История создания ГМО: с чего всё начиналось. История развития и достигнутый уровень технологии. Весь мир в твоих руках
Тема этой статьи: "ГМО: польза или вред?". Попробуем разобраться в этом вопросе непредвзято. Ведь именно недостатком объективности грешат сегодня многие материалы, посвященные этой неоднозначной теме. Сегодня во многих странах мира (включая Россию) понятие ГМО стало употребляться, когда говорят о "продуктах, которые вызывают опухоли и мутации". Со всех сторон ГМО поливаются грязью по разным поводам: невкусные, небезопасные, угрожают продовольственной независимости нашей страны. Но так ли страшны и что это на самом деле такое? Давайте ответим на эти вопросы.
Расшифровка понятия
ГМО - это генномодифицированные организмы, то есть измененные с помощью методов генной инженерии. Понятие это в узком смысле распространяется и на растения. В прошлом различные селекционеры, вроде Мичурина, добивались полезных свойств у растений, используя различные ухищрения. К ним относились, в частности, прививки черенков некоторых деревьев на другие или выбор для посева семян лишь с определенными качествами. После этого нужно было долго ждать результатов, которые лишь через пару поколений стойко проявлялись. Сегодня нужный ген можно перенести в нужное место и таким образом быстро получить желаемое. То есть ГМО - это направление эволюции в нужное русло, ускорение ее.
Изначальная цель выведения ГМО
Несколько методик можно использовать для того, чтобы создать ГМО-растение. Наиболее популярным сегодня является метод трансгенов. Необходимый ген (например, ген устойчивости к засухе) для этого выделяют в чистом виде из цепочки ДНК. После этого его вносят в ДНК растения, которое нужно модифицировать.
Гены могут браться из родственных видов. В этом случае процесс называется цисгенезом. Трансгенез имеет место тогда, когда ген берется от далеких видов.
Именно о последнем ходят жуткие истории. Многие, узнав о том, что пшеница сегодня существует с геном скорпиона, начинают фантазировать о том, не отрастут ли у тех, кто ее употребляет в пищу, клешни и хвост. Многочисленные неграмотные публикации на форумах и сайтах Сегодня тема ГМО, польза или вред которых муссируются очень активно, не утратила актуальность. Однако это не единственное, чем "специалисты", плохо знакомые с биохимией и биологией, пугают потенциальных потребителей продуктов, содержащих ГМО.
Сегодня такими продуктами договорились называть все, что является генномодифицированными организмами или любые продукты, в которых есть компоненты этих организмов. То есть ГМО-едой будут не только генномодифицированная картошка или кукуруза, но и сосиски, в которые добавлена кроме ливера и ГМО-соя. А вот продукция из мяса коровы, которую кормили пшеницей, содержащей ГМО, не будет считаться таким продуктом.
Действие ГМО на организм человека
Журналисты, не разбирающиеся в таких темах, как генная инженерия и биотехнология, но понимающие востребованность и актуальность проблемы ГМО, запустили утку о том, что, попадая в наш кишечник и желудок, клетки содержащих их продуктов всасываются в кровоток и затем разносятся по тканям и органам, в которых вызывают раковые опухоли и мутации.
Приходится отметить, что этот фантастический сюжет далек от реальности. Любая пища, без ГМО или с ними, в кишечнике и желудке распадается под действием кишечных ферментов, секрета поджелудочной и желудочного сока на составные части, а они являются вовсе не генами и даже не белками. Это аминокислоты, триглицериды, простые сахара и жирные кислоты. Все это на разных участках ЖКТ затем всасывается в кровоток, после чего расходуется на различные цели: для получения энергии (сахара), как строительный материал (аминокислоты), для запасов энергии (жиры).
Например, если взять генномодицифированный организм (допустим, ставшее похожим на огурец уродливое яблоко), то оно будет спокойно пережевано и разложено на составные части таким же образом, как и любое другое без ГМО.
