Генетически модифицированные источники продовольственного сырья

  Генная инженерия

Генная  инженерия – отрасль биологии, возникшая на стыке изучения химических нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и генетики микроорганизмов. Она  занимается расшифровкой структуры  генов, синтезом генов, химическим или  биохимическим путём,  клонированием  генов, вставкой выделенных и вновь  синтезированных генов в клетке организма с целью направленного  изменения их наследственных свойств. Генная инженерия осуществила вековую  мечту человечества, управления наследственностью.  

          Два открытия сделали возможным  создание генной инженерии. Первое из них - открытие специфических белков, ферментов, названными рестриктазами. Рестриктазы рвут, разрезают последовательность нуклеатидов в ДНК, но не где попало, только в тех местах, где имеется сочетание определённых нуклеатидов, узнаваемая только данной рестриктазой. Эти «умные» ферменты выделяют из микроорганизмов, они защищают от чуждой генетической информации, например от вируса ДНК с помощью рестриктаз можно получить разрезанную по одинаковым местам части ДНК, например включающая последовательность нуклеотидов, кодирующую определённо белок. Таким белком может быть инсулин, необходим для лечения диабета, человеческий гормон роста или же инерферон, применяющий для лечения вирусных заболеваний.

Важен для генной инженерии другой фермент  лигаза, пришивающей отрезки ДНК один к другому. С его помощью можно, смешав пробирки растворы разных разрезанных молекул ДНК, сшить их в один ген, то есть соединить одну последовательность с другой.

Два открытия, лежащие в основе генной инженерии, размножающиеся в клетках бактерии, генетические элементы – это кольцевые  молекулы ДНК относительно небольшой  длины (не более 100000 нуклеотидных пар) их называют плазмидами

Возможно плазмиды берут начало от так называемых умеренных фагов – вирусов, неубывающих бактериальную клетку, а передающихся из поколения в поколение бактерий. Плазмиды и умеренные вирусы могут передаваться от клетки к клетке, и гены, входящие в состав их кольцевой ДНК могут быть матрицами для синтеза специфических белков по обычному механизму через информационную РНК с участием рибосом хозяина. Плазмидное, фаговое ДНК могут так же разрезаться дестриктазами и сшиваться лигазами. Генная инженерия возникла, когда учёные установили, что с помощью рестриктаз и лигаз можно вставить плазмиду или умеренный фаг, чужеродные гены, затем заразить ими бактерии, трудности её вставной бактериальной плазмиды и фаги генов высших организмов были быстро преодолены. Сейчас иные инженеры усердно ищут умеренные вирусы, которые смогли бы стать безопасными векторами для клеток эукариот.

Уже сейчас генная инженерия может дать в  неограниченных количествах гормона  и другие белки человека необходимы для лечения генных болезней, например инсулин, гормон роста и другое. Их синтезируют размножаемые в больших количествах бактерии, в которые были введены соответственные гены.

В ближайшем  будущем, этим путём будут получены ингибиторы ( замедлители роста злокачественной опухоли, интерферона для лечения вирусных болезней, инкефалины и эндорфины для лечения психических заболеваний. Бактерии можно заставить синтезировать белки мяса и молока. В конце нашего века вероятно будет решена проблема, направленного изменения наследственности высших растений, что произведёт революцию в сельском хозяйстве. В первую очередь речь пойдёт в создании симбиоза между злаковыми растениями и азотофиксирующимися актериями, решить проблему азотных удобрений, затем возникает возможность создании принципиально новых видов культурных трав, кустарников и деревьев. 
 

     Направленное  изменение наследственности животного  и человека, задача несравненно более  трудная, но в принципе решаемая. Как  только получат векторы, безопасные для клетки, и будет разгадан «механизм» активации, «включающихся и выключающихся» генов, и следовательно останется преодолеть технические трудности. Это будет новый шаг к победе не только над генными болезнями и над старостью. Тогда враги смогут заменять в организме пожилых людей «испорченные» в результате мутации гены, на нормальные. 

Основные  этапы создания ГМР

Генетическая  модификация растений предусматривает  ряд общих этапов:

1. Поиск  целевого признака и выделение  гена, ответственного за этот  признак.

2. Создание  вектора, включающего целевой  ген ( гены ) и регуляторные последовательности ДНК, обеспечивающие направленную экспрессию гена ( генов ) в нужных тканях растения и в нужное время.

3.Поиск генотипа ( сорта ) растения для трансформации.

4.Отработка метода трансформации и получение большого числа трансформированных растений (от сотен до тысяч).

5. Отбор  среди трансформантов генотипов,  повторяющих исходный тип растений  по комплексу признаков, обладающих  высоким уровнем проявления переданного  признака, со стабильным наследованием  в ряде поколений семенного  или вегетативного размножения. 

6. Испытание  трансгенного растения на биобезопасность.

7. Государственная регистрацию ГМР на биобезопасность.

8. Сортоиспытания  для включения ГМР в Государственный   реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.

9. Маркетинг  и производство ГМР.

10. Пост-регистрационный мониторинг использования ГМР. 

Воздействие на окружающую среду

1.Данных  о функционировании изменённой  ДНК явно недостаточно. Это –  один из наиболее веских аргументов  противников использования продуктов  генной инженерии. 

Действительно, генно-инженерные технологии начали применять  сравнительно недавно, и пока мы не знаем, как будут вести себя изменённые нами организмы и их потомки через 20, 50 и более лет.

2.Нельзя  предусмотреть последствия взаимодействия  изменённых организмов с их  дикими родственниками, и, как  следствие, возможно непредсказуемое  изменение биоценозов. Например, в  настоящее время во многих  странах активно ведутся работы  по созданию трансгенных видов ценных пород рыб (в частности, лососевых), которые будут быстрее воспроизводиться и смогут обитать в несвойственных им природноклиматических условиях. Однако заселение этих рыб в природную среду может не только увеличить количество рыбной продукции и улучшить её качество, но и нарушить биологическое разнообразие региона, вытеснив из среды обитания привычные виды рыб.

Точно так же привычные, традиционные растения могут вытесняться трансгенными особями, причём риск значительно возрастёт при глобальном распространении последних. Особенно опасно попадание изменённых растений в центры происхождения видов или в места, где существует большое количество эндемичных видов.

 Таким  образом, под угрозой оказывается  сохранение и устойчивое использование  биологического разнообразия.

3.Генетически  модифицированные организмы могут  переноситься насекомыми и птицами  на достаточно далёкие расстояния, что также будет изменять устойчивые, складывавшиеся веками биоценозы. 

4.Возможен  перенос генов изменённых растений  в хромосомы сорняков и, как  следствие, появление новых организмов  с непредсказуемыми, в том числе  потенциально опасными, свойствами. Заметим, что в природе перенос  генов – достаточно обычное  явление. Например, случайно возникший  у растений рапса ген устойчивости  к гербициду атразину за 20 лет был перенесён в десятки сортов рапса. Правда, до сих пор не было зафиксировано ни одного случая передачи этого признака сорнякам.  

Воздействие на человека

1.Возможность  побочных эффектов в связи  с изменением состава пищи. Речь  идёт, прежде всего, о неизвестных  аллергических реакциях. Это довольно  веский аргумент противников  модифицированной пищи. При этом  они порой требуют «абсолютной»  безопасности, а это в принципе  невозможно, т. к. придётся отказаться  от всей повседневной пищи, тем  более что аллергенность увеличивается, поскольку в сельском хозяйстве используется всё больше химических удобрений, инсектицидов и гербидов.

2.Пониженная  питательная ценность генетически  модифицированных продуктов. Действительно,  «первое поколение» некоторых  изменённых сельскохозяйственных  культур при увеличении урожайности  имело сниженную питательную  ценность. Но такие продукты использовались  главным образом на корм живовотным. «Второе поколение», например, «золотого риса» с каротином, картофеля с новым сочетанием крахмалов, рапса и сои с высоким содержанием витаминов и ценных питательных веществ, обладает такими качествами, которые увеличивают их полезность как продуктов питания.

 Вторая  группа рисков затрагивает одно  из основных прав человека  – право на здоровье. Очевидно, в тех случаях, когда приходится  делать выбор между конкретной  пользой продукта и здоровьем  человека необходимо исходить  из того, что превыше всего  именно здоровье и благо человека.

  Генетически  модифицированные продукты стали  одним из достижений биологии 20 в. Основной вопрос: «Безопасны  ли такие продукты для человека?»,  пока остаётся без ответа. Эксперты  Всемирной организации здравоохранения  (ВОЗ)подчёркивают, что в каждом конкретном случае для создания нового растения используются различные методы и гены. Поэтому необходимо проводить экспертизу по каждому продукту. Более того, существуют различные модификации одних и тех же растений. Например, генетически модифицированная кукуруза может обладать сопротивляемостью как к вредным насекомым, так и к гербицидам.

В настоящее  время нет однозначных доказательств  того, что такие продукты могут  принести вред человеку. Впрочем, доказательств  обратного также не существует. В каждой стране этот вопрос решается местными законодателями.

Тесты, проводимые различными исследовательскими институтами, на сегодняшний день не подтвердили, что употребление такого рода продуктов отрицательно действует  на человека или животных. Сторонники генетически изменённых растений подчёркивают, что фермеры, культивирующие «новые растения», используют меньше пестицидов и химических удобрений, поскольку  модифицированные растения более устойчивы  к вредителям и менее прихотливы к условиям произрастания. 

Противники  использования достижений генной инженерии  уверены в негативном влиянии  таких продуктов на человека.

  Их  основные доводы таковы: все испытания  были краткосрочными, а негативное  влияние модифицированных продуктов  может проявляться через длительное  время или отражаться на потомстве.  Кроме того, никому не известно, как «новые» растения повлияют на экологический баланс в мире. Нельзя, например, исключить, что насекомые, поедающие такого рода растения, подвергнутся мутациям, последствия которых могут быть самыми непредсказуемыми.

 Однако, для того, чтобы определить, безопасны  ли такие продукты, ВОЗ рекомендует  проверить следующие факторы:  токсичны ли они; могут ли  провоцировать аллергические реакции;  содержат ли специфические компоненты, способные нанести вред при  взаимодействии с иными веществами; стабильны ли привнесённые в  них гены; могут ли они оказывать  косвенные воздействия на человеческий  организм.

Первое  трансгенное растение было получено в 1983г. в Институте растениеводства в Кёльне. В 1992г. в Китае начали выращивать трансгенный табак, устойчивый к насекомым-вредителям. В 1994г. на прилавках американских супермаркетов появился первый генетически модифицированный овощ – помидор, который не боится транспортировки и долго сохраняет товарный вид.

 С  виду эти помидоры обычные:  круглые, красные, с лаковой  кожицей, мясистые, с малым количеством  влаги. Они размножаются с необычайной  скоростью, устойчивы к пониженным  температурам и болезням. Сорта,  полученные с помощью генной  инженерии, дают урожай в 4-5 раз больший, чем обычные. 

В Англии страсти вокруг безопасности «новых»  растений и продуктов разгорелись  не на шутку. Это и понятно –  именно здесь генетика добилась самых  больших результатов, здесь появилась  овечка Долли, здесь же ведутся скрупулёзные лабораторные испытания безвредности пересаживаемых генов. Скептиков и  сторонников новых продуктов, похоже, поровну. В то время как принц  Чарльз настроен против трансгенов (на королевскую кухню не может затесаться ни один изменённый продукт), премьер-министр страны Тони Блэр заявляет, что ничего не имеет против такой пищи и просто не представляет без неё рациона своей семьи.

В английских супермаркетах открыты специальные  «зелённые» прилавки – на них выставлены продукты, этикетки которых снабжены         наиподробнейшими сведениями, гарантирующими, что эта пища выращена самым естественным способом. Правда, стоит такая продукция  дороже обыкновенного товара.