GMO - organizmy genetycznie modyfikowane. Co to jest GMO?

Organizmy genetycznie modyfikowaneGMO - organizmy genetycznie modyfikowane. Co to jest GMO? Kilkadziesiąt lat temu to, co jest dziś oczywistością, było odległymi oderwanymi od rzeczywistości marzeniami. Nie inaczej było z ingerencją w geny organizmów, ba, kolejne kilka dekad wcześniej nie istniało pojęcie genu. Dzisiaj jednak w różnych ośrodkach naukowych trwają badania nad potencjałem, jaki kryje w sobie inżynieria genetyczna.

Biotechnologia

Biotechnologia to nauka interdyscyplinarna, zahaczająca o biologię czy chemię, zajmująca się wykorzystywaniem procesów biologicznych na skalę przemysłową. Procesy biotechnologiczne znane są ludzkości od tysięcy lat, przykładem zastosowania takich procesów na skalę przemysłową jest produkcja piwa czy wina przy użyciu drożdży.

Inżynieria genetyczna

Inżynieria genetyczna to celowa ingerencja człowieka w materiał genetyczny jakiegokolwiek żywego organizmu. Mocno zazębia się z biotechnologią, ponieważ właśnie inżynieria genetyczna pozwala dostosować procesy zachodzące w organizmach do tych, które są człowiekowi z jakichś względów niezbędne. Efektem inżynierii genetycznej są organizmy transgeniczne, które możemy sklasyfikować do trzech grup: mikroorganizmy, zwierzęta i rośliny GM.

Technika klonowania i rekombinowania

Technika klonowania i rekombinowania pozwala na dowolną manipulację kodem genetycznym znajdującym się w probówce. Aby ten materiał dostał się do danej komórki, rekombinowane ("ponownie składane") DNA podlega procesowi transformacji (przy wprowadzaniu do bakterii) lub transfekcji (przy wprowadzaniu do organizmów wielokomórkowych). Podstawowym środkiem tych operacji są wektory, czyli cząsteczki lub organizmy zdolne do przenoszenia informacji genetycznej. Zaliczamy do nich plazmidy (małe cząsteczki DNA, w których niezależnie replikowany jest materiał genetyczny, występujące naturalnie np. u drożdży). Wektorami są też bakteriofagi, czyli wirusy atakujące bakterie. Do takiego wirusa wprowadza się rekombinowane DNA, następnie dana bakteria atakowana jest przez wirusa, który wprowadza do niej rekombinowane DNA. Odpowiednikiem bakteriofagów u zwierząt są adenowirusy i retrowirusy. Wykorzystuje się także wektory drożdżowe, które mają tę zaletę, że posiadają jądro i mitochondrium (typowa cecha eukariontów - z powodu wielu różnic między organizmami jedno i wielokomórkowymi, dla dobrego przyjęcia się materiału genetycznego ważny jest dobór wektora. Geny markerowe służą sprawdzeniu czy wprowadzenie genu do organizmu się powiodło, warunkują one określoną cechę, którą następnie się sprawdza. Są też niewektorowe metody wprowadzania materiału genetycznego do organizmów. Jednym z nich jest mikroiniekcja, czyli wprowadzenie DNA ręcznie, za pomocą igły. Elektroporacja polega na poddaniu roślinnych komórek bez ścian komórkowych impulsom elektrycznym, w skutek czego błony komórkowe stają się chwilowo przepuszczalne i DNA dostaje się do środka. Popularna jest także metoda zwana mikrowstrzeliwanie (metoda biolistyczna, bombardowanie) DNA. Metalowe kulki o średnicy jednej tysięcznej milimetra są wstrzeliwane z prędkością przekraczającą 400 metrów na sekundę prosto do komórki.

Mikroorganizmy transgenetyczne

Mikroorganizmy transgenetyczne (mikroorganizmy genetycznie modyfikowane, mikroorganizmy GM, GMM - Genetically Modified Microorganisms) są już w powszechnym użyciu chociażby w medycynie. Bakterie z rodzaju Clostridium czy Salmonella wykazują zdolności onkolityczne, czyli są zdolne do niszczenia komórek nowotworowych. Przyczyny tego zjawiska nie są jeszcze znane, ale nie wyklucza się zastosowania tych bakterii w onkologii.

Około dwóch tysięcy różnych antybiotyków jest produkowane przez mikroorganizmy modyfikowane genetycznie, z których najpopularniejsza jest streptomycyna. Oprócz produkcji antybiotyków, GMM używa się także do produkcji ludzkich białek, np. insuliny czy hormonu wzrostu.

Genetycznie modyfikowane mikroorganizmy pełnią także rolę w walce z zanieczyszczeniami. Modyfikowane bakterie mają szansę stać się organizmami rozkładającymi rtęć i inne toksyczne substancje, ponadto z wykorzystaniem takich organizmów planuje się tworzyć materiały biodegradalne, a z nich różnorodne opakowania. Jeśli chodzi o przemysł, to mikroorganizmy produkują całą masę substancji, począwszy od enzymów trawiennych, przez dodatki do żywności, aż po barwniki, co sprawia, że są one powszechnie używane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.

Szczepionki z drobnoustrojami pozbawionymi genów odpowiadających za zjadliwość powszechnie wykorzystuje się w medycynie, ale prawdziwym przełomem, nad którym pracują naukowcy m. in. z University of Texas, byłyby jadalne szczepionki, czyli warzywa i owoce zawierające antygeny lub patogeny chorób.

Genetycznie modyfikowane rośliny

A skoro jesteśmy już przy temacie roślin, warto wspomnieć o tym, jakie osiągnięcia zdobyli naukowcy pracujący nad transgenicznym roślinami, a także co planują osiągnąć. Najważniejszą cechą jest zwiększenie tolerancji na niesprzyjające środowisko, co może zwiększyć potencjalne plony. Zabezpieczenie przed suszą, nieodpowiednią temperaturą są już powszechnie stosowane. Przykładem może służyć pomidor odporny na suszę czy odmiana eukaliptusa odporna na działanie niesprzyjających temperatur. Do tego dochodzi jeszcze odporność na owady, choroby i chwasty, a także herbicydy - substancje stosowane do zwalczania chwastów, szkodzące niektórym gatunkom roślin.

Kolejnym punktem jest sztuczne upiększenie roślin, czyli wpłynięcie na ich smak, wygląd, zapach czy wartości odżywcze, można także skrócić czas dojrzewania owoców czy wydłużyć czas ich przechowywania. Przykładem jest tutaj kukurydza o nienaturalnie wysokiej zawartości witamin A, C i E. Warto wspomnieć, że produkty GMO to produkty wytworzone, zawierające lub składające się z genetycznie modyfikowanych organizmów.

Transgeniczne rośliny znajdują zastosowanie w procesie fitoremediacji - oczyszczania gleb i wód, bazując na zdolności niektórych gatunków do gromadzenia sporej ilości szkodliwych związków, jak metale ciężkie, jak rzodkiewnik (arsen, ołów, rtęć, kadm) czy tytoń (rtęć, kadm).

W dwa tysiące jedenastym roku obszar uprawy roślin GM oscylował w granicach 148 milionów hektarów, dla porównania - Polska zajmuje obszar około 31 milionów hektarów. Najpopularniejszą uprawą jest soja, której uprawy zajmują powierzchnię ponad 70 milionów hektarów, dalej są bawełna, kukurydza i rzepak. Światowymi przodowcami, jeśli chodzi o powierzchnię upraw roślin transgenicznych są: USA (70 milionów hektarów), Brazylia (30 milionów hektarów) i Argentyna (24 miliony hektarów) (Clive James, 2011).

Genetycznie modyfikowane zwierzęta

Genetycznie modyfikowane zwierzęta również znajdują spore pole do popisu w niedalekiej przyszłości. W pierwszej linii idą gatunki modyfikowane względem ekonomicznym, jak wprowadzenie genu hormonu wzrostu u świń, by te były większe; poprawę jakości produktów pochodzenia zwierzęcego, np. mleka czy zmianę składu tych produktów. Zwierzęta transgeniczne wykorzystuje się również do produkowania ludzkich białek, przeciwciał czy szczepionek z kóz, owiec czy kurzych jak. Ale to nie wszystko! Trwają prace nad ksenotransplantacją, czyli uzyskaniem ludzkich narządów pochodzenia zwierzęcego, jakkolwiek by to nie brzmiało. Oczywiście równie ważnym zastosowaniem zwierząt GM jest ich laboratoryjne zastosowanie, czyli poznawanie genów, enzymów, funkcjonowanie tych zwierząt jako modeli w badaniach ludzkich chorób, czy obiektów w badaniach.

Wśród pierwszorzędnych obaw związanych z organizmami genetycznie modyfikowanymi jest wpływ GMO na genom człowieka. Przeciwnicy organizmów transgenicznych nie chcą ryzykować zdrowiem, ponieważ do tej pory nieopublikowano badań związanych z wpływem GMO na genom ludzki. Wśród argumentów przeciwników GMO znajdziemy też negatywny wpływ na inne organizmy, zubożenie bioróżnorodności czy pojawienie się superchwastów - odpornych na toksyny, dalej - przenoszenie przez rośliny genów warunkujących alergie pokarmowe. Jeśli chodzi o zwierzęta, obawy skupiają się na ryzyku przenoszenia chorób zwierzęcych na ludzi, niektórzy także polemizują na temat przekazywania genów zwierzęcych ludziom. No i na końcu pozostaje jeszcze etyka, ale to już każdy musi w swoim zakresie rozpatrzeć.

Komentarze