Прочие ГМО-страшилки
Другая байка, не менее леденящая душу, касается того, что в встраиваются трансгены, что приводит к страшным последствиям вроде бесплодия и рака. Впервые в 2012 году французы написали про рак у мышей, которым давали генномодифицированное зерно. На самом деле Жилем-Эриком Сералини, руководителем эксперимента, была сделана выборка, состоящая из 200 крыс Спрег-Доули. Из них треть кормили ГМО-зерном кукурузы, другую треть - обработанной гербицидом генномодифицированной кукурузой, а последнюю - обычными зернами. В итоге крысы женского пола, употреблявшие в пищу генетически модифицированные организмы (ГМО) дали в течение двух лет рост опухолей в 80 %. Самцы же заработали на таком питании почечные и печеночные патологии. Характерно, что на обычном питании треть животных также погибла от различных опухолей. Данная линия крыс вообще склонна к внезапному появлению опухолей, не связанному с характером питания. Поэтому чистоту эксперимента можно считать сомнительной, и его признали несостоятельным и ненаучным.
Аналогичные изыскания проводились и ранее, в 2005 году, в нашей стране. ГМО в России изучала биолог Ермакова. Она представила на конференции в Германии доклад о высокой смертности получавших ГМО-сою мышат. Подтвержденное в научном эксперименте заявление после этого начало распространяться по всему миру, доводя молодых мам до истерики. Ведь им приходилось кормить искусственными смесями своих малышей. А в них использовалась соя ГМО. Пять экспертов Nature Biotechnology в дальнейшем сошлись во мнении о том, что результаты российского эксперимента являются неоднозначными, и его достоверность не признали.
Хочется добавить, что даже если кусок чужеродной ДНК окажется в кровотоке человека, то эта генетическая информация никаким образом не встроится в организм и не приведет ни к чему. Конечно, в природе существуют случаи встраивания в чужеродный организм кусков генома. В частности, некоторые бактерии таким образом портят генетику мух. Однако подобные феномены не были описаны у высших животных. К тому же генетической информации и в продуктах без ГМО хоть отбавляй. И если они не встраивались в генетический материал человека до сих пор, то можно и дальше спокойно есть все, что усваивает организм, в том числе содержащее ГМО.
Польза или вред?
"Монсанто", американская компания, уже в 1982 году на рынок вывела генетически модифицированные продукты: сою и хлопок. Ей также принадлежит авторство убивающего всю растительность, за исключением генномодифицированной, гербицида "Раундап".
В 1996 году, когда продукты фирмы "Монсанто" были выброшены на рынки, корпорации, конкурирующие с ней, для спасения доходов начали широкомасштабную кампанию, цель которой заключалась в ограничении оборота содержащих ГМО продуктов. Первым в гонениях отметился Арпад Пуштаи, британский ученый. Он кормил ГМО-картошкой крыс. Правда, впоследствии эксперты все выкладки этого ученого разнесли в пух и прах.
Потенцальный вред для россиян от ГМО-продуктов
Никто не скрывает, что на засеянных ГМО-зерновыми землях никогда больше не растет ничего, кроме их самих. Связано это с тем, что сорта хлопчатника или сои, устойчивые к гербицидам, не морятся ими. Таким образом, их можно распылять, добиваясь вымирания всей остальной растительности.
Глифосфат - это самый распространенный гербицид. Он распыляется вообще-то еще до созревания растений и быстро в них разлагается, не сохраняясь в почве. Однако устойчивые ГМО-растения позволяют его использовать в огромных количествах, что повышает риски накопления глифосфата в ГМО-растительности. Также известно, что этот гербицид вызывает разрастание костной ткани и ожирение. А в Латинской Америке и США что-то многовато людей, страдающих лишним весом.
Лишь на один посев рассчитаны многие ГМО-семена. То есть потомства не даст то, что из них вырастет. Скорее всего, это коммерческая уловка, поскольку таким образом сбыт ГМО-семян повышается. Модифицированные растения, дающие следующие поколения, прекрасно существуют.
