ГМО: польза или вред? Генетически модифицированные продукты и организмы. Законодательная база. История появления гмо Методы создания ГМО
Сейчас в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу века население Земли может увеличиться до 10 млрд.
Одна из основных проблем, с которыми столкнулось человечество – это недостаток продовольствия. Даже сейчас, при 5-миллиардном населении, жители некоторых регионов голодают. В связи с этим в сельское хозяйство внедряются наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий является генная инженерия, при помощи которой создаются генетически модифицированные продукты.Суть генной инженерии в следующем. Любое растение или животное имеет тысячи различных признаков. Например, у растений: цвет листьев, величина семян, наличие в плодах определённого витамина и т.п. За наличие каждого конкретного признака отвечает определённый ген, который представляет собой маленький кусочек молекулы ДНК и отвечает за появление определённого признака растения или животного. Если убрать ген, отвечающий за появление определённого признака, то исчезнет и сам признак. Если добавить, например, новый ген, то у растения появится и новый признак. Изменённое же генетически растение может теперь именоваться мутантом. К концу ХХ века эксперименты по искусственному изменению (модифицированию) растений и животных получили очень широкое распространение.
Первым генетически модифицированным продуктом стал помидор. Его новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым.
Лидирующую роль в генной инженерии продуктов занимают США. 68% всех генетически модифицированных продуктов производится именно там. За ними следуют Франция и Канада. Американские корпорации проводят свои эксперименты в Центральной и Южной Америке. Крупнейшая компания – Monsanto.
Американцы добились изменения клубники, тюльпанов. Вывели сорт генетически модифицированного картофеля, который при жарке впитывает меньше жира. Они же скоро планируют получить помидоры-гиганты кубической формы, чтобы те было легче упаковывать в ящики. Швейцарцы начали выращивать кукурузу, которая выделяет собственный яд против вредителей, и таких примеров множество.
Подобные разработки проводятся и в России. Так, в Московском институте картофелеводства выводится картофель с человеческим интерфероном крови, который повышает иммунитет. В Институте животноводства получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра. Специалисты утверждают, что при новой технологии производства сыра, достаточно будет всего 200 овец, чтобы обеспечить сыром всю Россию.
Таких примеров множество. Очевидно, что в связи со способностью генетически модифицировать продукты, человечество стоит на пороге настоящей революции в растениеводстве и животноводстве, и в XXI веке появится большое количество относительно недорогих продуктов. В докладе комиссии по сельскому хозяйству Совета Европы говорится, что генетически модифицированные продукты позволят поддержать сельское хозяйство, что особенно важно для развивающихся стран.
Генетически модифицированные продукты: за и против
С момента появления первого генетически модифицированного продукта началась история противостояния их противников и сторонников. Четкого перевеса нет ни на чьей стороне.
Главный аргумент сторонников модифицированных продуктов – это характеристики самих овощей, фруктов, зерновых культур, улучшенных инженерами. Генетически модифицированные продукты более устойчивы к всевозможным вирусам и бактериям. Они дольше хранятся. Ранее фермеры использовали тонны химикатов, чтобы сохранить урожай, теперь они могут сэкономить деньги. К тому же данные продукты могут быть устойчивыми и к холоду, и к жаре, и соленые почвы им нипочем.
Цели генетической технологии, применяемой к животным, – это обычно ускорение и увеличение их роста. Были получены коровы с увеличенным содержанием жира в молоке и лососи, которые очень быстро растут и которым не надо мигрировать из морской воды в пресную.
На сегодняшний день существует несколько сотен генетически модифицированных продуктов. Уже на протяжении нескольких лет модифицированные продукты употребляют миллионы людей в большинстве стран мира. Возможно и Вы, уважаемый читатель, не зная об этом, съели уже не один килограмм генетически изменённых продуктов.
Трансгены обнаружены в продуктах, которые содержат соевый белок, в тех же колбасах. Сою Россия импортирует из стран, где выращивание генетически-модифицированной сои разрешено давно. В Америке и Канаде, по сути, не осталось традиционных сортов, все они производятся на генном уровне. Ежегодно наша страна закупает около 400 тысяч тонн генетически модифицированного соевого белка.
