Орган по экологической сертификации
филиала БНТУ
"Научно-исследовательская часть"
Центр экологических услуг
Поиск по сайту
Статьи » Генетически модифицированные организмы (резюме)
Размер шрифта: Увеличить шрифт Размер шрифта по умолчанию Уменьшить шрифт

Генетически модифицированными называют организмы, генетический материал которых был изменен методами генной инженерии. Разновидностью генетически модифицированных организмов (ГМО) являются трансгенные организмы, в генетический материал которых были введены один или несколько генов других видов. Такие «чужеродные» гены называются трансгенами.
Первым ГМО, использованным в промышленности, стала кишечная палочка, в генетический материал которой был встроен ген человеческого инсулина. Сегодня инсулин и другие белковые лекарственные препараты производят с использованием ГМО. До применения методов генной инженерии для лечения некоторых заболеваний либо вообще не существовало препаратов, либо лекарства были дорогими, иногда обладая при этом низкой эффективностью и/или имея сильное побочное действие. Споры об использовании ГМО разразились среди широкой общественности в конце 1990-х гг., когда были созданы первые ГМ сорта сельскохозяйственных растений. В определенный момент перед многими людьми стал вопрос: есть или не есть продукцию, содержащую ГМО?


Терминология
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) представляет собой полимер - вещество, молекулы которого образованы путем соединения множества более простых молекул. Такие повторяющиеся элементы называются мономерами. Мономеры, из которых состоит ДНК, называются нуклеотидами. В состав ДНК входят четыре нуклеотида, которые, соединяясь последовательно в разных комбинациях, образуют цепочку ДНК. Из двух таких цепочек, спирально закрученных относительно друг друга, состоит молекула ДНК. ДНК всех организмов состоит из одних и тех же четырех нуклеотидов (А, Г, Т, Ц), поэтому ДНК бактерии по физическим и химическим свойствам не отличается от ДНК человека. Это и делает возможным получение трансгенных организмов.
Белки тоже являются полимерами, а аминокислоты – их мономеры. В состав белковой молекулы может входить до нескольких тысяч аминокислот. Разнообразие белков практически бесконечно. Даже в пределах одного организма белки сильно различаются между собой как по химическим, так и по биологическим свойствам. Из-за отличий между «своими» и чужеродными белками последние могут вызывать аллергические реакции у человека и животных.
Белки выполняют множество различных функций, которые обеспечивают основу жизнедеятельности организма, и в конечном счете определяют все его признаки и свойства.
Структура белков закодирована в генах. ДНК является материальным носителем наследственной информации, а участок молекулы ДНК, кодирующий один белок, называется «ген». В клетках большинства живых организмов имеются хромосомы - молекулы ДНК, несущие значительное число генов. Геном представляет собой совокупность всей ДНК клетки организма.
ДНК способна образовывать высокоточные копии самой себя – реплицироваться. Этот процесс обеспечивает практически полную генетическую идентичность всех клеток многоклеточного организма. ДНК также необходима для передачи наследственной информации в ряду поколений.
Процесс перевода нуклеотидной последовательности генов в аминокислотную последовательность соответствующих белков (то есть синтез этих белков) называется экспрессией генов. Синтез белков происходит не непосредственно на ДНК, а с использованием дополнительного носителя информации – молекулы РНК. РНК (рибонуклеиновая кислота), как и ДНК, является полимером, состоящим из нуклеотидов, однако отличается от ДНК по структуре и составу. Кроме того, в большинстве случаев РНК является одноцепочечной.
Экспрессия генов происходит в две стадии:
1) одна из двух цепей ДНК используется как матрица для синтеза молекулы РНК – происходит транскрипция,
2) эта молекула РНК выступает в качестве матрицы для синтеза молекулы белка – это этап трансляции.

Применение генной инженерии для получения ГМ сортов растений и пород животных является одним из методов селекции. Целью любого селекционера является получение сортов растений и пород животных, которые при меньших затратах давали бы больше продукта более высокого качества. Селекционеры работают над выведением сортов и пород, устойчивых к различным факторам окружающей среды, к болезням, сорнякам и вредителям, с повышенной урожайностью, более высокими вкусовыми и пищевыми качествами конечной продукции.
В традиционной селекции для достижения желаемого результата в первую очередь применяют скрещивание особей, обладающих ценными признаками, для объединения этих признаков. Но такой подход связан с рядом ограничений:
• многие виды сельскохозяйственных растений и животных отличаются низким уровнем внутривидовой изменчивости,
• некоторые ценные признаки не могут быть обнаружены у данного вида из-за отсутствия соответствующих генов.
Для преодоления этих препятствий селекционеры применяют мутагенез и отдаленную гибридизацию. Однако при мутагенезе изменения генетического материала (мутации) возникают случайным образом и часто не только не приводят к возникновению желаемых признаков, а, наоборот, снижают жизнеспособность организма. Кроме того, путем мутагенеза можно изменить имеющиеся гены, но не создать что-то принципиально новое. Метод отдаленной гибридизации позволяет привносить в генетический материал гены других видов, но межвидовые скрещивания возможны только между достаточно близкими видами. И это является непростой задачей, а потомство от таких скрещиваний часто бывает стерильным.
Очевидно, возможности традиционной селекции весьма ограничены. На получение новых сортов и пород уходят годы, даже десятилетия. При этом новый сорт или порода могут лишь незначительно превосходить по своим качествам предшественников. А генная инженерия позволяет выводить новые сорта растений и породы животных: ведь можно комбинировать генетический материал даже самых эволюционно отдаленных организмов.