Поскольку искусственные мутации генов (например, у сои или картофеля) могут повышать аллергенные свойства продукции, часто говорят о том, что ГМО являются мощными аллергенами. А вот лишенные привычных белков некоторые сорта арахиса не вызывают аллергию даже у тех, кто мучился ею раньше именно на этот продукт.
Из-за особенностей могут сокращать количество прочих сортов своего вида. Если на двух участках, расположенных рядом, посадить обычную пшеницу и пшеницу-ГМО, существует риск, что обычную вытеснит модицифированная, опыляя ее. Однако вряд ли кто-то дал бы им расти рядом.
Отказавшись от своих собственных посевных фондов и используя лишь ГМО-семена, в особенности одноразовые, государство в конце концов окажется в продовольственной зависимости от фирм, являющихся держателями семенного фонда.
Конференции с участием Роспотребнадзора
После того как во всех СМИ были многократно растиражированы страшилки и байки о ГМО-продуктах, Роспотребнадзор поучаствовал во многих конференциях по этому вопросу. На конференции в Италии, состоявшейся в марте 2014 года, его делегация участвовала в технических консультациях по низкому содержанию в товарообороте России генетически модифицированных организмов. Сегодня, таким образом, принят был курс на практически полное недопущение на продовольственный рынок нашей страны такой продукции. Также было отсрочено применение в сельском хозяйстве ГМО-растений, хотя использование ГМО-семян планировалось начать еще в 2013 году (постановление правительства от 23 сентября 2013 года).
Штрих-код
Еще дальше пошло Министерство образования и науки. Оно предложило использовать штрих-код, заменяющий пометку "Не содержит ГМО", в России. В нем должна содержаться вся информация о содержащейся в продукте генной модификации либо о ее отсутствии. Хорошее начинание, однако без специального устройства считать этот штрих-код будет невозможно.
Генномодифицированные продукты и закон
ГМО регламентируются законом в некоторых государствах. В Европе, например, содержание их в продуктах не допускается более 0,9 %, в Японии - 9 %, в США - 10 %. В нашей стране продукция, в которой содержание ГМО превышает 0,9 %, подлежит обязательному маркированию. За нарушение этих законов предприятиям грозят санкции, вплоть до прекращения деятельности.
Вывод
Вывод из всего этого можно сделать следующий: проблема ГМО (польза или вред от использования содержащих их продуктов) сегодня явно раздута. Неизвестны реальные последствия долговременного использования таких продуктов. На сегодняшний день авторитетных научных экспериментов по этому вопросу не проведено.
А начиналось всё в далёком 72-м году. Американский инженер, учёный Пол Берг, смог соединить два чужеродных гена в один, который самостоятельно в природе никак образоваться не смог бы. Это дало «зелёный свет» для экспериментов с различными живыми организмами. Полученным трансгенетическим организмам стали давать различные названия: уже знакомое – «ГМО», «рекомбинантные», «генно-инженерные», «живые изменённые» и даже «химерные».
Однако учёной среде это открытие не принесло большой радости. Экспериментаторы стали задумываться над последствиями. И совершенно справедливо. Не был выяснен до конца уровень опасности созданных организмов. Как они поведут себя дальше в природе, обмениваясь «химерными» генами? К чему это может привести? Сомнения были столь серьёзны, что учёные, в числе которых был и предприимчивый П. Берг, составили коллективный документ, с просьбой приостановить трансгенные разработки. Напечатанное в СМИ прошение сделало своё дело, и проект был временно заморожен. Но история создания ГМО на этом не закончилась. Целых 3 года учёные разрабатывали правила безопасной работы с трансгенными организмами.
В 76-м проект был разморожен и коллектив исследователей продолжил свою научную деятельность. Прошло три десятилетия, эксперименты не принесли никакого ущерба и некоторые меры предосторожности были упразднены.
Через 2 года Герберт Бойер открывает компанию, которая создаёт, трансгенный продукт, производящий инсулин человека. Спустя 14 лет, в 92-м, в Китае приступили к выращиванию табака, устойчивого к насекомым. Прошло ещё 2 года и в 94-м году, благодаря фирме «Monsanto» из США, появился первый трансгенный помидор, который был пущен «в массы». Овощ не боялся транспортировок, мог сохранять презентабельный вид в течение 6 месяцев и дозревать в помещении при повышении температуры воздуха до +23-25 °С. Именно 1994 год считают началом массового производства трансгенных продуктов питания.
Через год, в 95-м, всё та же «Monsanto» всерьёз занялась выращиванием гено-модифицированной сои, не боящейся сорных трав. Затем пришёл черёд кукурузы, хлопка, табака, рапса, картофеля и остальных культур. Сейчас этой компании принадлежит 50% рынка трансгенных семян в мире.
Ещё через 4 года появился «химерный» рис. Количество фермеров, желающих заполучить «не убиваемые» овощи, росло в геометрической прогрессии.
Первые отрицательные воздействия были обнародованы в 98-м году английским учёным А. Пуштай. В ТВ-передаче он нашёл в себе смелость заявить, что крысы, питавшиеся гено-модифицированным картофелем, демонстрировали необратимые изменения организма с нарушениями внутренних органов. Он был уволен. А ещё через год, независимая группа ученых, изучив его работы, во всеуслышание подтвердила достоверность данных, представленных А. Пуштаем. Это вынудило британские власти запретить продажу ГМО без наличия лицензии, чего не скажешь о США.
По состоянию на 2014 год, из всех площадей в мире, отведённых под посевы, более 15% занято выращиванием трансгенных продуктов. Возглавляет список, естественно, США, далее следуют Аргентина, Канада, Бразилия, Китай и Индия.
Что такое ГМО? Актуальность проблемы Виды ГМО Классификация ГМО История появления Получение ГМО Цели создания ГМО Использование Воздействие на человека В чем может быть опасность? В чем может быть опасность? Мнения 1) С социальной точки зрения С социальной точки зрения 2) С научной точки зрения С научной точки зрения Опыт Методы исследования Выводы Список литературы
В связи с тем, что число жителей Земли выросло за последнее столетие с 1.5 до 5.5 млрд. человек, а к 2020 году предполагается вырост до 8 млрд., возникла огромная проблема – недостаточное количество продуктов питания, а также многие лекарственные препараты столь дороги, что большая часть населения Земли полагается на традиционные методы лечения, используя всевозможные растения.
1. Генетически модификациированные растения (ГМР); 2. Генетически модификациированные животные (ГМЖ); 3. Генетически модификациированные микроорганызмы (ГММ) На данный момент уже созданы: модификациированные коровы, способные давать человеческое молоко; модификациированный лосось способный расти быстрее и быть крупнее, чем их природные сородичи; Это наиболее крупная группа по своему разнообразию и использованию. Это малочисленная группа, в основном представители этой группы создавались в интересах медицины.
Первые трансгенные органызмы появились ещё в конце 80-х годов. В 1983 г. ученые, изучая почвенную бактерию, которая образует на стволах деревьев и кустарников наросты, обнаружили, что она переносит фрагмент собственной ДНК (вектор) в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому и распознается как свой. ГМО были разработаны американским химическим концерном Монсанто.
1. Получение изолированного гена. 2. Введение гена в вектор для переноса в органызм. 3. Перенос вектора с геном в модификациируемый органызм. 4. Преобразование клеток органызма. 5. Отбор генетически модификациированных органызмов и устранение тех, которые не были успешно модификациированы.
Одни ученые рассматривают ГМО, как естественное развитие по селекции животных и растений, другие считают генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО это не продукт искусственного отбора, а фактически искусственно синтезированный в лаборатории новый вид. Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. При генной модификации можно улучшить и качество пищи. Противники считают, что современное с/х производство способно обеспечить и на имеющемся уровне селекции население высококачественным продовольствием.
