснована представа за противоречивите дискусии в рамките на професионалната екологична етика (вж. раздел 3).
Политическо-правно ниво
На това ниво става въпрос за определяне на колективно обвързващи нормативни разпоредби и цели за действие (като например „цели за качество на околната среда“). Такова определение вече предполага – дадени екологични етични нагласи и предварителни решения. Целите и програмите, свързани с околната среда, се определят, приемат и контролират от политиката – от правителствата, парламентите и администрациите. Решаващият инструмент тук е действащото в момента законодателство в областта на околната среда. Екологичното право съчетава етични идеи и формиране на политическа воля под формата на закони и наредби, които са задължителни за всички граждани. Обхватът на правните постановления е много широк: например, освен строго задължителни закони, могат да се определят и насоки, квоти и стандарти. Ролята на консултациите по екологична етика в този регулаторен процес може да се състои в това да се претеглят различните претенции за колективно и индивидуално използване на екологичните блага (вода, почва, въздух и т.н.): До каква степен например един предприемач има право на свободно използване или замърсяване на водата и въздуха? До каква степен индивидуалните права могат да бъдат ограничавани в либералните общества в полза на общността? До каква степен правото да се запазят определени работни места има предимство пред правото на обществото да запази непокътната и чиста околна среда? По-общо казано, как може да се хармонизира последователна политика в областта на околната среда с легитимните икономически интереси? Как могат да се съчетаят целите за устойчивост на околната среда (при потреблението на суровини, снабдяването с енергия и т.н.) с краткосрочните частни интереси за печалба?
Екологичната етика, доколкото желае да бъде ефективна извън академичните дискусионни кръгове, може по този начин да допринесе за по-доброто информиране на политиците за околната среда, както и за събуждане и изостряне на екологичното съзнание на обществото, като се включат в обществения дебат темите за: спасяване на тропическите гори и рибните запаси в световния океан, за екологичната справедливост (в случай на заплаха от дискриминация на маргинални социални групи или хора от Третия свят) и много други. Етиците в областта на околната среда са особено необходими, когато става въпрос за определяне на екологични цели, стандарти за качество и граници на разумност, доколкото това включва качественото измерение на екологичната политика и правните мерки. Още повече че без етично подходящо определяне на отношенията между човека/обществото и природата, конкретните мерки за регулиране на поведението, изобщо не могат да бъдат обосновани по етично приемлив начин.
Ниво за опазване на околната среда
На това ниво става въпрос за справяне с конкретни случаи на замърсяване или унищожаване на околната среда, или за опазването й с помощта на конкретни мерки. Тези мерки са предимно от техническо естество. Конкретното опазване на околната среда е на преден план, което означава, че се търси ноу-хау от практически експерти в областта на околната среда (екологични инженери). Въпреки че екологичната етика не може да допринесе пряко за техническото решаване на екологичните проблеми, има правото да поставя под въпрос смисъла на тези технически мерки и тяхната нормативна легитимност, както и да помага с оценяването на различните технически решения, доколкото размерите на намеса, разходите и възможните нежелани странични ефекти на различните мерки са различни. Прилагането на технически мерки не се извършва в свободно от етични норми пространство. Винаги се засягат колективни и индивидуални правни интереси, още повече че тези мерки не могат да удовлетворят всички интереси. Кой губи? Кой понася разходите? Колко дълготраен трябва да бъде ефектът от дадена мярка? Именно при това претегляне могат да възникнат конфликти между антропоцентричните и физиоцентричните възгледи. Какво наистина (и най-вече) си струва да бъде защитено тук? Благосъстоянието на хората или това на животните и растенията?
Освен това: Подходящо ли е изобщо преднамереното действие, ако екологичният проблем, който трябва да се реши, е много сложен и успехът е несигурен? Техническата намеса в сложни природни условия (екосистеми) винаги се извършва с известна степен на несигурност. Дали желаният успех изобщо ще бъде постигнат, или дори няма да преобладават нежелани (и непредвидени) ефекти. Оценката на технологичните ефекти е много по-трудна на открито, отколкото в затворена лаборатория. Намесите в природата винаги са реални експерименти с природата, дори и да служат за ренатурация или absorption на замърсяването на околната среда (замърсяване на въздуха, водата или почвата), чиито последици понякога са необратими. Поради това сред етиците на околната среда съществуват разногласия относно значението на икономическите и екологичните методи за справяне с проблемите на околната среда : за много етици на околната среда екологията е „слаба наука“ с ограничена прогностична сила. Количествената (парична) оценка на последиците също често се критикува: Колко висока трябва да бъде „цената“ на изчезването на определен вид насекоми в тропическите гори на Амазонка? Възможно ли е изобщо да се определи стойност на подобно нещо?