В общих чертах создание ГМО происходит следующим образом:
1) Обнаруживают ген или несколько генов, определяющих какой-либо ценный признак. Необходимый ген можно выделить практически из любого организма или даже синтезировать искусственно.
2) Проводят максимально детальное изучение обнаруженных генов (если такой ген и его белковый продукт не были охарактеризованы ранее).
3) Ген встраивают в подходящую конструкцию, содержащую все необходимое для его экспрессии. Если генетическая конструкция содержит определенные регуляторные элементы, часто удается добиться транскрипции гена только в определенном типе ткани и на определенном этапе развития организма.
Как правило, генетическая конструкция несет маркерный ген, позволяющий отличить клетки, получившие данную конструкцию в результате трансформации, от клеток, не содержащих ее.
4) На следующем этапе генетическую конструкцию переносят в клетки изменяемого организма (трансформация) и встраивают ее в геном (интеграция).
5) Далее из множества клеток отбирают те, в ДНК которых внедрилась использованная при трансформации генетическая конструкция. Для отбора трансформированных клеток используют маркерные гены. Также среди этих клеток необходимо отобрать те, у которых активность введенного гена находится на должном уровне.
После отбора из клеток регенерируют растения, в которых потом анализируется уровень экспрессии чужеродного гена и его влияние на свойства полученного растения. В случае с животными отбор ведут среди полученных новорожденных по наличию и экспрессии соответствующего гена (генов).

На сегодняшний день на рынке нет продуктов питания, полученных с использованием генетически модифицированных животных. Коммерческое применение получили лишь трансгенные животные, используемые для производства лекарственных препаратов. Среди ГМ растений основными являются соя, кукуруза, рапс, хлопчатник, картофель, томаты, рис. Наиболее широкое применение при создании ГМ растений получили гены устойчивости к гербицидам, к насекомым-вредителям, к вирусам. Генетическую модификацию растений проводят с целью замедления созревания и удлинения сроков хранения, а также улучшения питательных свойств. Особое место занимают растения со встроенными генами, ответственными за синтез лекарственных препаратов или белков, которые применяются в промышленности.

