Генетично модифіковані організми: надія людства чи страшна помилка?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генетично модифіковані організми: надія людства чи страшна помилка?

Що таке генетично модифіковані організми?

Впродовж усієї своєї історії людство прагнуло до прогресу як інструменту для полегшення свого власного існування. Рушійною силою для цього прагнення стала наука, як специфічна діяльність із здобування знань. Бурхливий розвиток науки в усі часи було спрямовано в основному на одержання реальних досягнень у повсякденному житті. Про фундаментальні ж проблеми існування життя на нашій планеті замислювалися одиниці. Проте лише вони були здатні розгледіти ті віддалені наслідки занадто швидкого впровадження в людську практику “свіжих” експериментальних технологій. Однією з таких експериментальних технологій, що прямує з лабораторій у природне середовище, є технологія одержання генетично-модифікованих організмів, використання яких нібито відкриває перед людством широкі перспективи.

Але цілий ряд вчених виступає категорично проти їх широкого застосування. В наш час усе ще триває запекла дискусія навколо цього питання. Чому? Саме цьому питанню й присвячено нашу статтю.

Уся спадкова інформація, що дозволяє організмам функціонувати, самооновлюватися та відтворюватися у нащадках записана в ДНК. ДНК це дезоксирибонуклеїнова кислота. Кожна молекула ДНК несе безліч структурно-функціональних одиниць - генів. особливості кожного гена та функції, які він виконує, визначаються кількістю нуклеотидів і певним місцерозташуванням у ланцюжку хромосоми.

У вісімдесяті-дев'яності роки двадцятого століття провідними вченими в галузі молекулярної біології було розроблено технології модифікації нуклеїнових кислот за допомогою виділених з бактеріальних клітин специфічних ферментів. Ферменти ендонуклеази (або рестриктази) здатні вирізати з молекули ДНК певні її відрізки.

При цьому кожний тип ферменту розпізнає певні граничні фрагменти (сайти), в яких провадить розріз нуклеїнової кислоти. Знаючи ці фрагменти - сайти рестрикції, можна вирізати строго певні послідовності. В той же час в бактерій виявили ферменти, які здатні зшивати між собою відрізки ДНК, вирізані рестриктазами. Такі ферменти назвали лігазами, а саму реакцію зшивання лігуванням. На основі комбінування дії цих двох головних груп ферментів було розроблено рекомбінантні технології, що дозволили переносити послідовності ДНК від одного виду до іншого. Для такого переносу ДНК застосовуються так звані вектори (човники). Прикладом вектору може бути невеличка кільцева молекула ДНК з цитоплазми клітин - плазміда.

В нормі бактеріальні клітини обмінюються між собою такими молекулами. Плазміда, потрапляючи до сусідньої клітини, вбудовуються безпосередньо в головну ДНК клітини. Внаслідок цього бактеріальна клітина може набувати якоїсь корисної ознаки, як наприклад стійкості до антибіотиків.Але якщо в таку плазміду вбудувати певну послідовність ДНК, що нас цікавить, наприклад ген продукції певного білку, то і клітина, що отримала таку плазміду почне виробляти цей білок.

генетичний модифікований організм

Якщо ж необхідно перенести таку генетичну конструкцію до рослинного організму, то користуються одним з двох способів:

1. Генетичні конструкції прикріплюють до крихітних частинок золота або вольфраму, а потім їх вистрілюють з великою швидкістю в шматочок тканини рослини. Золото або вольфрам використовуються, бо вони є хімічно інертні - іншими словами, вони не вступатимуть у реакцію із середовищем.

2. Використовується ґрунтова бактерія агробактеріум, що здатна проникати в рослинну тканину. Генні конструкції вводять до бактерії, зміненої так, щоб вона не могла розвиватися в рослинній тканині. В даному разі її функція лише перенесення.

На наступному етапі рослинна тканина до якої було введено генетичну конструкцію, вирощується у повнорозмірну рослину.

Сам акт зміни властивостей організму за рахунок вбудовування в їх ДНК нових послідовностей називають генетичною модифікацією, а організм з штучно зміненими властивостями - генетично модифікованим організмом (ГМО).

