Ģenētiskā modifikācija ir process, kurā tiek mainīts organisma ģenētiskais sastāvs. Tas tika darīts netieši tūkstošiem gadu ar kontrolētu vai selektīvu augu un dzīvnieku selekciju. Mūsdienu biotehnoloģija ir ļāvusi vieglāk un ātrāk mērķēt uz noteiktu gēnu, lai precīzāk izmainītu organismu, izmantojot gēnu inženieriju.
Terminus "modificēts" un "pārveidots" bieži lieto savstarpēji aizstājot, marķējot ģenētiski modificētus vai "ĢMO" pārtikas produktus. Biotehnoloģijas jomā ĢMO apzīmē ģenētiski modificētus organismus, savukārt pārtikas rūpniecībā šis termins attiecas tikai uz pārtiku, kas ir mērķtiecīgi izstrādāta un nav selektīvi audzēti organismi. Šī neatbilstība rada neskaidrības starp patērētājiem, un tāpēc ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) pārtikai dod priekšroku terminam, kas ir ģenētiski modificēts (GE).
Īsa ģenētiskās modifikācijas vēsture
Ģenētiskā modifikācija meklējama senos laikos, kad cilvēki selektīvi selekcionējot organismus ietekmēja ģenētiku, teikts Hārvarda universitātes sabiedrības veselības zinātnieka Gabriela Rangela rakstā. Atkārtojoties vairākās paaudzēs, šis process izraisa dramatiskas izmaiņas sugās.
Iespējams, ka suņi, iespējams, bija pirmie dzīvnieki, kas mērķtiecīgi ģenētiski modificēti, un šo centienu pirmsākumi meklējami aptuveni 32 000 gadu laikā, raksta Rangels. Savvaļas vilki pievienojās mūsu senčiem-medniekiem-vācējiem Austrumāzijā, kur suņi tika pieradināti un audzēti, lai palielinātu viņu mānību. Tūkstošiem gadu laikā cilvēki audzēja suņus ar atšķirīgu vēlamo personību un fiziskajām īpašībām, galu galā novedot pie plašā suņu klāsta, ko mēs šodien redzam.
Agrākais zināmais ģenētiski modificētais augs ir kvieši. Tiek uzskatīts, ka šīs vērtīgās ražas izcelsme ir Tuvajos Austrumos un Ziemeļāfrikā apgabalā, kas pazīstams kā Auglīgais pusmēness, teikts 2015. gada rakstā, kas publicēts žurnālā “Traditional and Complementary Medicine”. Senie zemnieki selektīvi audzēja kviešu graudzāles, sākot no aptuveni 9000 B.C. radīt pieradinātas šķirnes ar lielākiem graudiem un cietākām sēklām. Līdz 8000 B.C. mājlopu audzēšana bija izplatījusies visā Eiropā un Āzijā. Turpinot selektīvo kviešu selekciju, tika iegūti tūkstošiem šodien audzētu šķirņu.
Kukurūza ir piedzīvojusi arī dažas no dramatiskākajām ģenētiskajām izmaiņām dažu pēdējo tūkstošu gadu laikā. Štāpeļšķiedru raža tika iegūta no auga, kas pazīstams kā teosinte, savvaļas zāle ar mazām ausīm, kurai bija tikai daži kodoli. Laika gaitā lauksaimnieki selektīvi audzēja teosinte zāles, lai izveidotu kukurūzu ar lielām ausīm, kas pārplīsa ar kodoliem.
Papildus šiem kultūraugiem liela daļa no mūsu šodien apēdamajiem produktiem - ieskaitot banānus, ābolus un tomātus - ir izturējuši vairākas selektīvās selekcijas paaudzes, saskaņā ar Rangel.
Tehnoloģiju, kas speciāli sagriež un pārnes rekombinantās DNS (rDNS) gabalu no viena organisma uz otru, 1973. gadā izstrādāja attiecīgi Herberts Bojers un Stenlijs Koens, attiecīgi Kalifornijas universitātes, Sanfrancisko un Stenfordas universitātes pētnieki. Pāris pārnesa DNS gabalu no viena baktēriju celma uz otru, nodrošinot modificēto baktēriju rezistenci pret antibiotikām. Nākamajā gadā divi amerikāņu molekulārbiologi Beatrise Mintz un Rūdolfs Jaenisch pirmajā eksperimentā ieviesa svešu ģenētisko materiālu peļu embrijos, lai dzīvniekus ģenētiski modificētu, izmantojot gēnu inženierijas paņēmienus.
Pētnieki arī modificēja baktērijas, kuras izmantoja kā medikamentus. 1982. gadā cilvēka insulīns tika sintezēts no ģenētiski inženierijas E. coli baktērijas, kļūstot par pirmo ģenētiski modificēto cilvēku medikamentu, ko apstiprinājusi FDA, saskaņā ar Rangel.
