Генетичната модификация е процесът на промяна на генетичния състав на организма. Това се прави косвено от хиляди години чрез контролирано или селективно развъждане на растения и животни. Съвременната биотехнология направи по-лесно и по-бързо да се насочи към конкретен ген за по-прецизно изменение на организма чрез генно инженерство.
Термините "модифицирани" и "проектирани" често се използват взаимозаменяемо в контекста на етикетирането на генетично модифицирани храни или "ГМО" храни. В областта на биотехнологиите ГМО означава генномодифициран организъм, докато в хранително-вкусовата промишленост терминът се отнася изключително до храна, която е била нарочно разработена, а не селективно развъждани организми. Това несъответствие води до объркване сред потребителите и затова Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) предпочита термина, генетично разработен (GE) за храните.
Кратка история на генетичната модификация
Генетичната модификация датира от древни времена, когато хората са повлияли на генетиката чрез селективно размножаващи се организми, според статия на Габриел Рангел, учен по обществено здраве от Харвардския университет. Когато се повтаря в продължение на няколко поколения, този процес води до драматични промени във вида.
Кучетата вероятно са били първите животни, които са били целенасочено генетично модифицирани, като началото на тези усилия датира от около 32 000 години, според Рангел. Дивите вълци се присъединиха към нашите предци на ловци-събирачи в Източна Азия, където кучетата бяха опитомени и развъждани, за да имат повишена пристрастност. В продължение на хиляди години хората са отглеждали кучета с различни желани личности и физически черти, което в крайна сметка води до голямото разнообразие от кучета, което виждаме днес.
Най-ранното известно генетично модифицирано растение е пшеницата. Смята се, че тази ценна култура е възникнала в Близкия Изток и Северна Африка в района, известен като плодородния полумесец, според статия от 2015 г., публикувана в списанието за традиционна и допълваща медицина. Древните земеделци селективно отглеждали житни треви, започващи около 9000 г. пр.н.е. за създаване на опитомени сортове с по-едри зърна и по-твърди семена. Към 8000 г. пр. Н. Е. Отглеждането на домашна пшеница се е разпространило в Европа и Азия. Продължаващото селективно развъждане на пшеница доведе до хилядите сортове, които се отглеждат днес.
Царевицата също е преживяла някои от най-драматичните генетични промени през последните няколко хиляди години. Основната реколта е получена от растение, известно като teosinte, дива трева с малки уши, които раждат само няколко ядки. С течение на времето стопаните селективно развъждали тревите от теосинте, за да създадат царевица с големи уши, спукани с ядки.
Отвъд тези култури, голяма част от продукцията, която ядем днес - включително банани, ябълки и домати - е преминала през няколко поколения селективно развъждане, според Rangel.
Технологията, която конкретно отрязва и прехвърля парче рекомбинантна ДНК (rDNA) от един организъм в друг, е разработена през 1973 г. съответно от Хърбърт Бойер и Стенли Коен, изследователи от Калифорнийския университет, Сан Франциско и университета Станфорд. Двойката прехвърли парче ДНК от един щам бактерии в друг, което дава възможност за антибиотична резистентност в модифицираните бактерии. На следващата година двама американски молекулярни биолози, Беатрис Минц и Рудолф Яниш, въвеждат чужд генетичен материал в миши ембриони в първия експеримент за генетично модифициране на животни с помощта на техники на генно инженерство.
Изследователите също модифицират бактериите, които да се използват като лекарства. През 1982 г. човешкият инсулин е синтезиран от генно инженерство E. coli бактерии, превръщайки се в първото генетично проектирано лекарство, одобрено от FDA, според Rangel.
Генно модифицирана храна
Според държавния университет в Охайо има четири основни метода за генетично модифициране на културите:
- Селективно развъждане: Два вида растения се въвеждат и отглеждат, за да се получи потомство със специфични характеристики. Между 10 000 и 300 000 гени могат да бъдат засегнати. Това е най-старият метод на генетична модификация и обикновено не е включен в категорията на ГМО храните.
- Мутагенеза: Семената на растенията са нарочно изложени на химикали или радиация, за да мутират организмите. Потомството с желаните черти се съхранява и допълнително се отглежда. Мутагенезата също обикновено не е включена в категорията на ГМО храните.
- RNA интерференция: Отделните нежелани гени в растенията се инактивират, за да се премахнат всички нежелани черти.
- Трансгеника: Ген е взет от един вид и имплантиран в друг, за да се въведе желана черта.
Последните два изброени метода се считат за видове генно инженерство. Днес някои култури са преминали през генно инженерство за подобряване на добива на културите, устойчивост на увреждане на насекоми и имунитет към болести по растенията, както и за въвеждане на повишена хранителна стойност, според FDA. На пазара те се наричат генетично модифицирани или ГМО култури.
„ГМО културите представиха много обещания при решаването на селскостопански въпроси“, казва Нитя Джейкъб, учен по култури в Оксфордския колеж от университета Емори в Джорджия.