Возможные риски, связанные с выращиванием и употреблением в пищу ГМО:
• Попадание чужеродной ДНК в клетки человека
Поскольку химически чужеродный ген никак не отличается от остальных генов ДНК в клетке, его действие на организм человека будет таким же, как и действие любой другой молекулы ДНК, которую содержит наша пища. К тому же ДНК разрушается в процессе приготовления еды и под воздействием ферментов пищеварительного тракта. Так что вероятность попадания фрагмента ДНК в клетки человека чрезвычайно мала. Но даже если допустить такое событие, оно вряд ли будет иметь заметные последствия для всего организма. Ведь речь идет всего об одной или нескольких клетках, которые никогда не покидают кишечника и довольно быстро погибают.
• Аллергенность или токсичность чужеродных белков
Белки действительно могут вызывать аллергические реакции, а некоторые из них бывают токсичными. Но в конечной продукции содержание большинства белков, которые являются продуктами генной инженерии растений или животных, не так высоко, чтобы стать причиной аллергии. Тем более этот белок быстро разрушается при термической обработке пищи, а также под действием ферментов желудка и тонкого кишечника.
В некоторых случаях существуют способы предотвратить образование чужеродного белка в тех частях растения, которые используются в пищу. Кроме того, преобладающая часть белков, которые могут содержаться в ГМО, и так попадает в организм человека вместе с «обычной» пищей, при этом не вызывая каких-либо негативных последствий для здоровья. Однако важно, чтобы потребитель располагал полной информацией о том, из какого организма был взят ген для создания трансгенного растения.
Продукты трансгенов могут быть токсичны и для животных, способны вызывать гибель нецелевых видов. Применение некоторых генов связано с риском появления устойчивых к ним вредителей, что может нанести ущерб не только сельскому хозяйству, но и экосистемам.
• Изменение активности других генов за счет случайного встраивания генетической конструкции
Процесс встраивания генетической конструкции в ДНК растительной клетки носит случайный характер. Если интеграция произойдет в кодирующей последовательности гена, то его функционирование будет нарушено. Такое растение, скорее всего, будет иметь пониженную жизнеспособность и не даст начало новому сорту. Если же встраивание генетической конструкции произойдет в регуляторной области, возможно изменение активности гена. В результате в тканях растения могут измениться концентрации различных веществ. Это особенно важно в тех случаях, когда мы имеем дело с растениями, которые изначально уже содержали токсичные вещества в безопасных концентрациях (например, картофель). Таким образом, случайное встраивание трансгена может привести к возникновению токсичной продукции. Однако вероятность этого невелика, так как лишь небольшая часть ДНК растений представляет собой гены, остальная ее часть – некодирующие области, встраивание генетической конструкции в них не влияет на активность генов.
• Накопление гербицидов в тканях растений
Большинство ГМ растений - устойчивые к гербицидам, поэтому заслуживают внимания связанные с ними потенциальные риски. Использование устойчивых к гербицидам культурных растений дает возможность обрабатывать гербицидами поля, когда на них уже появились всходы, а не вносить гербициды в почву непосредственно перед посевом. Это позволяет применять менее стойкие гербициды и вносить их в меньших количествах.
Механизм воздействия гербицидов на растения таков: гербицид связывается с определенным клеточным ферментом и подавляет его активность, вследствие чего в организме растения не протекает некая жизненно важная реакция и растение погибает. При этом в качестве мишени предпочтение отдается ферментам, которые либо не встречаются в организме человека и животных, либо не выполняют важных функций.
Существуют два механизма создания растений, устойчивых к гербицидам:
1) в растение вводится ген, кодирующий белок, близкий по структуре к белку-мишени и выполняющий ту же функцию, но нечувствительный к гербициду;
2) продукт трансгена инактивирует гербицид.
Если гербицид не инактивируется, но растение к нему устойчиво, возможно накопление гербицида в тканях и он может попадать в пищу человека.
• Передача трансгенов диким видам растений и бактериям
Одним из последствий передачи трансгенов от ГМ растений диким родственным видам или попадания самих культурных трансгенных растений в окружающую среду может стать появление так называемых «супер-сорняков», устойчивых к гербицидам или к неблагоприятным факторам окружающей среды. С другой стороны, может быть нанесен ущерб генетическому разнообразию растений: виды, получившие трансген, станут более конкурентоспособными и будут вытеснять менее приспособленные дикие виды, что может привести к исчезновению последних. Поэтому при создании ГМ сортов проводится оценка возможности передачи генов диким видам, а также последствий такой передачи для экосистемы. Также принимаются меры по минимизации таких рисков, например, с помощью создания ГМ сортов, не способных к размножению.
• Растения с генами лекарственных препаратов или белков, используемых в промышленности
Такие растения выращиваются для выделения из них целевых белков и последующего производства препаратов или промышленной продукции. Даже если в растении образуется вещество, используемое как лекарство, употребление такого растения в пищу может быть опасно для здоровых людей, поскольку лекарственные вещества должны применяться только при необходимости и с соблюдением дозировки. Когда такие растения выращивают рядом с пищевыми или кормовыми растениями той же культуры, существует вероятность их смешивания или перекрестного опыления. Результатом станет попадание трансгенных растений в пищу человека или корм животных. Не исключено, что неубранные остатки таких растений будут поедать дикие животные, что в некоторых случаях может привести к их отравлению и гибели.
• Неизвестные риски
История употребления продуктов из ГМО пока не столь продолжительна, чтобы исключать вероятность рисков, не замеченных учеными на сегодняшний день.

ГМ животные
Генетически модифицированные животные широко используются в лабораторных исследованиях, в том числе и в качестве моделей при изучении заболеваний человека. Но пока не существует ГМ пород животных, которые бы использовались для производства продуктов питания. Хотя это, похоже, - вопрос времени. Риски, связанные с использованием ГМ животных, мало отличаются от таковых для трансгенных растений. Но в данном случае обостряются вопросы этического характера. Насколько приемлемы с моральной точки зрения клонирование и генетические манипуляции с животными? Надо сказать, и при традиционном животноводстве значительная часть сельскохозяйственных пород обладает признаками, которые приносят мучения животным. Многие из них страдают заболеваниями, связанными с особенностями их физиологии или развития, а также с содержанием их на фермах.

Заключение
Сам факт манипуляций с генетическим материалом растений не несет в себе опасности для здоровья, поэтому ГМО не более опасны, чем их немодифицированные аналоги. Однако с ГМО могут быть связаны определенные риски.
При должном подходе создание ГМО, безусловно, будет очень полезно для всего человечества. Но реальность такова, что ГМ сорта растений сегодня представляют ценность скорее для фермеров, поставщиков и продавцов, нежели для потребителей. Причем продукция из ГМ растений не является более дешевой, чем аналогичные продукты из «обычных» растений.
Споры о безопасности ГМО продолжаются. Поэтому не стоит полностью отказываться от идеи создания ГМО, но при этом следует помнить обо всех необходимых мерах предосторожности. В конечном счете каждый человек должен иметь возможность самостоятельно сделать свой выбор.


Автор статьи: Василий Панкратов

Источник: http://greenconsumption.org

Белорусский Зеленый Портал Rating All.BY Каталог TUT.BY
Каталог Бизнес Сайтов на BEL.BIZ