Ģenētiski modificēts ēdiens
Saskaņā ar Ohaio štata universitāti ir četras galvenās kultūraugu ģenētiskās modifikācijas metodes:
- Selektīva selekcija. Lai iegūtu pēcnācējus ar īpašām iezīmēm, tiek ieviesti un audzēti divi augu celmi. Var tikt ietekmēti no 10 000 līdz 300 000 gēnu. Šī ir vecākā ģenētiskās modifikācijas metode, un parasti tā nav iekļauta ĢMO pārtikas kategorijā.
- Mutaģenēze: Augu sēklas mērķtiecīgi pakļauj ķīmiskām vielām vai starojumam, lai organismu mutācijas notiktu. Pēcnācēji ar vēlamajām īpašībām tiek turēti un tālāk audzēti. Arī mutageneze parasti nav iekļauta ĢMO pārtikas kategorijā.
- RNS iejaukšanās: Atsevišķi nevēlami gēni augos tiek inaktivēti, lai noņemtu visas nevēlamās pazīmes.
- Transgenika: gēns tiek ņemts no vienas sugas un implantēts citā, lai ieviestu vēlamo pazīmi.
Pēdējās divas uzskaitītās metodes tiek uzskatītas par gēnu inženierijas veidiem. Mūsdienās dažām kultūrām ir veikta gēnu inženierija, lai uzlabotu labības ražu, izturību pret kukaiņu bojājumiem un imunitāti pret augu slimībām, kā arī ieviestu paaugstinātu uzturvērtību, liecina FDA. Tirgū tos sauc par ģenētiski modificētām vai ĢMO kultūrām.
"ĢMO kultūras bija daudzsološas lauksaimniecības jautājumu risināšanā," sacīja Nitya Jacob, Džordžijas Emorijas universitātes Oksfordas koledžas augkopības zinātniece.
Pirmā ģenētiski modificētā kultūra, kas tika apstiprināta audzēšanai ASV, bija Flavr Savr tomāts 1994. gadā. (Lai ģenētiski modificētus pārtikas produktus varētu audzēt ASV, tiem jāpieņem gan Vides aizsardzības aģentūra (EPA), gan FDA.) jaunajiem tomātiem bija ilgāks glabāšanas laiks, pateicoties deaktivizētam gēnam, kura dēļ tomāti sāk kļūt mīksti, tiklīdz tie ir novākti. Saskaņā ar Kalifornijas Universitātes Lauksaimniecības un dabas resursu nodaļas sniegto informāciju tomātiem tika solīta arī pastiprināta garša.
Mūsdienās kokvilna, kukurūza un sojas pupas ir visizplatītākās kultūras, kuras audzē ASV. Saskaņā ar FDA datiem gandrīz 93 procenti sojas pupu un 88 procenti kukurūzas kultūru ir ģenētiski modificēti. Daudzas ĢMO kultūras, piemēram, modificēta kokvilna, ir izstrādātas tā, lai būtu izturīgas pret kukaiņiem, ievērojami samazinot vajadzību pēc pesticīdiem, kas varētu piesārņot gruntsūdeņus un apkārtējo vidi, norāda ASV Lauksaimniecības departaments (USDA).
Pēdējos gados plaši izplatītā ĢMO kultūru audzēšana ir kļuvusi arvien pretrunīgāka.
"Viena no bažām ir ĢMO ietekme uz vidi," sacīja Jēkabs. "Piemēram, ĢMO kultūru ziedputekšņi var pārvietoties uz ģenētiski nemodificētu kultūraugu laukiem, kā arī nezāļu populācijās, kas var izraisīt to, ka ģenētiski nemodificētiem organismiem iegūst ĢMO īpašības savstarpējas apputeksnēšanas dēļ."
Sauja lielu biotehnoloģiju uzņēmumu ir monopolizējusi ĢMO augkopību, sacīja Jēkabs, apgrūtinot iztiku atsevišķiem, sīkražotājiem. Tomēr, kaut arī daži lauksaimnieki var tikt izstumti no uzņēmējdarbības, tie, kas sadarbojas ar biotehnoloģiju uzņēmumiem, var gūt labumu no palielinātas ražas un samazinātām pesticīdu izmaksām, uzskata USDA.
Saskaņā ar Consumer Reports, The New York Times un The Mellman Group aptaujām lielākajai daļai cilvēku no ASV ir svarīgi marķēt ĢMO pārtiku. Cilvēki, kas stingri atbalsta ĢMO marķēšanu, uzskata, ka patērētājiem vajadzētu būt iespējai izlemt, vai viņi vēlas iegādāties ģenētiski modificētus pārtikas produktus.