Първата генетично модифицирана култура, одобрена за отглеждане в САЩ, е доматът Flavr Savr през 1994 г. (За да се отглеждат в САЩ, генетично модифицираните храни трябва да се приемат както от Агенцията за защита на околната среда (EPA), така и от FDA.) новият домат има по-дълъг срок на годност, благодарение на дезактивирането на гена, което кара доматите да започнат да стават хрупкави веднага след като се берат. Доматът също е обещал да има засилен аромат, според Университета на Калифорния, отдел по земеделие и природни ресурси.
Днес памукът, царевицата и соята са най-разпространените култури, отглеждани в САЩ. Почти 93 процента от соята и 88 процента от културите от царевица са генетично модифицирани, според FDA. Много ГМО култури, като модифициран памук, са проектирани да са устойчиви на насекоми, като значително намаляват нуждата от пестициди, които могат да замърсят подземните води и околната среда, според американското министерство на земеделието (USDA).
През последните години широкото отглеждане на ГМО култури става все по-противоречиво.
„Една от проблемите е въздействието на ГМО върху околната среда“, каза Джейкъб. "Например, прашецът от ГМО култури може да се пренася в полета на не-ГМО култури, както и в плевелни популации, което може да доведе до не-ГМО придобиване на ГМО характеристики поради кръстосано опрашване."
Няколко големи биотехнологични компании са монополизирали ГМО растенията, каза Джейкъб, което затруднява отделните дребни земеделски производители да изкарват прехраната си. Въпреки това, въпреки че някои земеделски производители могат да бъдат изключени от бизнеса, тези, които работят с биотехнологичните компании, могат да извлекат икономическите ползи от увеличените добиви и намалените разходи за пестициди, каза USDA.
Етикетирането на ГМО храните е важно за повечето хора в САЩ, според проучвания, проведени от Consumer Reports, The New York Times и The Mellman Group. Хората силно подкрепят етикетирането на ГМО вярват, че потребителите трябва да могат да решават дали желаят да купуват генетично модифицирани храни.
Според Яков обаче няма ясни научни доказателства, че ГМО са опасни за човешкото здраве.
Генетично модифициращи животни и хора
Днес добитъкът често селективно се развъжда, за да подобри темповете на растеж и мускулната маса и да насърчи устойчивостта на болести. Например, някои пилета, отгледани за месо, са отглеждани, за да отглеждат 300 процента по-бързо днес, отколкото през 60-те години на миналия век, според статия от 2010 г., публикувана в Journal of Anatomy. Понастоящем нито един животински продукт на пазара в САЩ, включително пилешко или говеждо месо, не е генетично разработен и следователно нито един не е класифициран като ГМО или GE хранителни продукти.
През последните няколко десетилетия изследователите генетично модифицират лабораторни животни, за да определят начините, по които биотехнологията може един ден да помогне при лечението на човешка болест и за възстановяване на тъканните увреждания при хората, според Националния изследователски институт за човешкия геном. Една от най-новите форми на тази технология се нарича CRISPR (произнася се „по-чист“).
Технологията се основава на способността на бактериалната имунна система да използва CRISPR региони и Cas9 ензими, за да инактивира чуждата ДНК, която навлиза в бактериална клетка. Същата техника позволява на учените да се насочат към определен ген или група гени за модификация, заяви Гретхен Едвалдс-Гилбърт, доцент по биология в Scripps College в Калифорния.
Изследователите използват CRISPR технологията, за да търсят лекове за рак и да намерят и редактират единични парчета ДНК, които могат да доведат до бъдещи заболявания у индивида. Терапията със стволови клетки също може да използва генетично инженерство при регенерация на увредената тъкан, например от инсулт или инфаркт, каза Едвалдс-Гилбърт.
В силно противоречиво проучване поне един изследовател твърди, че е тествал технологията CRISPR върху човешки ембриони с цел премахване на потенциала за някои заболявания. Този учен е изправен пред строг контрол и бе настанен под домашен арест в родината им Китай за известно време.
Моралната дилема
Технологията може да е налична, но трябва ли учените да провеждат изследвания за генетична модификация при хора? Зависи, каза Ривка Вайнберг, професор по философия в Scripps College.
„Когато става въпрос за нещо като технология, трябва да помислите за намерението и различните приложения от него“, каза Вайнберг.
По-голямата част от медицинските изпитвания за лечение, използващи генно инженерство, се извършват при съгласие на пациенти. Въпреки това, генното инженерство върху плода е друга история.
"Експериментирането с хора без тяхното съгласие е присъщо проблематично", каза Вайнберг. "Има не само рискове, рисковете не са картографирани. Ние дори не знаем какво рискуваме."
Ако технологията от следващото поколение беше на разположение и се показа, че е безопасна, възраженията за тестване на хора биха били минимални, каза Уайнбърг. Но това не е така.
"Големият проблем при всички тези експериментални технологии е, че те са експериментални", каза Вайнберг. "Една от основните причини, поради която хората бяха толкова ужасени от китайския учен, който използва CRISPR технологията върху ембрионите, е, че това е толкова ранен етап на експериментиране. Това не е генно инженерство. Просто експериментирате върху тях."
По-голямата част от привържениците на генното инженерство осъзнават, че технологията все още не е готова да бъде тествана върху хора и заявяват, че процесът ще бъде използван за добро. Целта на генетичната модификация, каза Джейкъб, "винаги е била да се справят с проблемите, пред които е изправено човешкото общество".
Допълнителна информация:
