Створення генномодифікованих продуктів
Перші трансгенні продукти були розроблені у США колишньою військовою хімічною компанією Монсанто ще у 70-х роках. З 1996р. загальна площа посівних площ під трансгенними культурами зросла у 50 разів і вже у 2005 р. становила 90 млн га (17% від загальної площі). Найбільша кількість цих площ засіяна у США, Канаді, Бразилії, Аргентині та Китаї. При цьому 96% усіх ГМО-посівів належить США. Загалом у світі допущено до виробництва понад 140 ліній генетично модифікованих рослин.
У 70 роках XX століття були здійснені основні методи генної інженерії – галузь молекулярної біології, первинним завданням якої є конструювання поза живим організмом нових функціонально активних генетичних структур (рекомбінантних ДНК) та створення організмів з індивідуальними та особливими характеристиками.
Генна інженерія крім теоретичних завдань - вивчення структурно-функціональної організації геному різних організмів - вирішує безліч практичних завдань. Так отримані трансгенні тварини та рослини, що містять та виробляють чужорідну генетичну інформацію. Створити генномодифікований продукт, на нинішньому етапі розвитку науки, не складе особливих труднощів для генних інженерів. Існує кілька методів для створення генозміненої рослини, за допомогою впровадження чужорідної ДНК.
1. Отримання ізольованого гена.
2. Введення гена у вектор для перенесення в організм.
3. Перенесення вектора з геном в організм, що модифікується.
4. Перетворення клітин організму.
5. Відбір генетично модифікованих організмів та усунення тих, які не були успішно модифіковані.
Отже, завдання, яке треба вирішити при створенні трансгенної рослини — організму з такими генами, які йому від природи «непокладено», - це виділити потрібний ген із чужої ДНК і вбудувати його в молекулу ДНК даної рослини. Процес цей дуже складний. Найпоширеніший спосіб впровадження чужих генів у спадковий апарат рослин – за допомогою хвороботворної для рослин бактерії Agrobacterium tumefaciens. Ця бактерія вміє вбудовувати в хромосоми рослини заражену частину своєї ДНК, яка змушує рослину посилити виробництво гормонів, і в результаті деякі клітини бурхливо діляться, виникає пухлина. У пухлини бактерія знаходить собі відмінне живильне середовище і розмножується. Для генної інженерії спеціально виведено штам агробактерії, позбавлений здатності викликати пухлини, але зберіг можливість вносити свою ДНК рослинну клітину. Потрібний ген «вклеюють» за допомогою рестриктазу в кільцеву молекулу ДНК бактерії, так звану плазміду. Ця сама плазміда несе ген стійкості до антибіотика. Лише дуже невелика частка таких операцій виявляється успішною. Ті бактеріальні клітини, які приймуть у свій генетичний апарат «прооперовані» плазміди, отримають, крім нового корисного гена, стійкість до антибіотика. Їх легко буде виявити, полив культуру бактерій антибіотиком, - всі інші клітини загинуть, а ті, хто вдало отримали потрібну плазміду, розмножаться. Тепер цими бактеріями заражають клітини, взяті, наприклад, листя рослини. Знову доводиться провести відбір на стійкість до антибіотика: виживуть лише ті клітини, які набули цієї стійкості від плазмід агробактерії, а отже, отримали й потрібний нам ген. Подальше – справа техніки. Ботаніки вже давно вміють виростити цілу рослину з практично будь-якої її клітини. Однак цей метод працює не на всіх рослинах: агробактерія, наприклад, не заражає такі важливі харчові рослини, як рис, пшениця, кукурудза. Томурозроблено інші методи. Наприклад, можна ферментами розчинити товсту клітинну оболонку рослинної клітини, що заважає прямому проникненню чужої ДНК, і помістити такі очищені клітини в розчин, що містить ДНК і будь-яку хімічну речовину, що сприяє її проникненню в клітину (найчастіше застосовується поліетиленгліколь). Іноді в мембрані клітин роблять мікроотвори короткими імпульсами високої напруги, а через отвори в клітину можуть пройти відрізки ДНК. Іноді застосовують навіть упорскування ДНК у клітину мікрошприцом під контролем мікроскопа. Декілька років тому було запропоновано покривати ДНК надмалі металеві «кулі», наприклад, кульки з вольфраму діаметром 1-2 мікрони, і «стріляти» ними в рослинні клітини. Отвори, що проробляються в стінці, швидко загоюються, а застрягли в протоплазмі «кулі» такі малі, що не заважають клітині функціонувати. Частина «залпу» приносить успіх: деякі «кулі» впроваджують свою ДНК у потрібне місце. Далі з клітин, які сприйняли необхідний ген, вирощують цілі рослини, які потім розмножуються простим способом.[4]
Всі за і проти ГМО
Захисники генетично модифікованих організмів стверджують, що ГМО – єдиний порятунок людства з голоду. За прогнозами вчених населення Землі до 2050 року може сягнути 9-11 млрд. людина, природно виникає необхідність подвоєння, або навіть потроєння світового виробництва сільськогосподарської продукции.[6]
Для цієї мети генетично модифіковані сорти рослин відмінно підходять – вони стійкі до хвороб та погоди, швидше дозрівають та довше зберігаються, вміють самостійно виробляти інсектициди проти шкідників. ГМО-рослини здатні рости і приносити хороший урожай там, де старі сорти просто не могли вижити через певніпогодних умов Генетично модифікованих продуктів, дозволених до споживання населенням планети, не так уже й багато: перш за все, це соя, картопля, кукурудза, рис і цукрові буряки, звичайно ж не всі поголовно, а лише певні сорти.
Але цікавий факт: ГМО позиціонують як панацею з голоду для порятунку африканських та азіатських країн. Тільки чомусь країни Африки останні 5 років не дозволяють ввозити на свою територію продукти з ГМ-компонентами.
Медики всерйоз розглядають генномодифіковані продукти як основу спеціальних дієт. Харчування має не останнє значення в лікуванні та профілактиці хвороб. Вчені запевняють, генномодифіковані продукти дадуть можливість людям із цукровим діабетом, остеопорозом, серцево-судинними та онкологічними захворюваннями, хворобами печінки та кишечнику розширити раціон харчування.
Виробництво ліків методами генної інженерії успішно практикується у всьому світі.
Вживання каррі не тільки не підвищує вироблення інсуліну в крові, а й знижує вироблення глюкози в організмі. Якщо використовувати ген каррі з медичною метою, то фармакологи отримають додаткові ліки для лікування цукрового діабету, а хворі зможуть побалувати себе солодким.
За допомогою синтезованих генів отримують інтерферон та гормони. Інтерферон – білок, що виробляється організмом у відповідь на вірусну інфекцію, зараз вивчають як можливий засіб лікування раку та СНІДу. Знадобилися б тисячі літрів крові людини, щоб отримати таку кількість інтерферону, яку дає лише один літр бактеріальної культури.
Мікробіологічним синтезом одержують інсулін, необхідний для лікування діабету. Методами генної інженерії вдалося створити низку вакцин, які випробовуються зараз для перевірки їхньої ефективності.проти вірусу, що викликає СНІД, імунодефіциту людини (ВІЛ). За допомогою рекомбінантної ДНК одержують у достатній кількості і людський гормон росту, єдині ліки рідкісної дитячої хвороби – гіпофізарної карликовості.
У експериментальній стадії знаходиться генна терапія. Для боротьби зі злоякісними пухлинами в організм вводиться сконструйована копія гена, що кодує потужний протипухлинний фермент. Планується лікувати спадкові порушення методами генної терапії.
Важливе вживання знайде цікаве відкриття американських генетиків. В організмі мишей було виявлено ген, що активізується лише при фізичному навантаженні. Вчені досягли його безперебійної роботи. Тепер гризуни бігають вдвічі швидше і довше за своїх родичів. Дослідники стверджують, що такий процес є можливим і в організмі людини. Якщо вони мають рацію, то незабаром проблема зайвої ваги вирішуватиметься на генетичному рівні.
Одним із найважливіших напрямків генної інженерії є забезпечення хворих органами для пересадки. Трансгенна свиня стане вигідним донором печінки, нирок, серця, судин та шкіри для людини. За розмірами органів та фізіології вона найбільш близька людям. Раніше операції з трансплантації органів свині людині не вдавалися – організм відкидав чужорідні цукри, що виробляються ензимами. Три роки тому у штаті Вірджинія на світ з'явилися п'ятеро поросят, із генетичного апарату яких видалили “зайвий” ген. Проблема з пересадкою органів свині людині відтепер решена.[5]
Генна інженерія дає нам безмежні можливості. Але, безумовно, завжди існує ризик.
Хоча поки що формально згубного впливу трансгенних продуктів на організм людини поки що не виявлено. Хоча опоненти ГМО стверджують на три основні загрози.
- Загроза організму людини – алергія, порушення обміну речовин, поява шлункової мікрофлори, стійкість до антибіотиків, канцерогенний та мутагенний ефекти.
- Загроза навколишньому середовищу – поява бур'янів, що вегетують, забруднення дослідницьких ділянок, хімічне забруднення, зменшення генетичної плазми та ін.
- Глобальні ризики – активізація критичних вірусів, економічна безпека. 1. Харчова шкода
Ослаблення імунітету, виникнення алергічних реакцій внаслідок безпосереднього впливу трансгенних білків. Вплив нових білків, які продукують убудовані гени, невідомий. Порушення здоров'я, пов'язані з накопиченням в організмі гербіцидів, оскільки ГМ-рослини мають властивість їх акумулювати. Можливість віддалених канцерогенних ефектів (розвиток онкологічних захворювань).
2. Екологічна шкода
Використання генетично модифікованих рослин негативно позначається на сортовій різноманітності. Для генних модифікацій беруться один-два сорти, з якими працюють. Існує небезпека вимирання багатьох видів рослин.
Деякі радикальні екологи попереджають, що вплив біотехнологій може перевершити наслідки ядерного вибуху: вживання генномодифікованих продуктів веде до розхитування генофонду, у результаті виникнуть мутантні гени та їх носії-мутанти.
Медики вважають, що вплив генномодифікованих продуктів на людину стане явним лише через півстоліття, коли зміниться щонайменше одне покоління людей, вигодованих трансгенною їжею.
Деякі радикальні екологи попереджають, що багато кроків біотехнології за можливим впливом можуть перевершити наслідки ядерного вибуху: нібито вживання генномодифікованих продуктів веде дорозхитування генофонду, що тягне до появи мутантних генів та їх носіїв-мутантів.
Проте, з погляду генетики, ми є мутантами. У будь-яких високоорганізованих організмів певний відсоток генів є мутованим. При цьому більшість мутацій мають абсолютно безпечний характер і ніяк не відбиваються на життєво важливих функціях їх носіїв.
Що ж до небезпечних мутацій, що викликають генетично обумовлені захворювання, то вони порівняно добре досліджені. До генномодифікованих продуктів ці захворювання жодного стосунку немає, і більшість їх супроводжує людство із зорі його появления.[9]
Оскільки прогрес не стоїть дома, можна сміливо стверджувати, що генномодифіковані організми займуть безпосередньо значну роль розвитку і прогресі як генної інженерії, і людства загалом, враховуючи, що у період, створення ГМО перестав бути фантастичним феноменом. Вченим, будучи вже зараз, під силу вживити сторонній ген як у рослину так і у тварини.