Tomēr Jēkabs sacīja, ka nav skaidru zinātnisku pierādījumu tam, ka ĢMO ir bīstami cilvēku veselībai.
Ģenētiski modificējoši dzīvnieki un cilvēki
Mūsdienās mājlopus bieži selektīvi audzē, lai uzlabotu augšanas ātrumu un muskuļu masu un veicinātu izturību pret slimībām. Piemēram, dažas cāļu līnijas, kas audzētas gaļai, mūsdienās ir audzētas par 300 procentiem ātrāk nekā 60. gados, teikts 2010. gada rakstā, kas publicēts žurnālā Journal of Anatomy. Pašlaik ASV tirgū nav dzīvnieku izcelsmes produktu, tostarp vistas vai liellopu gaļas, kas ir ģenētiski modificēti, un tāpēc neviens no tiem nav klasificēts kā ĢMO vai GE pārtikas produkti.
Pēdējo gadu desmitu laikā pētnieki ir ģenētiski modificējuši laboratorijas dzīvniekus, lai noteiktu, kā biotehnoloģija kādu dienu varētu palīdzēt cilvēku slimību ārstēšanā un audu bojājumu novēršanā cilvēkiem, norāda Nacionālais cilvēka genoma pētījumu institūts. Viens no šīs tehnoloģijas jaunākajiem veidiem tiek saukts par CRISPR (izrunā kā “crisper”).
Šīs tehnoloģijas pamatā ir baktēriju imūnsistēmas spēja izmantot CRISPR reģionus un Cas9 enzīmus, lai inaktivētu svešas DNS, kas nonāk baktēriju šūnā. Tāda pati metode ļauj zinātniekiem mērķēt uz noteiktu gēnu vai gēnu grupu modificēšanai, sacīja Gretchen Edwalds-Gilbert, Kalifornijas Scripps koledžas bioloģijas asociētais profesors.
Pētnieki izmanto CRISPR tehnoloģiju, lai meklētu vēža ārstēšanu un atrastu un rediģētu atsevišķus DNS gabalus, kas indivīdā nākotnē var izraisīt slimības. Cilmes šūnu terapijā varētu izmantot arī gēnu inženieriju, lai atjaunotu bojātus audus, piemēram, pēc insulta vai sirdslēkmes, sacīja Edvalds-Gilberts.
Ļoti pretrunīgi vērtētā pētījumā vismaz viens pētnieks apgalvo, ka ir pārbaudījis CRISPR tehnoloģiju cilvēka embrijiem ar mērķi novērst noteiktu slimību iespējamību. Šis zinātnieks ir saskāries ar bargu pārbaudi, un viņu uz kādu laiku viņu arestēja mājas arestā viņu dzimtenē Ķīnā.
Morālā dilemma
Iespējams, ka šī tehnoloģija būs pieejama, bet vai zinātniekiem būtu jāveic ģenētiskās modifikācijas pētījumi ar cilvēkiem? Tas ir atkarīgs, sacīja Rivka Veinberga, Scripps koledžas filozofijas profesore.
"Runājot par kaut ko līdzīgu tehnoloģijai, jums ir jādomā par tās nodomu un dažādiem izmantošanas veidiem," sacīja Veinbergs.
Lielākā daļa medicīnisko pētījumu, kas saistīti ar ārstēšanu, kurā izmanto gēnu inženieriju, tiek veikta pacientiem, kuri tam piekrīt. Tomēr augļa ģenētiskā inženierija ir cits stāsts.
"Eksperimenti ar cilvēkiem bez viņu piekrišanas ir raksturīgi problemātiski," sacīja Veinbergs. "Ir ne tikai riski, riski nav arī izplānoti. Mēs pat nezinām, ar ko mēs riskējam."
Ja nākamās paaudzes tehnoloģija būtu pieejama un pierādīta kā droša, iebildumi pret tās izmēģināšanu cilvēkiem būtu minimāli, sacīja Veinbergs. Bet tas tā nav.
"Liela problēma ar visām šīm eksperimentālajām tehnoloģijām ir tā, ka tās ir eksperimentālas," sacīja Veinbergs. "Viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc cilvēkus tik ļoti šausmināja ķīniešu zinātnieks, kurš embrijiem izmantoja CRISPR tehnoloģiju, ir tas, ka tas ir tik agrīns eksperimenta posms. Tā nav gēnu inženierija. Jūs tikai eksperimentējat ar viņiem."
Lielākā daļa ģenētiskās inženierijas piekritēju saprot, ka šī tehnoloģija vēl nav gatava izmēģināšanai ar cilvēkiem, un apgalvo, ka process tiks izmantots uz labu. Jēkabs sacīja, ka ģenētiskās modifikācijas mērķis vienmēr ir bijis risināt problēmas, ar kurām pašlaik saskaras cilvēku sabiedrība.
Papildu informācija:
