Генетична модифікація - це процес зміни генетичного складу організму. Це робилося опосередковано тисячами років шляхом контрольованого або селективного розведення рослин та тварин. Сучасна біотехнологія спростила та швидше націлити конкретний ген для більш точної зміни організму за допомогою генної інженерії.
Терміни "модифікований" та "інженерний" часто використовуються взаємозамінно в контексті маркування генетично модифікованих харчових продуктів або "ГМО". У галузі біотехнології ГМО означає генетично модифікований організм, тоді як у харчовій промисловості цей термін стосується виключно продуктів харчування, які були цілеспрямовано розроблені, а не селективно розводяться організми. Ця невідповідність призводить до плутанини серед споживачів, і тому американське управління харчовими продуктами та лікарськими засобами (FDA) надає перевагу генно-інженерному продукту (GE) для продуктів харчування.
Коротка історія генетичної модифікації
Генетична модифікація бере свій початок з давніх часів, коли людина впливала на генетику селективно розмножуючись організмами, згідно зі статтею Габріеля Рангеля, вченого з охорони здоров'я Гарвардського університету. Якщо повторюється протягом декількох поколінь, цей процес призводить до кардинальних змін виду.
За словами Рангеля, собаки, ймовірно, були першими тваринами, які були цілеспрямовано генетично модифіковані. Початок цих зусиль починається близько 32 000 років. Дикі вовки приєдналися до наших предків мисливців-збирачів у Східній Азії, де ікла були одомашнені та розведені, щоб підвищити послужність. Протягом тисяч років люди розводили собак з різними бажаними особистісними та фізичними властивостями, врешті-решт, це призвело до найрізноманітніших собак, яких ми бачимо сьогодні.
Найбільш рання відома генетично модифікована рослина - пшениця. Вважається, що ця цінна культура зародилася на Близькому Сході та Північній Африці в районі, відомому як «Родючий півмісяць», згідно статті 2015 року, опублікованій у «Журналі традиційної та комплементарної медицини». Древні фермери вибірково розводили трави пшениці, починаючи приблизно з 9000 р. До н.е. створити одомашнені сорти з більшими зернами та твердішими насінням. До 8000 р. До н. Е. Вирощування одомашненої пшениці поширилося по Європі та Азії. Постійне селективне розведення пшениці призвело до тисяч сортів, які вирощують сьогодні.
Кукурудза також пережила деякі найдраматичніші генетичні зміни за останні кілька тисяч років. Основний урожай був отриманий з рослини, відомої як теосинте, дикої трави з крихітними вушками, які мали лише кілька ядер. З часом фермери вибірково розводили трави теосинтету, щоб створити кукурудзу з великими вушками, що обриваються ядрами.
Поза цими культурами, більша частина продукції, яку ми сьогодні їмо, включаючи банани, яблука та помідори, зазнала селекційне розмноження кількох поколінь, повідомляє Rangel.
Технологія, яка спеціально ріже та передає шматочок рекомбінантної ДНК (рДНК) з одного організму в інший, була розроблена в 1973 році Гербертом Боєром та Стенлі Коеном, дослідниками Каліфорнійського університету, Сан-Франциско та Стенфордського університету відповідно. Пара перенесла шматок ДНК від одного штаму бактерій до іншого, що забезпечує стійкість до антибіотиків у модифікованих бактеріях. Наступного року двоє американських молекулярних біологів, Беатріче Мінтц та Рудольф Яніш, впровадили іноземний генетичний матеріал в мишачі ембріони в першому експерименті з метою генетичної модифікації тварин за допомогою методів генної інженерії.
Дослідники також видозмінювали бактерії для використання в якості ліків. У 1982 році людський інсулін був синтезований за допомогою генної інженерії Кишкова паличка Бангі, ставши першим генно-інженерним людським ліком, схваленим FDA, згідно Rangel.
Генетично модифікована їжа
За даними Державного університету штату Огайо, існує чотири основні методи генетично модифікуючих культур:
- Селективне розведення: Вводять та розводять два штами рослин для отримання потомства із специфічними ознаками. Від 10 000 до 300 000 генів можуть бути уражені. Це найдавніший метод генетичної модифікації і, як правило, не входить до категорії продуктів ГМО.
- Мутагенез: насіння рослин цілеспрямовано піддаються впливу хімічних речовин або радіації з метою мутації організмів. Потомство з бажаними ознаками зберігається і надалі розводиться. Мутагенез також не включається до категорії продуктів харчування з ГМО.
- Втручання в РНК: Окремі небажані гени в рослинах інактивуються з метою видалення будь-яких небажаних ознак.
- Трансгеніка: Ген береться з одного виду та імплантується в інший, щоб ввести бажану ознаку.
Останні два перелічені методи вважаються видами генної інженерії. Сьогодні деякі культури пройшли генну інженерію для підвищення врожайності сільськогосподарських культур, стійкості до пошкодження комах та імунітету до хвороб рослин, а також для введення підвищеної харчової цінності, повідомляє FDA. На ринку їх називають генетично модифікованими, або ГМО-культурами.
"ГМО культури дали велику обіцянку у вирішенні питань сільського господарства", - сказала Нітя Джейкоб, науковець з рослинництва Оксфордського коледжу університету Еморі в Джорджії.
Першою генетично виробленою культурою, затвердженою для вирощування в США, був помідор Флавр Савр у 1994 р. (Для вирощування в США генетично модифіковані продукти повинні прийматися як Агенцією з охорони навколишнього середовища (EPA), так і FDA.) Новий помідор мав більш тривалий термін зберігання завдяки дезактивації гена, який змушує помідори починати ставати м'ясистими, як тільки їх збирають. Згідно з даними відділу сільського господарства та природних ресурсів Каліфорнійського університету, помідор також обіцяв посилений аромат.
На сьогоднішній день бавовна, кукурудза та соя - найпоширеніші культури, вирощені в США. За даними FDA, майже 93 відсотки сої та 88 відсотків культур кукурудзи є генетично модифікованими. Згідно з даними Міністерства сільського господарства США (USDA), багато ГМО-культур, наприклад модифікована бавовна, були вироблені стійкими до комах, що значно зменшує потребу в пестицидах, які можуть забруднити ґрунтові води та навколишнє середовище.
В останні роки все більш суперечливим стає вирощування ГМО культур.
"Одна з проблем викликає вплив ГМО на навколишнє середовище", - сказав Якоб. "Наприклад, пилок з ГМО культур може переноситись на поля не-ГМО культур, а також у популяції бур'янів, що може призвести до того, що не-ГМО набудуть характеристик ГМО через перехресне запилення".
Якоб заявив, що декілька великих біотехнологічних компаній монополізували індустрію ГМО у рослинництві, ускладнюючи життя окремим дрібним фермерам. Однак, хоча деякі фермери можуть бути вигнані з бізнесу, ті, хто працює з біотехнологічними компаніями, можуть отримати економічні вигоди від збільшення врожаю сільськогосподарських культур та зменшення витрат на пестициди, заявляє USDA.
Маркування ГМО-продуктів є важливим для більшості людей у США, згідно з опитуваннями, проведеними Consumer Reports, The New York Times та The Mellman Group. Люди висловлюються за маркування ГМО, вважають, що споживачі повинні мати можливість вирішити, чи бажають вони купувати генетично модифіковані продукти.
Однак, зазначає Яків, немає чітких наукових доказів того, що ГМО небезпечні для здоров'я людини.
Генетично модифікуючі тварини та людина
Сьогодні худобу часто вибірково розводять для покращення темпів росту та м’язової маси та заохочення стійкості до хвороб. Наприклад, певні лінії курчат, вирощених на м'ясо, були вирощені на сьогодні, щоб вирости на 300 відсотків швидше, ніж у 1960-х роках, згідно зі статтею за 2010 рік, опублікованою в Journal of Anatomy. Наразі жодна продукція тваринного походження на ринку в США, включаючи курятину або яловичину, не має генетичної інженерії, і, отже, жоден не класифікується як харчові продукти з ГМО чи GE.
Протягом останніх декількох десятиліть дослідники генетично модифікували лабораторних тварин, щоб визначити, як біотехнологія може допомогти в лікуванні хвороб людини та відновлення пошкодження тканин у людей, повідомляє Національний науково-дослідний інститут геному людини. Одна з найновіших форм цієї технології називається CRISPR (вимовляється «більш чіткою»).
Технологія заснована на здатності бактеріальної імунної системи використовувати CRISPR області та ферменти Cas9 для інактивації чужорідної ДНК, яка потрапляє в бактеріальну клітину. Ця ж методика дозволяє вченим орієнтуватися на певний ген або групу генів для модифікації, - сказала Гретхен Едвальдс-Гілберт, доцент біології з коледжу Скриппса в Каліфорнії.
Дослідники використовують технологію CRISPR для пошуку ліків від раку та для пошуку та редагування одиничних фрагментів ДНК, які можуть призвести до захворювань у людини в майбутньому. Терапія стовбуровими клітинами може також використовувати генну інженерію для регенерації пошкодженої тканини, наприклад, від інсульту або інфаркту, сказала Едвальдс-Гілберт.
У дуже суперечливому дослідженні принаймні один дослідник стверджує, що випробував технологію CRISPR на людських ембріонах з метою усунення потенціалу певних захворювань. Цей вчений зіткнувся з жорсткою ретельністю і деякий час був поміщений під домашній арешт у своїй країні Китаї.
Моральна дилема
Технологія може бути доступною, але чи варто вченим проводити дослідження генетичної модифікації людей? Це залежить, сказала Рівка Вайнберг, професор філософії в коледжі Скриппса.
"Якщо мова йде про щось на зразок технології, ви повинні подумати про наміри та різні способи їх використання", - сказав Вайнберг.
Більшість медичних випробувань щодо лікування, яке використовує генну інженерію, проводиться за згодою пацієнтів. Однак генна інженерія на плоді - інша історія.
"Експерименти над людьми без їх згоди є проблематично", - сказав Вайнберг. "Існують не лише ризики, ризики не відображаються. Ми навіть не знаємо, чим ризикуємо".
Якби технологія наступного покоління була доступною і виявилася б безпечною, заперечення проти її випробування на людях були б мінімальними, зазначив Вайнберг. Але це не так.
"Велика проблема всіх цих експериментальних технологій полягає в тому, що вони експериментальні", - сказав Вайнберг. "Однією з головних причин того, чому люди так жахнулися від китайського вченого, який використовував технологію CRISPR на ембріонах, це тому, що це така рання стадія експериментів. Це не генна інженерія. Ви просто експериментуєте над ними".
Переважна більшість прихильників генної інженерії усвідомлюють, що технологія ще не готова до випробування на людях, і стверджують, що процес буде використаний назавжди. Якоб заявив, що метою генетичної модифікації завжди було вирішення проблем, що стоять перед людським суспільством ".
Подальше читання:
