Генная инженерия польза или вред
Статья о ГМО. Что это вообще такое? Почему ГМО так всех волнует? Так ли опасны генномодифицированные организмы на самом деле? Как определить наличие ГМО в продуктах? В каких продуктах содержится ГМО? На эти и другие вопросы даны исчерпывающие ответы. Также рассказано о принципе действия ГМО на организм, вреде и пользе, даны рекомендации по выбору продуктов.
ГМО – это генномодифицированные организмы. Создавая их, генная инженерия направляет эволюцию в нужное русло и ускоряет её процесс. Но мы все равно боимся. Так ли это страшно на самом деле?
Первоначальная цель генной инженерии – создание продуктов, которые при небольших затратах дадут максимум урожая. Меняя генный код, ученые стараются повысить устойчивость растений к вирусам и неблагоприятным условиям. Способы создания продуктов с ГМО разнообразны, а СМИ запугивают людей негативными последствиями употребления такой пищи.
На самом деле в организме продукт с ГМО распадается на аминокислоты, простые сахара и жирные кислоты. Они в свою очередь используются в качестве источника энергии. И разницы между яблоком с дерева и яблоком из магазина по воздействию на организм нет.
Другая «страшилка» про ГМО – встраивание генов в организм человека и возникновение на этой почве рака и опухолей. Но это невозможно. Чужой ДНК не приживется в человеке. Но отрицать негативное влияние ГМО нельзя. Все-таки это искусственно созданные рукой человека продукты, не полученные от природы. Они имеют свои отрицательные стороны.
Вред от ГМО продуктов:
1. Входящие в состав ГМО белки со временем вызывают аллергию.
2. Большее количество токсинов по сравнению с натуральными продуктами.
3. Организм становится устойчивее к некоторым видам лекарств, и в дальнейшем лечиться придется более сильными антибиотиками.
4. ГМО продукты содержат накопленные пестициды.
5. Полезных веществ в ГМО продуктам в разы меньше, нежели в натуральных.
Но в условиях современного мира вред таких продуктов относителен. Ведь экология, в которой растут обычные овощи и фрукты, тоже оставляет желать лучшего. А фрукты, которые везут к нам из Африки, непременно обрабатываются химикатами. Загазованность негативно влияет на растения, которыми питаются коровы, а затем дают молоко. Но от ГМО продуктов есть и польза:
1. Благодаря таким продуктам накормить население Земли стало намного проще.
2. Способность к выживанию растений в стрессовых ситуациях повысилось, они не нуждаются в обработке химикатами.
3. Идеальный внешний вид пищи привлекает покупателей.
4. Повысился срок годности продуктов.
Определить наличие ГМО можно только в специальных лабораториях. Но точно можно сказать, что все полуфабрикаты и колбасные изделия содержат их. Внешне можно определить фрукты и овощи: блестящий вид, одинаковый размер, отсутствие сока и нападок насекомых. Основные продукты, содержащие ГМО: соя, кукуруза, морковь, картофель, помидоры, кабачки, пшеница, свекла, рис.
Практически все большие иностранные корпорации применяют в производстве ГМО – это импортные газировки, шоколад, детское питание. И ввоз их в нашу страну не запрещен, хотя на территории России выращивать растения с применением ГМО не разрешается.
Как же обойтись без ГМО? Покупать продукты у проверенных фермеров, самостоятельно делать заготовки. Летом выращивать собственные овощи, собирать ягоды. Обращать внимание на маркировку на упаковках: обычно производители отмечают, если в их продуктах есть ГМО. Выбирать фрукты и овощи с изъянами, разных размеров.
Но не стоит сильно бояться ГМО. Их вред до сих пор не доказан учеными. И главные страхи, о которых мы узнаем из телевизора, про рак и смерть могут быть очередной «уткой» для запугивания населения. Но и постоянно употреблять в пищу полуфабрикаты и подозрительные овощи также не нужно. К тому же неизвестно, как скажется употребление продуктов с ГМО через десятилетия. Ведь многие исследования утаиваются. А большие деньги всегда были важнее жизни и здоровья простого населения.
Генная инженерия спасет мир от голода или наоборот, погубит биоразнообразие нашей планеты? Непростой вопрос. Хелена Древес Боллесен – датский специалист по органическим продуктам питания, в своей книге «Быть или не быть… Опыт датского органического сельского хозяйства», рассказывает о проблемах связанных с использованием ГМО продукции и тех последствиях, которые могут ожидать нас в будущем.