Зауважимо лише що генетична модифікація не завжди передбачає перенесення гена з одного організму до іншого. Іноді це означає зміну роботи гена за допомогою “вимкнення” якогось процесу. Можна наприклад вимкнути ген, який відповідає за розм'якання плоду, і тоді, достигаючи у звичайний спосіб, плід не розм'якне так швидко. Це може стати у пригоді оскільки в такому разі ризик псування товару протягом пакування та перевезення зведеться до мінімуму. Отже тепер зрозуміло, що таке ГМО. Тож спробуємо розібратися які перспективи відкриває перед людиною широке застосування генетичної модифікації і які аргументи висувають прибічники цього підходу.

ГМО - вихід з скрутного становища людства

Саме в як найширшому застосуванні генетично модифікованих організмів, зокрема ГМ-рослин, біотехнологи вбачають вихід з багатьох кризових ситуацій, в яких опинилося людство. Пропонується широко використовувати ГМ-технології з метою отримання організмів-біореакторів. Перші приклади їх вже існують. Завдяки вбудові гену людського інсуліну в геном бактерії кишкової палички, вдалося в умовах закритих біотехнологічних виробництв отримувати цей необхідний для лікування діабету гормон. Останнім часом все більшої актуальності значення набуває проблема вичерпності природних джерел енергії, зокрема вугілля та нафти. Біотехнологи запевняють, що введення певних генів в геном певних технічних сільськогосподарських культур вирішить і цю проблему. Так вже зараз випробовуються ГМ-ріпак, як продуцент біодизелю. Сировину для пального намагаються також отримувати з ГМ-водоростей. Але реальний внесок цих джерел у світове співвідношення видів палива поки що справа далекої перспективи.

Зараз вже ні для кого не є таємницею, що людське населення нашої планети невпинно зростає. Деякі вчені вбачають у цьому перспективу недостачі продуктів харчування у найближчому майбутньому. На думку біотехнологів застосування генетично-модифікованих рослин дозволить вирішити й цю проблему. Для цього планується застосовувати такі класи ГМ рослин:

1. ГМ-рослини, стійкі до комах-шкідників. Щоб досягнути стійкості, в геном рослини вводять ген-продуцент сполуки, отруйної для комах, але не шкідливої для людини. Для цього найчастіше вводять ген отрути деяких ґрунтових бактерій. Шляхом введення такого гена отримано, наприклад, трансгенну картоплю, що є стійкою до колорадського жука. Така картопля не потребує значної обробки хімічними отрутами, тому, на думку біотехнологів, вона є безпечнішою за звичайну. Крім того інколи вводять ген, що визначає синтез ферменту хітінази. Справа в тому, що покриви комах, як зовнішні так і внутрішні вкриті специфічною речовиною - хітином. Вказаний фермент здатен розщеплювати їх і в такий спосіб робити рослину стійкою до комах.

2. ГМ-рослини, стійкі до гербіцидів. Наразі гербіциди міцно увійшли в практику сільського господарства, як речовини, що пригнічують ріст бур'янів на полях. Але внесення їх пригнічує однаково, як сільськогосподарські рослини, так і бур'яни. Тому, на думку тих же біотехнологів, прогресивним є застосування ГМ-рослин, в які введено гени стійкості до певного гербіциду. В такому випадку обробка саме цим гербіцидом виявляється токсичною для усіх зайвих рослин. Такого ефекту можна досягнути якщо збільшити кількість наявних в геномі генів стійкості, що є в більшості рослин. Можна також переносити такі гени від рослин, що відібрані внаслідок тривалого культивування на середовищі з підвищенним вмістом гербіцидів.

3. ГМ -рослини, стійкі до найбільш поширених хвороб та вірусів. Для забезпечення захисту рослин від захворювань , що викликаються бактеріями, вірусами або грибами, задіяний цілий ряд механізмів. Завдання ДНК-технологій в такому випадку полягають у тому, щоб активізувати такі механізми, як повне несприйняття патогену (імунітет), швидка загибель клітин в місцях проникнення патогена, що перешкоджає його поширенню в організмі. За допомогою специфічних вставок вдається посилити вироблення речовин, що регулюють розвиток захисної реакції, а також захисних сполук: протигрибкових білків, шо руйнують клітинні стінки грибних клітин, білків, що блокують синтез білка патогеном. Зусилля вчених у цьому напрямку призвели до отримання рослин з підвищеним імунітетом, Так, ГМ-томати показали підвищену на 65% стійкість до грибка фітофтори, що є їх головним патогеном. У випадку захисту від вірусів, в ДНК рослин вбудовують ген оболонки вірусної частинки. Так, за умови введення в рослини рису гену, що кодує білок оболонки одного з високопатогенних в умовах тропічної Америки вірусів, виявлено послаблення симптомів ураження, та збільшення показників продуктивності.

4. ГМ - рослини зі вставкою, яка покращує збереження фруктів та овочей. Вище ми вже зазначали, що при тривалому зберіганні плоди розм'якають. Це відбувається під дією специфічного ферменту. Завдання біотехнолога в такому випадку - заблокувати його активність. Ефекту кращого зберігання плодів досягають також гальмуванням синтезу специфічної сполуки - етилену, що пришвидшує достигання.

Зрозуміло, що усі ці прийоми спрямовано на збереження як найбільшої частки врожаю для людини. При цьому застосування стійких рослин може значно скоротити витрати на ведення сільського господарства шляхом скорочення витрат на хімічні обробки. Зараз твердять, що ГМ-сорти, висіяні на тих площах, які зараз займають сорти традиційної селекції, забезпечать більші врожаї, за умов меншої вартості сільськогосподарських робіт.

Торкнемося деяких фактів, щоб проаналізувати динаміку виходу трансгенних рослин на поля. В 1995 році компанія “Монсанто” (США) зареєструвала перший генетично модифікований сорт картоплі “Новий лист”, що мав високу стійкість до колорадського жука. Було отримано дозвіл на його комерційне розповсюдження. В 1999 році вже було отримано більше 120 сортів трансгенних рослин, що вирощувалися на площі 39,9 млн. га в різних країнах світу. В 2002 році площа сільгоспугідь під трансгенними рослинами зросла майже до 60 млн. га. Зараз перше місце за вирощуванням трансгенних рослин посідають США, потім йдуть Аргентина, Канада, Китай. Значні площі зайнято під трансгенами в Австралії, Португалії, Франції, Румунії, Іспанії, Болгарії, Мексиці та Південній Африці.

Але все ж таки, незважаючи на всі позитивні сторони застосування цієї технології, існує й певний ряд питань, що ставлять під сумнів необхідність такого швидкого впровадження трансгенів. Найбільшим досягненням екології є положення про біосферу як систему тісних взаємозв'язків між усіма тваринними, рослинними, та іншими живими компонентами. Прогрес людства завжди нехтував інтересами стійкості біосфери заради економічної вигоди людини. Це призводило до значного збіднення біологічного різноманіття та деградації екосистем. Застосування ГМ-рослин вже вийшло в повсякденну практику і перестало бути закритою експериментальною технологією. Тож природа чергового разу зіткнулася з новою людською розробкою віч-на-віч. Спробуємо з'ясувати можливі наслідки такого зіткнення.

Біологічні ризики, пов'язані з ГМО

Останнім часом, деякі вчені та екологічні організації вказують на небезпеку вживання продуктів, отриманих з генетично модифікованих організмів. Дійсно, такі продукти можуть за певних умов становити небезпеку. Так відомо, що організм багатьох людей не сприймає деякі речовини, реагуючи на них алергічною реакцією. У такому випадку перенос гену певного алергогенного білка, від однієї рослини до іншої може зумовити алергічну реакцію у людини, що не здогадується про таку маніпуляцію. Наприклад, перенос гену бразильського горіха до сої, виконаний з метою підвищення вмісту у ній білка, призвів до розвитку алергічних реакцій у людей, що не сприймають білків горіхів. Єдиний вихід в такому випадку - маркування усіх продуктів, в яких мав місце генетичний перенос. Кожен споживач має право бути впевненим в тому, що те що він сприймає як “сою”, не виявиться “горіхом”. Іншою побічною дією застосування ГМ-продуктів може стати посилення стійкості до антибіотиків природних патогенів людини. Справа в тому, що при трансформації певного організму біотехнолог має якимось чином довідатись в яких саме з піддослідних організмів трансформація виявилась успішною. Зазвичай для такого відбору застосовується ген стійкості до антибіотику зчеплений з власне трансформуючим геном ознаки. В разі вдалої трансформації, ГМ-організм отримує разом з геном ознаки і ген стійкості і тому здатен виживати на середовищі з відповідним антибіотиком. Вказаний механізм добору застосовується, як правило, в біотехнології мікроорганізмів. Разом з тим саме їм притаманний обмін різними генами, у тому числі і генами стійкості до антибіотиків. Зрозуміло, що в цьому випадку випадкове проникнення таких ГМ-мікроорганізмів в природу може передати гени стійкості людським патогенним мікроорганізмам, та й не тільки людським.

Тож тут ми торкнулися найголовнішої проблеми контакту ГМ-організмів з довкіллям. Перенесення в геном мікроорганізмів невластивих їм у природі генів, автоматично закриває їм доступ у навколишнє середовище. Адже враховуючи усі відомі механізми переносу генів між бактеріями, наслідків від попадання їх в непідготовлену для цього біосферу ніхто передбачити не може. В наш час реальну загрозу генетичній стійкості біосфери можуть становити ГМ-рослини, як поки що єдині ГМО, що вже потрапили в природне середовище (Генетична модифікація тварин поки що тільки розвивається.). Вкрай небезпечною є можливість переносу внесених людиною у ГМ-рослину генів в генофонд природної флори шляхом випадкового перезапилення. Адже зараз добре відомий той факт, що рослини здатні перезапилюватися не тільки на рівні одного виду, а й на рівні різних родів і навіть родин. Насіння у багатьох випадках дає плодючих нащадків. Зрозуміло, що перенесення в природний генофонд, якогось гену, продукт якого є отруйним для комах, може викликати загибель не тільки шкідників а й комах, що харчуються дикими рослинами.

Таке становище викличе розлад у природних ланцюгах живлення і призведе до розпаду цілих екосистем. Зауважимо, що для трансформації, як правило, застосовують ген з продуктом якого шкідник чи збудник хвороби в природі ніколи не стикався. Тож при попаданні в природний генофонд не тільки ці організми, але й споріднені з ними виявляться зовсім неготові до зустрічі з такою отрутою. Черговий раз постане питання: чи знайде природа вихід? Чи відбудеться адаптація? В будь якому разі можна сказати впевнено, що втрати будуть. Поряд з цим не можна не торкнутися й питання про нестабільність генетичних вставок у новоутворених організмів. Генна інженерія досі не може вважатися точною наукою, адже немає ніякої гарантії, що генетична вставка, навіть нормально працююча, не порушить природну взаємодію певної зони генів. Зараз добре відомо також, що структура положення генів є рухливою. В умовах коли функції всіх оточуючих генів так чи інакше будуть залежати від положення вставки й можливості її руху по геному, проникнення таких нестабільних конструкцій в природний генофонд дуже небезпечне.

Стикаючись з подібними питаннями біотехнологи, як правило, відповідають, що випробування у лабораторіях та дослідних ділянках показали відсутність таких ефектів. При цьому по-перше, чи можна бути впевненими в тому, що випробування проводяться дійсно незалежними установами ? Бо ж у сучасній фазі розвитку науки усі провідні наукові установи, в тій чи іншій мірі, є фінансово залежними від біотехнологічних компаній. По-друге, якщо навіть отримано саме такі результати, то в такому разі, чи достатньо довго проводились дослідження, щоб виявити наслідки міграціїї трансгенів, які можуть проявитися лише через десятиріччя ? Звичайна відповідь біотехнологів - “В будь якому питанні від таких наслідків не застрахуватися, використання ГМ-рослин в найближчому майбутньому себе покаже”. Зараз випробування ГМ-рослин звичайно проводяться лише протягом відносно коротких проміжків часу і на невеликих площах. Вони рідко тривають довше одного сезону. Як заявив професор Джон Беринджер, голова Консультативного комітету з випуску нових організмів Великої Британії: “Нічого нового з таких випробовувань ми взнати не зможемо”. А після цього ГМ-рослини вже без перешкод виходять з лабораторій на поля, підкоряючи все більші площі на всіх п'яти континентах.

Чому ж так поспішають біотехнологи? Невже криза глобального голоду вже на порозі. Що заважає заспокоїтись і ретельно усе проаналізувати в безпечних експериментальних умовах, чи на обмеженій площі дослідних полів. Що вже тут поробиш, якщо провідні сільськогосподарські компанії і в першу чергу Сполучених Штатів, прагнучи створити для себе нову нішу на світовому ринку, зробили ставку на генетично-модифіковані рослини. Одна компанія “Монсанто” контролює 90% світової торгівлі ГМО. І це в умовах, коли в самій країні не відчувається жодної нестачі у продуктах харчування. Законодавча база, розроблена в цій країні, не встановлює різниці між ГМ-рослинами та традиційними сортами. Можна тільки дивуватися, як же ж в такому випадку вона може примусити виробників ГМО до додаткових неприбуткових випробовувань. Переконуючи фермерів у великій користі від використання ГМ-рослин, біотехнологічні компанії патентують не тільки методи генетичної трансформації, а й сам їх результат - трансгенну рослину. Внаслідок цього фермери вже не зможуть робити запаси насіння на наступний сезон, а змушені будуть постійно його купувати. Крім того, виконуючи умови контрактів, фермери США, вимушені будуть використовувати нове насіння лише з певним гербіцидом тієї ж компанії. Наслідки такого рабства зрозумілі.

В Європі, куди так активно проштовхують свої розробки американські біотехнологічні компанії, становище з продовольством також далеке від критичного. Тож з якої статі європейцям поспішати, і замінювати традиційні, перевірені століттями технології на “свіжі” розробки, наслідки застосування яких не можна передбачити навіть на найближче майбутнє. Такою, є думка Європейської спільноти, підтверджена законодавчою базою Європейського Союзу.

Цілком зрозуміло, що витрати на ведення сучасного сільського господарства зараз значні, та чи скоротяться вони, якщо постійно підтримувати ГМ-сорти. Адже цілком можливою, є адаптація комах чи збудників захворювань вірусної та грибної природи, до розроблених проти них “ГМ-засобів”. В такому випадку біотехнологічна розробка сортів ГМ-рослин нічим не відрізнятиметься від тієї постійної боротьби за вдосконалення хімічних препаратів проти збудників чи шкідників, що постійно адаптуються. При цьому вартість боротьби за створення нового ГМ-сорту не обіцяє бути нижчою.

Епілог

Зараз ми є свідками глобального експерименту над природою і навколишнім середовищем, результати якого неможливо передбачити. Неадекватні тести та законодавство такі, що потенціальні негативні наслідки розповсюдження ГМО можуть бути виявлені тільки тоді, коли вже буде пізно.

З огляду на це хотілося б подякувати громадськості і тим вченим, які не оглядаючись на короткочасні економічні інтереси з холодною головою підходять до прийняття рішень відносно ГМО. Хотілося би також сподіватися, що усі вчені-творці безумовно дуже цінних для людства розробок з більшою відповідальністю поставляться до тієї небезпеки, яку може становити недостатньо перевірене і науково обгрунтоване їх використання - використання кероване суто фінансовими інтересами біотехнологічних комапаній. Розплата за такий поспіх може бути дуже гіркою. Пам'ятаймо, що в природи немає своїх адвокатів. Захист її інтересів є захистом інтересів майбутніх людських поколінь.

Словничок

Антибіотик - речовина, що здатна специфічно пригнічувати життєдіяльність бактеріальних клітин.

Біотехнологія - сфера виробництва певного продукту, за рахунок використання живих організмів, наприклад отримання антитіл проти певної хвороби, від тварин, яким введено відповідного послабленого збудника

Геном - Сукупність молекул ДНК живого організму.

Фермент - Специфічний білок, що завдяки своїй генетично визначеній хімічній структурі каталізує (пришвидшує) певний клас хімічних реакцій. На відміну від хімічних каталізаторів, фермент в ході реакції не вичерпується, і забезпечує у порівнянні з ними набагато більші швидкості проходження хімічних реакцій.

Размещено на Allbest.ru