Въпросът в какво точно се състои предполагаемият екологичен проблем и колко спешно е неговото решение, може да изведе на преден план и съображенията на екологичната етика. Този проблем надхвърля чисто техническите аспекти и засяга нормативни такива, за които екологичната етика е истински загрижена. Какво изобщо представлява „добрата практика“ в управлението на околната среда? Преди да се извърши анализ на риска, трябва нормативно да се изясни какво е реален риск (това е въпрос на възприемане на риска). И преди да може да се извърши смислен „анализ на разходите и ползите“, трябва да е ясно кои ценности са включени и какво струва „непокътнатата околна среда“ за нас, обществото, и какви разходи сме готови да платим за нейното опазване. Класирането на обсъжданите ценности също трябва да е предварително определено. А според какви нормативни критерии изобщо трябва да се характеризират „природните такива“? Утилитарно според ползата за хората? Или по-скоро деонтологично (отнасящо се до присъщата на природата самоценност)? Най-накрая, отново влизат в действие онези въпроси на екологичната етика, които вече са били актуални на по-високото „философско ниво“.
Освен това на въпроса, какъв всъщност би бил добрият краен резултат от опазването на околната среда или как може да се види успехът на дадена мярка, отговорът не е толкова лесен нито от научна, нито от етична гледна точка. Някои етици на околната среда, които изхождат от идеята за екосистемите, смятат, че равновесието в природата, нейното запазване или възстановяване, трябва да бъде основната цел за опазването и съхраняването на природата. Но не винаги е ясно кога изобщо можем да говорим за стабилна и балансирана екосистема и къде точно се намират границите на устойчивостта й(като глобалния климат или кораловия риф). Също така е спорно дали повтарящите се дисбаланси и нестабилности в¬природата не са желателни по принцип, тъй като насърчават промяната и еволюцията. Не е ли възможно липсата на комфорт да е двигател на еволюцията, а дългосрочно стабилните системи да са по-скоро изключения?
От друга страна, за да се допринесе за решаването на конкретни екологични проблеми, за екологичната етика да се знае кои научни и технически възможности (методи, инструменти и т.н.) са действително налични, за да е възможно, от една страна, по различен начин да се измерва или определя спецификата на даден екологичен проблем, а от друга страна, да се уточни успехът на прилаганата мярка. Малка е ползата, ако например от етична гледна точка е ясно, че всеки има право на чиста питейна вода, но не са налични методи за определяне на качеството на водата. Няма такива и за определяне на праговите й стойности на устойчивост, както и за контрола им. Следователно изпълнението на нормативните изисквания от страна на екологичната етика изисква методите на техническата защита на околната среда. Етичните норми често първо трябва да бъдат превърнати в технически контролируеми норми (напр. прагови стойности), за да наберат практическо значение. Поради тази причина сред етиците на околната среда има немалко спорове за това доколко екологичната етика трябва да стане научна. Трябва обаче да е ясно, че една модерна (синтетична) екологична етика не може да пренебрегва нито откритията на научната екология, нито технологичните възможности за практическа защита на околната среда.
Като приложна етика, екологичната етика зависи от резултатите на емпиричните науки, когато става въпрос за формулиране на реалистични изисквания и перспективи. Въпреки че нуждата не може да бъде изведена от битието (както гласи един стар философски принцип), защото етичните принципи по принцип предхождат всяка емпирия (опит) и искат да се прилагат универсално, все пак обхватът на екологичната етика зависи от научните открития. Въпросът кои природни субекти (същества) трябва да бъдат причислени към „моралните агенти“ или „моралната общност“ и кои не, не може да бъде решен само интуитивно. Дали един нишковиден червей има нервна система и по този начин е възможно да е способен да страда и следователно достоен за защита от патоцентрична гледна точка, може да се установи само в хода на биологично изследване. Въпросът за това кои фактори и в каква степен са отговорни за изменението на световния климат (наистина основно „антропогенни“ фактори) трябва първо да бъде изяснен чрез прецизен анализ на климатичните промени, преди да могат да бъдат назовани и държани отговорни истинските „климатични грешници“.
Но, разбира се, екологичната етика може също така да изтъкне предварително възможните рискове и замърсители и да изисква подходящи предпазни мерки за емисиите, като подчертава задължението за поддържане на благоприятни условия на живот за всички видове. Да се изисква предпазливост при неясна причинно-следствена ситуация и да се намалят антропогенните емисии като предпазна мярка, може да се окаже екологичен етичен императив! Въпреки това решенията в областта на екологичната политика и екологичното право никога не могат да се основават единствено на екологични етични изисквания и съображения, а винаги ще изискват научна експертиза и възможности за техническа защита на околната среда, за да бъдат легитимирани.
Във всеки случай екологичната етика е важен глас, когато става въпрос за определяне на нашето отношение и поведение към природата. На практика тя ще трябва да се ориентира – отвъд всички вътрешни борби за позиции – към идеите за справедливост за всички същества, достойни за защита (колкото и да са далеч отвъд хората) и екологична стабилност (за запазване на природното наследство във времето). Ръководните принципи на стабилността, разработени от екологичната етика (особено за етиката на ресурсите), подходящото индивидуално отношение към животните (етика на животните) и непокътнатия природен ландшафт (природна етика), се прилагат не само за себе си, но трябва да ръководят човешките действия спрямо околната среда. По този начин екологичната етика е в основата на цялото екологично образование. На философско ниво тя предлага обосновки за различни области на екологични действия, които трябва да бъдат прилагани индивидуално или колективно от всички нас на политическо и казуистично (индивидуален случай) ниво. Екологичната етика е и следователно остава постоянно предизвикателство за съвременното общество, като категорично предпочита предпазлив и етично – чувствителен подход към природата.
Основни подходи на екологичната етика
Екологичната етика, като нова поддисциплина на философията, се появява в началото на 70-те години на ХХ век. Дотогава философията е поставяла под въпрос човешките действия единствено по отношение на хората. Действията спрямо природата са разглеждани изключително от антропоцентрична гледна точка. Такива действия са добри или не, що се отнася до благосъстоянието на хората. Екологичната етика сега оспорва традиционния антропоцентризъм. Първо, тя поставя под въпрос моралното превъзходство на човеците над представителите на други видове на тази земя. И второ, изследва възможността за рационално приписване на вътрешни ценности (ценности сами по себе си) на природната среда. – Нека първо да разгледаме „антропоцентричната позиция“:
Антропоцентрична гледна точка
Основният етичен въпрос е: кой или какво се счита за част от моралната вселена? С други думи, към кого или към какво имаме преки морални задължения? Кой или какво има достойнство, което трябва да бъде зачитано? Този въпрос може да има много различни отговори.
Една морална теория може да се счита за антропоцентрична, ако се ограничава в границите на човешката вселена и изключва от пряка морална грижа всичко, което е нечовешко по природа. От гледна точка на една екологично разширена („физиоцентрична“) перспектива, която включва и нечовешките същества в моралната вселена, тази антропоцентрична позиция може да изглежда като „видов егоизъм“ или дори като форма на „човешки шовинизъм“.
Антропоцентричната позиция сега представлява особен етичен интерес, доколкото включва не само живите хора от настоящето, но и тези от бъдещето: с други думи, тя включва въпроса за „справедливостта на поколенията“. Всъщност шансовете на бъдещите поколения да имат добър живот значително намаляват поради вредите, които нанасяме на природата днес. Ако моралното уважение се състои в зачитане на правото на добър живот на всички човешки същества, то трябва да включва и добрия живот на бъдещите поколения. Трудно е да си представим какъв валиден аргумент може да се изтъкне срещу това. Не е задължително обаче да е ясно как ще изглежда бъдещето и от какво ще се нуждаят хората за добър живот. Макар че по отношение на бъдещето не можем да знаем точно личните и културно специфичните възможности за добър живот, можем да кажем нещо за това, което бъдещите поколения също, вероятно, ще считат за необходимо за добър живот. Ако приемем, че ще продължат да съществуват, те ще претендират за същите морални права като настоящите, включително за правото на живот. Следователно една антропоцентрична етика може с добро основание да изисква от нас днес задължението да уважаваме околната среда в името на човешкото благополучие и просперитет в настоящето и бъдещето. Във всеки случай е очевидно, че действията, които предприемаме днес, ще имат голямо въздействие върху благосъстоянието на бъдещите поколения. Ето защо от нас се изисква да се замислим за степента на замърсителните емисиите, изчерпването на природните ресурси, изменението на климата и нарастването на населението, и съответно да коригираме поведението си.
В антропоцентричния възглед животните, растенията, екосистемите и цялата природа имат „стойност“ само по отношение на хората и техните интереси. В повечето случаи стойността, която те притежават, се нарича „инструментална стойност“. От тази гледна точка единствената приемлива причина за опазването и култивирането на природата е че задоволяването на основните човешки потребности – като например храненето на тялото и поддържането на здравето – зависи от природата. Природата (особено по отношение на ограничеността на природните ресурси) е предпоставка за нашия биологичен, икономически и социален живот; без непокътната природа човешкият живот е невъзможен в дългосрочен план. В антропоцентричния възглед въздухът, водата, минералите, животните, растенията и т.н. са необходими и ценни за човека – но ценни само в този смисъл. Няма друга причина за морално оценяване на природата като такава, тъй като тя няма стойност сама по себе си, а само във връзка с човешките интереси. Ограничаването на потреблението на природни ресурси (като животни, изкопаеми горива, минерали и т.н.) също може да бъде оправдано само във връзка с нуждите и интересите на настоящите или най-много на бъдещите поколения.
От тази гледна точка всъщност нямаме нужда от специална екологична етика, тъй като всяка етика винаги е човешка етика. Ценностите винаги са както породени от хората, така и свързани с тях. По принцип само човешките създания имат „морален статут“ и могат да се разглеждат като „морални агенти“. В съответствие с този много строг антропоцентричен възглед, разбира се, трябва да разграничаваме „преки задължения“ спрямо всички същества с морален статус, от една страна (хората), и „непреки задължения“ по отношение на всички останали субекти (животни, растения и др. ), от друга. От антропоцентрична гледна точка природата е етично ценна най-много по косвен начин, само ако допринася за задоволяването на човешките потребности и интереси. По този начин, когато говорим за „ценност на природата“, ние приписваме ценност на природата само във връзка с нашите собствени интереси в нея. Отделно от човека не би имало никакви „природни“ ценности.
Този строго антропоцентричен възглед обаче е в рязък контраст с интуитивните чувства на много хора към природата: те ценят и обичат природата (природни същества като растения и животни или дори пейзажи, планини и морета) заради самата нея, не само поради инструментални мотиви, но и по естетически и духовни причини. Следователно умерените (умерено) антропоцентрични философи признават, че ние можем да имаме не само инструментални интереси към околната среда и природата: те твърдят, че не е необходимо -антропоцентричната обосновка да подчертава само прагматичните и утилитарните аспекти на взаимодействието ни с околната среда. Без да се отказваме от антропоцентричната позиция, можем да влезем в контакт с природата по естетически или съзерцателен (дори медитативен) начин: но тогава по-скоро пасивно, отколкото активно, наслаждавайки се на природните ресурси, отколкото използвайки ги в технически смисъл.
Неантропоцентричната гледна точка
В този раздел ще насочим вниманието си към възможностите за рационално приписване на присъщи морални ценности на природната среда (или на нейните обекти). Терминът „вътрешна ценност“ се отнася до факта, че природата или поне някои природни същества (като животните) имат вътрешна ценност, с която не можем да се разпореждаме както намерим за добре, така че трябва да се отнасяме с уважение. Всеки от съществуващите неантропоцентрични подходи развива свой собствен централен аргумент за това защо „моралната общност“ трябва да бъде разширена и да включва определени нечовешки същества.
Неантропоцентричната страна на екологичната етика може да приеме много различни форми. Тук ще бъдат разгледани само четирите най-важни подхода на неантропоцентричните теории:
- Патоцентризъм
- Биоцентризъм
- Екоцентризъм
- Холизъм
Всеки от тези теоретични подходи се занимава с въпроса кои елементи на природата или околната среда са кандидати за морален статут и какъв е аргументът за предоставянето им на такъв. Изтъкнатите аргументи често са от вида, който вече сме срещали при разглеждането на основните етични теории. Всеки тип теория има своите поддръжници. Някои от най-важните от тях са представени накратко в прегледа по-долу.
(а) Патоцентричната позиция
Тази позиция приема, че е морално погрешно да се причинява страдание на чувстващи животни. Защото не само хората могат да изпитват удоволствие или болка, но и животните са способни да го правят. По този начин се равнопоставят. Утилитаристи като австралийския философ Питър Сингър твърдят, че изживяването на удоволствие или удовлетворяването на интересите, имат вътрешна стойност, а не самите същества, с които са споделени. От друга страна, нечувствителните обекти като растения, реки, планини и пейзажи нямат вътрешна стойност, а в най-добрия случай имат инструментална стойност за задоволяването на чувстващите същества. В крайна сметка утилитарните съображения водят до заключението, че действие, което причинява вреда на отделни животни, може да бъде етично правилно, доколкото интересите на друго живо същество надделяват..
Вместо това Том Риган (1983 г.) излага деонтологично мотивиран етичен аргумент. Той твърди, че някои животни имат вътрешно присъща стойност, която той нарича „присъща ценност“. Тези животни имат моралното право да бъдат третирани с уважение, а не само като средство за постигане на друга цел. Само те имат вътрешна стойност. За Риган субективността е достатъчно (макар и не необходимо) условие, за да имат те вътрешна стойност. Да живееш субективно означава, наред с други неща, да имаш вярвания, желания, мотиви, памет, съзнание за бъдещето и психична идентичност, която се запазва във времето, в допълнение към сетивните възприятия.
(б) Биоцентричната теория
Някои етици предлагат разширен подход към индивидуалното благосъстояние и вътрешната стойност на природните същности, твърдейки, че всички организми имат вътрешна стойност, доколкото се стремят да постигнат най-доброто за себе си – независимо от това дали имат съзнание или не. Тази позиция може да се нарече „биоцентризъм“.
За разлика от егалитарния и деонтологичния биоцентризъм Робин Атфийлд (1987) застъпва йерархичната гледна точка, според която, макар всички същества, които имат вътрешна стойност сами по себе си, да имат вътрешна стойност, някои от тях (например човешките личности) имат такава в по-голяма степен. По този начин Атфийлд се застъпва за особена форма на философски консеквенциализъм, който отчита и се опитва да балансира многобройните (и евентуално противоречиви) потребителни стойности („блага“) на различните живи същества.
(в) Екоцентричната теория
Според Вутер Ахтерберг екоцентризмът означава, че природните същества трябва да имат свободата да се развиват добре или да живеят без човешка намеса. Екоцентризмът признава моралния статус на човека и на всички други организми. Нещо повече, природата заслужава и нашето морално уважение на по-високи нива от това на отделните организми, например на ниво видове и екосистеми.
(г) Холистичната теория
Според Вутер Ахтерберг има два възможни начина да разширим моралните си грижи до колективни единици, като пример – екосистеми: Единият от тях предполага когнитивни процеси на адаптация. Необходимо е да променим възприятието си за стойността на сложните природни обекти (същности), за да включим в тях дори прости организми като бактериите. Пример за този екоцентричен подход е „етиката на земята“ на Алдо Леополд. Според Ахтерберг разсъжденията на Леополд целят етичен холизъм: на екосистемата (земята) като цяло се придава морален статут. По същество това означава, че:
– „Земята“ (като метафора на природата, така да се каже) е общност от взаимозависими елементи;
– земята като екологична общност и самите ѝ елементи трябва да бъдат третирани с морално уважение; и
– земята като такава притежава (вътрешна) стойност, която далеч надхвърля нейната икономическа и инструментална стойност, за нас хората – стойност във философски смисъл, означава нещо като „вътрешна стойност“.
Основната теза на Леополд е изразена в изречението: „Разглеждайте всеки въпрос (за земеползването, ЗА) от гледна точка на това, което е етично и естетически правилно, както и на това, което е икономически целесъобразно. Едно нещо е правилно, когато е насочено към запазване на целостта, стабилността и красотата на биотичното съобщество. То е неправилно, когато има друга тенденция.“ Тук Леополд използва две метафори: Земята като (социална) общност и земята като жив организъм. Първата метафора подчертава относителната независимост на елементите на екосистемата и техния морален статус. Втората подчертава даденото системно „сцепление“ на екосистемата.
В този контекст Вутер Ахтерберг разграничава три вида холизъм, за да изясни позицията на Алдо Леополд: метафизичен, методологичен и етичен холизъм. Метафизичният холизъм смята, че „цялото“ е толкова реално, колкото и неговите части. Методологическият холизъм гласи, че за да се разбере цялото (например екосистемата), не е достатъчно да се разглеждат поотделно частите, които го изграждат. И накрая, според етическия холизъм някои от тези „цялости“ трябва да заслужават нашето морално уважение, защото имат морален статут (точно както някои компании имат правен статут, независим от правния статут на отделните акционери). Следователно етическият холизъм не се нуждае от метафизичен и методологичен холизъм като основа.
Преходът през различните антропоцентрични и неантропоцентрични подходи следва, разбира се, да представлява само много кратък преглед. Дори и да се задоволим с биоцентрично разширената антропоцентрична екологична етика, която включва не само хората, но и всички разумни животни, би трябвало да е станало ясно, че природата, поне отчасти, също има вътрешна стойност, която трябва да се вземе предвид при човешките намеси в природното равновесие или в екосистемите. Природата е не само произход и основа на живота за всички нас, но и жива тъкан, която си струва да бъде запазена като такава. Морален императив е поне да се проявява внимание към благосъстоянието на животните. И това включва не само съобразеното с вида на животните отглеждане в селското стопанство, но и всички биотехнологични (генетични) намеси в животинския организъм, като опитите върху животни за медицински цели.
Тест: РО8 Основно ниво
References
- Achterberg W. 1994. Samenleving, Natuur en Duuraamhewid, eem inleiding in de milieufilosofie (Society, Nature and Sustainability), Assen, The Netherlands.
- Attfield R. 2003. Environmental Ethics; Cambridge/Oxford.
- Barry B. 1999. Sustainability and Intergenerational Justice. In: Dobson, Andrew (ed.): Fairness and Futurity. Oxford: Oxford University Press, p. 93-117.
- Council of Europe (1996): Convention for the Protection of Human Rights and Dignity of the Human Being with Regard to the Application of Biology and Medicine: Convention on Human Rights and Biomedicine, Strasbourg.
- Gewirth A. 2001. Human Rights and Future Generations. In: Boylan, Michael (ed.): Environmental Ethics. New Jersey, p. 207-211.
- Giraldo PA et al. 2019. Safety assessment of genetically modified feed: Is there any difference from food? In: Frontiers in Plant Science, 10:1592.
- ISAAA. 2018. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops in 2018: Biotec crops continue to help meet the challenges of increased population and climate change. ISAAA Brief 54. ISAAA: Ithaca, New York.
- Kemken F. 2020. Genetic Engineering – The New Green Revolution. In: Spektrum der Wissenschaft, 4:13.
- Kempken F. 2020. Gentechnik bei Pflanzen – Chancen und Risiken (5th edition). Springer-Spektrum, Berlin.
- Knoppers BM, Hirtle M, Lormeau S. 1996. Ethical issues in international collaborative research on the human genome: The HGP and the HGDP. Genomics, 34: 272-282.
- Krebs A. 1999. Ethics of Nature – A Map. Berlin/New York.
- Leopold A. 1949. A Sand County Almanac, Oxford, Oxford University Press.
- Modrzejewski D, et al. 2019. What is the available evidence for the range of applications of genome-editing as a new tool for plant trait modification and the potential occurrence of associated off-target effects: a systematic map. Environmental Evidence, 8.
- Ott K. 2000. Umweltethik – Einige vorläufige Positionsbestimmungen¬. In: Ott, Konrad / Gorke, Martin (eds.): Spektrum der Umweltethik. Marburg, p. 13-39.
- Palmer C. 2008. An Overview of Environmental Ethics. In: Light, Andrew / Rolston III, Holmes (eds.): Environmental Ethics – An Anthology. Malden/USA, p. 15-37.
- Paslack R. 2012. The challenge to environmental ethics, in: Vromans, K., Paslack, R., Isildar, G. Y., deVrind, R. & Simon, J. W. (eds.), Environmental Ethics – An Introduction and Learning Guide. Greenleaf Publishing, Sheffield, p. 65-82.
- Routley R, Routley V. 1979. Human Chauvinism and ¬Environmental Ethics. In: Mannison, Don et al. (eds.): Environmental Philosophy. Canberra: Australian National University, p. 96-198.
- Singer P. 1975. Animal Liberation. A New Ethics for Our Treatment of Animals. New York.
- UNESCO. 1996.: Preliminary Draft Universal Declaration on the Human Genome and Human Rights, Paris.
- Weng ML, et al. 2019. Fine-grained analysis of spontaneous mutation spectrum and frequency in Arabidopsis thaliana. Genetics, 211.
- Wenz PS. 2001. Environmental Ethics Today. New York / Oxford: Oxford University Press.
- Zimmerli WC. 1989. Who has the right to know the genetic constitution of a particular person?, In: Ciba Foundation (ed.): Human genetic information: science, law, and ethics, Bern (Ciba Foundation symposium 149), p. 93-102.
- Achterberg W. 1994. Samenleving, Natuur en Duuraamhewid, eem inleiding in de milieufilosofie (Society, Nature and Sustainability), Assen, The Netherlands.
- Attfield R. 2003. Environmental Ethics; Cambridge/Oxford.
- Barry B. 1999. Sustainability and Intergenerational Justice. In: Dobson, Andrew (ed.): Fairness and Futurity. Oxford: Oxford University Press, p. 93-117.
- Council of Europe (1996): Convention for the Protection of Human Rights and Dignity of the Human Being with Regard to the Application of Biology and Medicine: Convention on Human Rights and Biomedicine, Strasbourg.
- Gewirth A. 2001. Human Rights and Future Generations. In: Boylan, Michael (ed.): Environmental Ethics. New Jersey, p. 207-211.
- Giraldo PA et al. 2019. Safety assessment of genetically modified feed: Is there any difference from food? In: Frontiers in Plant Science, 10:1592.
- ISAAA. 2018. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops in 2018: Biotec crops continue to help meet the challenges of increased population and climate change. ISAAA Brief 54. ISAAA: Ithaca, New York.
- Kemken F. 2020. Genetic Engineering – The New Green Revolution. In: Spektrum der Wissenschaft, 4:13.
- Kempken F. 2020. Gentechnik bei Pflanzen – Chancen und Risiken (5th edition). Springer-Spektrum, Berlin.
- Knoppers BM, Hirtle M, Lormeau S. 1996. Ethical issues in international collaborative research on the human genome: The HGP and the HGDP. Genomics, 34: 272-282.
- Krebs A. 1999. Ethics of Nature – A Map. Berlin/New York.
- Leopold A. 1949. A Sand County Almanac, Oxford, Oxford University Press.
- Modrzejewski D, et al. 2019. What is the available evidence for the range of applications of genome-editing as a new tool for plant trait modification and the potential occurrence of associated off-target effects: a systematic map. Environmental Evidence, 8.
- Ott K. 2000. Umweltethik – Einige vorläufige Positionsbestimmungen¬. In: Ott, Konrad / Gorke, Martin (eds.): Spektrum der Umweltethik. Marburg, p. 13-39.
- Palmer C. 2008. An Overview of Environmental Ethics. In: Light, Andrew / Rolston III, Holmes (eds.): Environmental Ethics – An Anthology. Malden/USA, p. 15-37.
- Paslack R. 2012. The challenge to environmental ethics, in: Vromans, K., Paslack, R., Isildar, G. Y., deVrind, R. & Simon, J. W. (eds.), Environmental Ethics – An Introduction and Learning Guide. Greenleaf Publishing, Sheffield, p. 65-82.
- Routley R, Routley V. 1979. Human Chauvinism and ¬Environmental Ethics. In: Mannison, Don et al. (eds.): Environmental Philosophy. Canberra: Australian National University, p. 96-198.
- Singer P. 1975. Animal Liberation. A New Ethics for Our Treatment of Animals. New York.
- UNESCO. 1996.: Preliminary Draft Universal Declaration on the Human Genome and Human Rights, Paris.
- Weng ML, et al. 2019. Fine-grained analysis of spontaneous mutation spectrum and frequency in Arabidopsis thaliana. Genetics, 211.
- Wenz PS. 2001. Environmental Ethics Today. New York / Oxford: Oxford University Press.
- Zimmerli WC. 1989. Who has the right to know the genetic constitution of a particular person?, In: Ciba Foundation (ed.): Human genetic information: science, law, and ethics, Bern (Ciba Foundation symposium 149), p. 93-102.