По мере того как старые методы ведения промышленного сельского хозяйства постепенно теряют эффективность, наука ищет новые пути развития — одним из них и является генная инженерия. Генетически модифицированные организмы не используются в органическом сельском хозяйстве, однако генная инженерия — технология со множеством возможностей применения, которая без сомнения повлияет на развитие земледелия и пищевой промышленности, поэтому нам представляется целесообразным обсудить здесь ее перспективы.
Сегодня генная инженерия в основном применяется в растениеводстве и фармацевтической промышленности, а также при производстве ферментов.
Фармацевтика
В 1987 году датская фармацевтическая компания «Ново Нордиск» создала первые генетически измененные клетки дрожжей, способные выделять инсулин — так называемый человеческий инсулин. Прежде инсулин был исключительно животного происхождения и добывался из поджелудочных желез коров и свиней. Животный инсулин дорог в производстве и может вызывать аллергические реакции, новая же технология позволила значительно удешевить производство препарата и свести на нет побочные эффекты. Сегодня на рынке представлен как человеческий инсулин, так и инсулин животного происхождения.
Фотография с сайта www.medscape.com
Та же методика используется и для производства некоторых видов антибиотиков и вакцин. Как и в случае с инсулином, это приводит к снижению стоимости препаратов и делает их общедоступными.
Ферменты
Генная инженерия имеет большое значение и для производства ферментов, которые все мы, порой сами о том не подозревая, используем каждый день. В частности, повсеместный переход от ручной стирки к машинной стал возможен благодаря ферментам, содержащимся в стиральном порошке.
Эффективность современных ферментов настолько высока, что они используются, например, при производстве джинсов с потертостями — для разъедания краски и придания ткани потертого и линялого вида, сделав ненужной долгую стирку джинсов в больших промышленных машинах с камнями или другими утяжелителями.
И в фармацевтической, и в ферментной промышленности конечный результат производства сам по себе не является генетически модифицированным, однако генетически модифицированные организмы — например, дрожжевые грибы или другие микроорганизмы — участвуют в производстве и помогают создавать инсулин или ферменты для стирального порошка. Эти генетически модифицированные культуры ни в коем случае не должны попасть в окружающую среду, и власти пристально следят за тем, чтобы не допустить подобных утечек.
Растениеводство
Иначе дело обстоит с растениеводством — здесь новый ген вводится в геном самого растения. Чаще всего это делается для повышения устойчивости растения к пестицидам. Одним из самых популярных видов генетической модификации, особенно широко распространенным в США, Канаде и странах Южной Америки, является создание сельскохозяйственных культур, устойчивых к «Раундапу», что позволяет опрыскивать этим средством целые поля, не повреждая при этом урожай, а наоборот, предоставляя растениям более благоприятные условия для роста.
Средство для борьбы с сорными растениями «Раундап», чье действующее вещество называется глифосат, на протяжении долгих лет считалось относительно безвредным: полагали, что этот гербицид, уничтожив нежелательные растения, быстро разлагается под действием почвенных бактерий. Руководствуясь этим представлением, растениям начали прививать резистентный ген, чтобы получить возможность обрабатывать глифосатом целые поля.
В Аргентине, например, 18 миллионов гектаров земли засажены генетически модифицированной соей, значительная часть которой используется затем в качестве корма для животных в европейской мясной и птицеперерабатывающей промышленности.
Главная проблема заключается в том, что сорные растения на полях тоже постепенно начинают приобретать резистентность к глифосату, и, как следствие, для их уничтожения приходится использовать все более и более токсичные пестициды. Кроме того, выяснилось, что вещество это при использовании в больших дозах вовсе не так безвредно, как считалось раньше, — ученые подозревают, что оно негативно влияет на фертильность.
Раундап» считался «чудохимикатом»: он успешно боролся с сорняками и, как считали, быстро разлагался. Однако выяснилось, что процесс разложения «Раундапа» занимает больше времени, чем представлялось изначально, и это вещество содержится теперь как в поверхностных, так и в подземных водах.
В одном аргентинском городке, окруженном полями, засаженными резистентными к «Раундапу» растениями, количество самопроизвольных абортов в сто раз превосходит средние показатели по стране. Логично заподозрить наличие связи между такими высокими показателями и широким применением пестицидов, хотя здесь важно подчеркнуть, что это пока только гипотеза, не подтвержденная наукой.
Позднее тревогу забили фермеры, обнаружившие, что животные болеют чаще, если питаются генетически модифицированными кормами. Очень интересно разобраться в причинах этого явления — ведь глифосат, как уже упоминалось, токсичен только для растений, но не для животных и человека. Однако некоторые бактерии имеют столько общего с растениями в строении, что глифосат может представлять опасность и для них тоже.
Таким образом, когда в желудок животного попадает корм, содержащий глифосат, это вещество начинает действовать на бактерии в желудочно-кишечном тракте — а ведь любой, кто когда-то пил антибиотики, знает, что всякое неудобство, испытываемое микрофлорой желудочно-кишечного тракта, моментально отражается на общем самочувствии.
Нравится нам это или нет, но «населяющие» нас бактерии крайне важны для нашего самочувствия. Без их помощи ни животные, ни человек не смогли бы усваивать необходимые для здоровой и активной жизни питательные вещества.
Поэтому можно предположить, что животные, получающие генетически модифицированный корм, страдают от дисбаланса микрофлоры кишечника, который и повышает их восприимчивость к различным заболеваниям. Исследователи вплотную занялись изучением этой проблемы, и фермеры тоже внимательнее относятся к тому, что перевод животных на не генетически модифицированные корма может улучшить их здоровье.
Генная инженерия и наше будущее
Фактически мы сталкиваемся здесь с тем же комплексом проблем, с которым предшествующие поколения столкнулись в 1950-е годы в связи с использованием пестицидов, — мы должны решить, как развивать в дальнейшем генную инженерию, хотя пока очень мало знаем о ее возможностях и побочных эффектах. Кроме того, на этот раз применение технологии не ограничивается исключительно растениеводством и в принципе может использоваться для изменения свойств всего живого.
Главным отличием нынешней ситуации от той, в которой человечество оказалось в 1950-е годы, является новый мотив. Если после окончания Второй мировой войны важно было обеспечить продовольствием лежащий в руинах мир, то сейчас речь идет, скорее, о получении краткосрочной экономической выгоды, потому что сегодня существуют альтернативы промышленному сельскому хозяйству и теоретически производимых в мире продуктов питания хватает на всех.
Здесь, конечно, можно спорить о том, справедливо ли они распределены, но это вопрос скорее к политикам, нежели к пищевой промышленности.
В 2012 году 46 % американских фермеров ответили утвердительно на вопрос о наличии в их хозяйствах сорных растений, резистентных к глифосату. Годом раньше, в 2011 году, с проблемой сталкивались только 34 % фермеров, так что масштабы ее растут очень быстро.
Хорошо или плохо
Генная инженерия — отличный пример того, насколько трудно бывает однозначно оценить явление как позитивное или негативное. Прежде всего, огромна разница между генетически модифицированными организмами, использующимися исключительно в фармацевтической промышленности и изолированными от окружающей среды, и генетически модифицированными растениями, которые выращиваются в непосредственной близости от других культур.
Если утечки из закрытых промышленных систем случаются крайне редко, то пыльца и споры генетически модифицированных растений могут попадать на поля, засаженные обычными сортами, — в наше время это можно наблюдать, например, в Аргентине. Между тем, датские и зарубежные исследования еще в 1990-е годы показали, что генетически модифицированный рапс способен скрещиваться с дикой репой, образуя в результате сорное растение, устойчивое к глифосату.
Однако, притом что о повышенном риске возникновения резистентности было известно с самого начала, о нем до поры до времени предпочитали не задумываться.
Маркерный ген
Маркерный ген — еще одна потенциальная проблема. Процесс генетической трансформации настолько сложен, что для подстраховки искомый ген часто сцепляют с другим, резистентным к определенному антибиотику. Затем исследуемый генетически модифицированный продукт высаживают в содержащий этот антибиотик материал, чтобы проверить, какая часть его продолжает расти и, следовательно, подверглась трансформации, а какая — нет и должна быть уничтожена.
Относительно последствий проникновения таких резистентных генов в окружающую среду и генетически модифицированные продукты питания ведутся горячие споры. Сторонники генной инженерии считают, что риск ее отрицательного влияния на наше здоровье настолько мал, что очевидные преимущества значительно его перевешивают.
Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA), проанализировав всю имеющуюся информацию, заявило в 2009 году: вероятность того, что маркерные гены могут представлять опасность для человека или окружающей среды, крайне низка.
Противники же генной инженерии, хотя и признают, что вероятность передачи резистентности болезнетворным бактериям невелика, считают, что последствия ее могут быть столь серьезными, что никакие преимущества не в состоянии их компенсировать.