Если генетические манипуляции ведутся под контролем официальных органов, то такие продукты можно считать полностью безопасными. Внося изменения в генный код растения или животного, учёные делают то же самое, что делает сама природа. Абсолютно все живые организмы от бактерии до человека - это результат мутаций и естественного отбора. Но если природе для образования новых видов требуются тысячелетия, то учёные производят этот процесс за несколько лет. Принципиальной разницы нет, вопрос во времени экспериментов.
Однако генетически модифицированных продуктов находится немало оппонентов. Существует даже организация «Врачи и ученые против генетически модифицированных продуктов питания». Если отбросить этические моменты в производстве данных продуктов, которые некоторые рассматривают как противоестественное вмешательство в природу, созданную Богом, то у противников модифицированных продуктов останется еще масса аргументов.
Они говорят о том, что сейчас генная инженерия не совершенна. 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 функционировании ДНК еще очень неполны для того, чтобы предсказать последствия. В результате искусственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. В худшем случае это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья элементы.
Не доказано ещё, что модифицированные с помощью генной инженерии организмы не окажут вредного воздействия на окружающую среду. Экологами высказаны предположения о различных потенциальных экологических осложнениях. Например, имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены невозможно взять обратно.
Разговоры о том, что данные разработки помогут накормить все человечество, оппоненты опровергают конкретными данными: сейчас подобные продукты, скорее, удовлетворяют чисто коммерческие интересы. Никаких серьезных результатов в борьбе с голодом в развивающихся странах с помощью модифицированных продуктов достигнуто не было. Генетически-модифицированные продукты, призванные решить проблему голода во многих развивающихся странах, пока появились только на прилавках стран развитых. Однако жители эти стран предпочитают натуральные продукты, так как еще не до конца выяснены возможные негативные последствия употребления в пищу искусственно улучшенных растений или животных.
Общественное мнение настроено в целом против модифицированных продуктов. Под давлением общественных организаций некоторые государства приняли законы о прекращении исследований в данной области, многие ввели отдельную сертификацию для данных продуктов, обязали производителей указывать на упаковках происхождение продуктов. Естественно, спрос на модифицированные продукты резко упал. Как ни старалась, например, компания Monsanto, потратившая около миллиона долларов на пропаганду своей продукции, результат был практически нулевой.
Тогда компании стали лоббировать свои интересы в парламентах и высших органах исполнительной власти своих стран. США никогда не вводили ограничений, модифицированные продукты продаются там наравне с обыкновенными. Теперь то же происходит и в Новой Зеландии, Австралии. В Европе всерьез задумались об отмене обязательной маркировки.
С 1996 года в России существует закон, регулирующий деятельность в области генной инженерии. Согласно этому документу, импортные продукты, содержащие генетически измененные компоненты, должны проходить сертификацию и тесты на безопасность в российских научных институтах. После этого они могут быть введены в широкое потребление. Согласно закону, летом 1999 года Минздрав РФ выдал первую лицензию на импорт генетически модифицированных продуктов. Первой ласточкой стала соя от фирмы Monsanto. В сентябре 1999 года вышло постановление Правительства, согласно которому с июля 2000 года все продукты, содержащие ГМ-компоненты, должны иметь маркировку. Однако механизмов контроля по выполнению постановления пока не существует.
Скорее всего, после отмены законов и постановлений, обязывающих производителей извещать покупателей о происхождении продукта, модифицированные образцы сольются с традиционными, и никто не сможет с уверенностью сказать, что он ест. Людей просто вынудят покупать «улучшенные» продукты. Стоит надеяться, что исследования возможных вредных воздействий модифицированных продуктов на организм человека продолжатся. Они и будут призваны решить все споры.
Что такое ГМО? Генетически модифицированный организм (ГМО ) - живой организм, генетическая составляющая которого при помощи методов генной инженерии была искусственно изменена. Как правило, подобные изменения используются в научных или сельскохозяйственных целях. Генетическая модификация (ГМ ) отличается от природного, характерного для искусственного и естественного мутагенеза целенаправленным вмешательством в живого организма.
Основным видом получения в настоящее время является внедрение трансгенов.
Из истории.
Появление ГМО было обусловлено открытием и созданием первых рекомбинантных бактерий в 1973. Это привело к противоречиям в научном сообществе, к появлению потенциальных рисков исходящих от генной инженерии, которые в 1975 году на Конференции Asilomar были подробно обсуждены. Одна из главных рекомендаций от этой встречи была то, что должен быть установлен правительственный надзор над рекомбинантным исследованием ДНК , чтобы можно было считать эту технологию безопасной. Герберт Бойер тогда основал первую компанию по использованию рекомбинантной технологии ДНК (Genentech) и в 1978 году компания объявила о создании продукта, который вырабатывает человеческий инсулин.
В 1986 году полевые тесты над генетически спроектированными бактериями, которые бы смогли защитить растения от заморозков разработанные маленькой компании биотехнологий под названием “Продвинутые генетические науки Окленда” (штат Калифорния) неоднократно отсрочивались противниками биотехнологии.
В конце 1980-х и в начале 1990-х, руководство по оценке безопасности генетически спроектированных растений и продуктов появилось из организаций FAO и WHO.
В конце 1980-х в Канаде и США началось небольшое экспериментальное производство генетически модифицированных (ГМ ) растений. Первые одобрения для крупномасштабного, коммерческого культивирования были даны в середине 1990-х. С этого времени ежегодно увеличивается количество фермеров во всем мире использующих .
Проблемы, решаемые появлением ГМО.
Появление ГМО рассматривается учеными как один из видов по селекции растений и животных. Другие же ученые считают, что генная инженерия - тупиковая ветвь классической селекции, потому, что ГМО не является продуктом искусственного отбора, а именно планомерного и долговременного выращивания нового сорта (вида) живого организма путем природного размножения, и фактически представляет собой искусственно созданный в лабораторных условиях новый организм .
В большинстве случаев использование ГМО значительно повышает урожайность. Существует мнение, что при нынешних темпах роста населения земли только ГМО может справиться с угрозой голода, потому что таким способом можно существенно увеличить урожайность и качество продуктов. Другие ученые – противники ГМО, считают, что существующие развитые технологии по выведению новых сортов растений и животных, обработке земли способны прокормить стремительно увеличивающееся население планеты.
Способы получения ГМО.
Последовательность создания ГМ-образцов:
1. Выращивание необходимого гена.
2. Введение этого гена в ДНК организма-донора.
3. Перенос ДНК
с геном в проектируемый организм
.
4. Приживание клеток в организме.
5. Отсев модифицированных организмов, которые не прошли успешную модификацию.
Сейчас процесс производства генов хорошо налажен и в большинстве случаев автоматизирован. Разработаны специальные лаборатории, в которых при помощи аппаратов управляемых компьютерами контролируется процессы синтеза необходимых нуклеотидных последовательностей. Такие аппараты воспроизводят отрезки ДНК по длине до 100-120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).
Чтобы вставить полученный ген в вектор (организм-донор), используется ферменты - лигазы и рестриктазы. При помощи рестриктаз вектор и ген можно разрезать на отдельные кусочки. При помощи лигаз подобные кусочки можно “сращивать”, объединять в совершенно другой комбинации, создавая тем самым совершенно новый ген или внедряя его в донорский организм .
Техника внедрения генов в бактерии была принята на вооружение генной инженерии после того, как некий Фредерик Гриффит открыл бактериальную трансформацию. В основе этого явления положен обычный половой процесс, который сопровождается у бактерий обменом небольшого количества фрагментов между плазмидами и нехромосомной ДНК . Плазмидная технология легла в основу внедрения искусственных генов в клетки бактерий.
Для внедрения полученного гена в геном клеток животных и растений пользуются процессом трансфекции. После модификации одноклеточных или клеток многоклеточных организмов, начинается этап клонирования, то есть процесс отбора организмов и их потомков, которые успешно прошли генетическую модификацию. Если требуется получить многоклеточные организмы, то измененные клетки в результате генетической модификации используют у растений в качестве вегетативного размножения, у животных их вводят в бластоцисты суррогатной матери. В итоге рождается потомство с измененным генофоном или же нет, снова отбирают те, которым присущи ожидаемые характеристики и снова скрещивают между собой до появления стойкого потомства.
Применение ГМО.
Применение ГМО в науке.
Сейчас генетически модифицированные организмы достаточно широко используются в прикладных и фундаментальных научных исследованиях. С их помощью исследуются закономерности возникновения и развития заболеваний, таких как рак, болезнь Альцгеймера, процессы регенерации и старения, исследуются процессы, проходящие в нервной системе, решаются другие проблемы актуальные в медицине и биологии.
Применение ГМО в медицине.
С 1982 года в прикладной медицине используются генетически модифицированные организмы. В этом году был зарегистрирован в качестве лекарства инсулин человека, полученный при помощи -бактерий.
В настоящее время ведутся исследования по получению с помощью ГМ- растенийлекарств и вакцин против таких болезней как чума и ВИЧ. Проходит испытания проинсулин, полученный из ГМ-сафлора. Прошло успешно испытания и получило одобрение к использованию лекарство от тромбозов, полученное из молока генетически модифицированных коз. Получило очень бурное развитие такое направление медицины как генотерапия. В основе этого направления медицины лежит модификация генома соматических клеток человека. Сейчас генотерапия выступает основным методом борьбы ряда заболеваний. Так, например, еще в 1999 году каждый 4-й ребенок, заболевший (severe combined immune deficiency) успешно лечился при помощи генной терапии. Так же генотерапию планируется использовать в качестве одного из способов борьбы с процессами старения.
Применение ГМО в сельском хозяйстве.
В сельском хозяйстве генная инженерия используется в качестве создания новых сортов растений, переносящих засуху, низкие температуры, устойчивых к вредителям, обладающих лучшими вкусовыми и ростовыми качествами. Полученные новые породы среди животных отличаются повышенной продуктивностью и ускоренным ростом. На данный момент уже созданы новые сорта растений отличающихся наибольшею калорийностью и содержанием необходимого количества микроэлементов для организма человека. Проходят испытания новых пород генетически модифицированных деревьев, у которых повышенное содержание целлюлозы и быстрый рост.
Другие направления применения ГМО.
Уже разрабатываются растения, которые можно было бы использовать в качестве биологически чистого топлива.
В начале 2003 года на рынке появился первый генетически модифицированный организм – GloFish, созданный в эстетических целях. Благодаря только генной инженерии аквариумная рыбка Данио рерио пользующаяся огромной популярностью приобрела несколько полос флуоресцентных ярких цветов на своем брюшке.
В 2009 году появляется в продаже новый сорт роз “Applause” с синими лепестками. С появлением этих роз сбылась мечта многих селекционеров безуспешно пытающихся вывести розы с синими лепестками.
Определение ГМО
Цели создания ГМО
Методы создания ГМО
Применение ГМО
ГМО - аргументы за и против
Плюсы генномодифицированных организмов
Опасность генетически модифицированных организмов
Лабораторные исследования ГМО
Последствия употребления ГМ продуктов для здоровья человека
Исследования безопасности ГМО
Как регулируется производство и продажа ГМО в мире?
Список международных производителей, замеченных в использовании ГМО
Генетически модифицированные пищевые добавки и ароматизаторы
Заключение
Список использованной литературы
Определение ГМО
Генетически модифицированные организмы – это организмы, в которых генетический материал (ДНК) изменен невозможным в природе способом. ГМО могут содержать фрагменты ДНК из любых других живых организмов.
Цель получения генетически измененных организмов – улучшение полезных характеристик исходного организма-донора (устойчивость к вредителям, морозостойкость, урожайность, калорийность и другие) для снижения себестоимости продуктов. В результате сейчас существует картофель, который содержит гены земляной бактерии, убивающей колорадского жука, стойкая к засухам пшеница, в которую вживили ген скорпиона, помидоры с генами морской камбалы, соя и клубника с генами бактерий.
Трансгенными (генномодифицированными) могут называться те виды растений , в которых успешно функционирует ген (или гены) пересаженные из других видов растений или животных. Делается это для того, чтобы растение реципиент получило новые удобные для человека свойства, повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться.
Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай, чем их природные аналоги.
Генетически измененный продукт - это когда выделенный в лаборатории ген одного организма пересаживается в клетку другого. Вот примеры из американской практики: чтобы помидоры и клубника были морозоустойчивее, им "вживляют" гены северных рыб; чтобы кукурузу не пожирали вредители, ей могут "привить" очень активный ген, полученный из яда змеи.
Кстати, не надо путать термины "модифицированный" и «генномодифицированный ». Например, модифицированный крахмал, входящий в состав большинства йогуртов, кетчупов и майонезов, к продуктам с ГМО отношения не имеет. Модифицированные крахмалы - это крахмалы, которые человек усовершенствовал для своих нужд. Это может быть сделано либо физическим (воздействие температуры, давления, влажности, радиации), либо химическим способом. Во втором случае используются химреагенты, которые разрешены Минздравом РФ как пищевые добавки.
Цели создания ГМО
Разработка ГМО некоторыми учеными рассматриваются, как естественное развитие работ по селекции животных и растений. Другие же, напротив, считают генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО это не продукт искусственного отбора, то есть постепенного выведения нового сорта (породы) организмов путем естественного размножения, а фактически искусственно синтезированный в лаборатории новый вид.
Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи.
Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путем, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием (проблема же возможного мирового голода вызвана исключительно социально-политическими причинами, а потому и решена может быть не генетиками, а политическими элитами государств.
Виды ГМО
Истоки генной инженерии растений лежат в открытии 1977 года, позволившем использовать почвенный микроорганизм Agrobacterium tumefaciens в качестве орудия введения потенциально полезных чужих генов в другие растения.
Первые полевые испытания генетически модифицированных сельскохозяйственных растений, в результате которых был выведен помидор, устойчивый к вирусным заболеваниям, были проведены в 1987 году.
В 1992 году в Китае начали выращивать табак, который «не боялся» вредных насекомых. В 1993 году генетически измененные продукты были допущены на прилавки магазинов мира. Но начало массовому производству модифицированных продуктов положили в 1994 году, когда в США появились помидоры, которые не портились при перевозке.
На сегодняшний день продукты с ГМО занимают более 80 млн. га сельхозугодий и выращиваются более чем в 20 странах мира.
ГМО объединяют три группы организмов:
oгенетически модифицированные микроорганизмы (ГММ);
oгенетически модифицированные животные (ГМЖ);
oгенетически модифицированные растения (ГМР) – наиболее распространенная группа.
На сегодня в мире существует несколько десятков линий ГМ-культур: сои, картофеля, кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, рапса, пшеницы, дыни, цикория, папайи, кабачков, хлопка, льна и люцерны. Массово выращиваются ГМ-соя, которая в США уже вытеснила обычную сою, кукуруза, рапс и хлопок. Посевы трансгенных растений постоянно увеличиваются. В 1996 году в мире под посевами трансгенных сортов растений было занято 1,7 млн. га, в 2002 году этот показатель достиг 52,6 млн. га (из которых 35,7 млн. га – в США), в 2005 г ГМО-посевов было уже 91,2 млн. га, в 2006 году – 102 млн. га.
В 2006 году ГМ-культуры выращивали в 22 странах мира, среди которых Аргентина, Австралия, Канада, Китай, Германия, Колумбия, Индия, Индонезия, Мексика, Южная Африка, Испания, США. Основные мировые производители продукции, содержащую ГМО – США (68%), Аргентина (11,8%), Канада (6%), Китай (3%). Более 30% всей выращиваемой в мире сои, более 16% хлопка, 11% канолы (масличное растение) и 7% кукурузы произведены с использованием достижений генной инженерии.
На территории РФ нет ни одного гектара, который был бы засеян трансгенами.
Методы создания ГМО
Основные этапы создания ГМО:
1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100-120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).
Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты - рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор.
Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекации.
Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детеныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.
Применение ГМО
Использование ГМО в научных целях.
В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак), процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и медицины.
Использование ГМО в медицинских целях.
Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.
Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы, ВИЧ). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифированного сафлора. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.
Бурно развивается новая отрасль медицины - генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия - один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребенок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения.