К тому же возникает вопрос, насколько мы готовы рисковать тем, что выращивание генетически модифицированных растений в далекой перспективе негативно скажется на нашем здоровье или окружающей среде? Не собираемся ли мы совершить ту же ошибку, что и в 1950-е годы, когда началось интенсивное использование пестицидов, в результате которого токсичные вещества и в наши дни, более чем полвека спустя, содержатся в жировых тканях арктических медведей и в грудном молоке.
Невозможно предсказать, приведет ли выращивание генетически модифицированных растений к таким глобальным проблемам, однако проблемы частные, вроде появления резистентных к глифосату сорных растений, являются реальностью уже сегодня.
Генетически модифицированные животные
В 2013 году Канада одобрила поставку на рынок первого вида генетически модифицированного лосося, который растет гораздо быстрее обычного и поэтому стоит дешевле. Какими последствиями это решение обернется для будущего мировых морей, можно только гадать. Существует риск того, что эти быстрорастущие рыбы попадут в естественную среду обитания и смогут вытеснить более мелкие дикие виды. В случае же, если они с ними скрестятся, генетически модифицированная рыба изменит ДНК диких видов.
История знает ужасные примеры того, какой урон может быть нанесен естественной популяции рыб при столкновении с особо сильными видами. В одно из самых крупных мировых озер, африканское озеро Виктория, в 1960-х годах была выпущена хищная рыба нильский окунь, достигающая двух метров в длину и весом более ста килограммов, которая принялась поедать более мелких рыб, — сегодня считается, что половина изначально населяющих озеро видов исчезла. Сложно предсказать, что произойдет, если подобный вид попадет в Мировой океан.
В планах ученых создание генетически модифицированных видов млекопитающих, в молоке которых содержались бы вещества, необходимые для лечения серьезных заболеваний. Когда — или если — это удастся, полученные в результате лекарства могут массово производиться и продаваться по гораздо более низкой цене, чем сегодня.
Однако как далеко мы готовы зайти? Есть ли разница между производством лекарств и выведением больших рыб или резистентных к пестицидам форм растений? Использование генной инженерии будет иметь последствия для всего мирового сообщества, и кто именно должен установить границы дозволенного? И можно ли надеяться, что генная инженерия решит некоторые проблемы стран третьего мира?
Автор: Хеллена Древес Боллесен
Источник: «Быть или не быть… Опыт датского органического сельского хозяйства», Хеллена Древес Боллесен. Купить книгу можно здесь.
“Генная инженерия: за и против”
План:
1. Генная инженерия. История появления и развития генной инженерии.
2. Неоднозначность в вопросах о пользе ГИ.
3. Генетически модифицированный организм (ГМО).
4. Польза и вред генномодифицированных продуктов.
1. Генная инженерия.
Генетическая инженерия (генная инженерия) – совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.
Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология. Уже сегодня генная инженерия позволяет включать и выключать отдельные гены, контролируя таким образом деятельность организмов, а также – переносить генетические инструкции из одного организма в другой, в том числе – организмы другого вида. По мере того, как генетики всё больше узнают о работе генов и белков, всё более реальной становится возможность произвольным образом программировать генотип (прежде всего, человеческий).
Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Цель генной инженерии – не воплощение в реальность мифов, а получение клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах нарабатывать некоторые «человеческие» белки.
История появления и развития генной инженерии:
Любое растение или животное имеет тысячи различных признаков. За наличие каждого конкретного признака отвечает определённый ген. Ген представляет собой маленький отрезок молекулы ДНК и генерирует или порождает определённый признак растения или животного. Если внести в организм (растение, микроорганизм, животное или даже человек) новые гены, то можно наделить его новой желательной характеристикой, которой до этого он никогда не обладал. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК: изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств.
Генная инженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК, на рубеже 50 – 60-х годов 20 века были выяснены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Шло интенсивное развитие молекулярной генетики, объектами которой стали E.coli, ее вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. ДНК вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме, обеспечивая ее репликацию и экспрессию соответствующих генов. В 1970 году Г.Смитом был впервые выделен ряд ферментов – рестриктаз, пригодных для генно-инженерных целей. Г.Смит установил, что полученный из бактерий очищенный фермент HindII сохраняет способность разрезать молекулы нуклеиновых кислот (нуклеазная активность), характерную для живых бактерий. Комбинирование ДНК-рестриктаз (для разрезания молекул ДНК на определенные фрагменты) и выделенных еще в 1967 г. ферментов – ДНК-лигаз (для «сшивания» фрагментов в произвольной последовательности) по праву можно считать центральным звеном в технологии генной инженерии.
Датой рождения генной инженерии можно считать 1972 год, когда П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками (Стенфордский университет) создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. Coli.
Таким образом, к началу 70-х годов были сформулированы основные принципы функционирования нуклеиновых кислот и белков в живом организме и созданы теоретические предпосылки генной инженерии
Академик А.А. Баев был первым в нашей стране ученым, который поверил в перспективность генной инженерии и возглавил исследования в этой области. Генетическая инженерия (по его определению) – конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК), или иначе – создание искусственных генетических программ.
2.Неоднозначность в вопросах о пользе ГИ.
Несмотря на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие «генная инженерия» породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности и даже политических споров. Так как генная инженерия появилась совсем не давно, многие ученые еще скептически относятся к этой панацеи от всех заболеваний. Существует масса различных мнений: некоторые считают, что, внося изменения в генный код растения или животного, учёные делают то же самое, что и сама природа (абсолютно все живые организмы от бактерии до человека – это результат мутаций и естественного отбора), другие, напротив считают это противоестественным вмешательством в природу.
Вот несколько мнений против генной инженерии:
1. Генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. Искусственное добавление чужеродных генов сильно нарушает точно отрегулированный генетический контроль нормальной клетки. Манипулирование генами коренным образом отличается от комбинирования материнских и отцовских хромосом, которое происходит при естественном скрещивании.
2. В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.
3. В результате искусственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. Это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья вещества. Сведения о подобного рода возможностях ещё очень неполны.
4. Не существует совершенно надёжных методов проверки на безвредность. Более 10% серьёзных побочных эффектов новых лекарств не возможно выявить несмотря на тщательно проводимые исследования на безвредность. Степень риска того, что опасные свойства новых, модифицированных с помощью генной инженерии продуктов питания, останутся незамеченными, вероятно, значительно больше, чем в случае лекарств.
5. Существующие в настоящее время требования по проверке на безвредность крайне недостаточны. Они совершенно явно составлены таким образом, чтобы упростить процедуру утверждения. Они позволяют использовать крайне нечувствительные методы проверки на безвредность. Поэтому существует значительный риск того, что опасные для здоровья продукты питания смогут пройти проверку незамеченными.
6. Могут возникнуть новые и опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов (так называемая рекомбинация). Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Вирусы могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей.
Мнения за генную инженерию:
1. Именно применение генноинженерной методики позволили расшифровать геном человека и многих других организмов, выявить гены, отвечающие за те или иные признаки, в том числе тяжелые наследственные заболевания. Последнее открывает новые пути к лечению ранее безнадежных недугов.
2. Весьма эффективна генная инженерия и в фармакологии. Например, пересаживают гены, кодирующие синтез того или иного ценного лекарственного препарата (эритропоэтина человека, инсулина и пр.), в молочные железы домашних животных, и это позволяет легко получать необходимые лекарства в больших количествах.
3. С помощью генной инженерии в будущем можно будет излечить врожденные заболевания или различные отклонения, с которыми рождаются некоторые дети, из-за сбоя в генах. И даже такие заболевания как ВИЧ.
4. Население Земли увеличивается с каждым годом, поэтому генетически модифицированные продукты призваны спасти растущее население планеты от голода. Будущее за геннномодифицированными продуктами.
3. Генетически модифицированный организм (ГМО).
Генетически модифицированный организм (ГМО) – живой организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Такие изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутагенеза.
История появления ГМО-продуктов:
Всю историю сельского хозяйства (около 10 000 лет) человек для своей пользы улучшал животных и растения. Вначале селекция была основана на явлении естественной генетической изменчивости, позже люди научились искусственно создавать комбинативную изменчивость (гибридизация), а в последние десятилетия – и мутационную (мутагенез). Принцип селекции всегда оставался неизменным – отбор ценных генотипов. Результат известен – современные виды капусты совершенно непохожи на своих далёких предков, а початки кукурузы сегодня примерно в 10 раз больше тех, что выращивались 5 тысяч лет назад. К сожалению, кпд селекции очень низок – из тысяч и десятков тысяч исходных растений селекционер выводит всего один-два сорта.
Началом эволюции в сельском хозяйстве же можно считать 1983 год, когда была проведена первая пересадка генов.
При исследовании почвенной бактерии, вырабатывающей на деревьях наросты, выяснилось, что, паразитируя, эта бактерия отдает фрагмент своей ДНК в растительную клетку дерева, где он встраивается в хромосому. После этого чужая ДНК принимается как собственная, поэтому бактерия вынуждает дерево синтезировать нужные ей питательные вещества. Такой эксперимент считается стартом генной инженерии растений.