С одной стороны, некоторые эксперты считают, что смоделированные гены способны вызывать генетические мутации в клетках органызма человека. Следовательно ГМО могут осуществлять негативное влияние на органызм человека. Миллионы людей во всем мире каждый день употребляют еду, которая содержит ГМО. При этом вопрос влияния ГМО на здоровье человека до сих пор остается без ответа. Дискуссии на эту тему длятся в мире больше 10-ти лет. Ученые-генетики никак не придут к определенному выводу. С другой стороны, группа ученых доказывает, что с помощью ГМО человечество сможет искусственно выращивать внутренние органы человека. Бесспорно, это будет великим достижением человечества в области трансплантации внутренних органов, однако, это все еще только предположения, у которых нет доказательств.
Медицинский риск Повышенная аллергеноопасность Возможная токсичность и опасность для здоровья Устойчивость к действиям антибиотиков Могут возникнуть новые и опасные вирусы Социальный риск Угроза для выживания мелких фермеров Лишение свободы выбора в приобретении продуктов Экологический риск Появление супер вредителей Нарушение природного баланса Выход трансгенов из-под контроля
Одно из мнений заключается в том, что только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Без генной инженерии человечество может оказаться в тупике. Потенциальный вред ГМО явно недооценивается. В процессе внедрения в органызм гены способны как сами мутировать, так и оказывать негативное воздействие на геном органызма человека. В результате могут образовываться неизвестные токсичные белки, вызывающие токсикозы и аллергию. за против
В ходе проделанной работы было выяснено, что такое ГМО, как и для чего их получают, каковы положительные и отрицательные стороны их применения. На основании изученной информации я все же склоняюсь к мнению, что на современном этапе развития генной инженерии ГМО представляют опасность, ведь неизвестно, как поведет себя ген, встроенный в другую ДНК. Путем социологического опроса также было выяснено, что, хотя только 28% респондентов имеют представление о ГМО, тем не менее, 76% из всех опрошенных полагают, что ГМО небезопасны для использования.
22
html Ермишин А.П. «ГМО. Мифы и реальность» (И. Ермакова «Что мы едим? Воздействие на человека ГМО и способы защиты» (html) Чемерис А.В. и др. «Новая старая ДНК», – Уфа: Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, c. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. «Биология: в 3 т., том 3», пер. с англ.– Изд. 4-е, – М.: БИНОМ Лаборатория знаний, – 451 с.
Начало всему этому положил человек, родившийся 30 июня 1926 года. Итак, знакомьтесь: Пол Берг.
Пол Наим Берг. Родился 30 июня 1926 г. в Бруклине (Нью-Йорк), США. Лауреат Нобелевской премии по химии 1980 года (1/2 премии, по 1/4 присуждено Уолтеру Гилберту и Фредерику Сенгеру за создание метода секвенирования ДНК).
В 1926 году случилось два знаменательных события в истории биологии и биохимии. Второе, менее важное (возможно!) - это рождение нашего героя, одного из трех сыновей производителя одежды Гарри Берга и домохозяйки Сары Бродски. Первое же событие имело, наверное, даже большее значение, чем рождение отца генной инженерии. 36-летний американский микробиолог из Мичигана Поль Генри де Крюи (иногда у нас его называли «де Кройф» и даже «де Крайф») написал книжку, которая стала, пожалуй, первым научно-популярным бестселлером.
Даже в СССР/России эта книга выдержала, наверное, не менее десятка изданий (рис. 1). И популярна до сих пор. «Охотники за микробами» Крюи с 1920-х и по сей день приводят в науку всё новых и новых людей: по меньшей мере, я знаю биохимиков младше меня, в детстве зачарованно читавших эту книжку, а нынче публикующих замечательные статьи в Nature.
Одно из многих русскоязычных изданий «Охотников за микробами» П. де Крюи (СССР, изд-во «Молодая гвардия», 1957 г.)
Наш герой в детстве тоже зачитывался сравнительно недавним бестселлером. Так что его судьба была предопределена сразу же - микробы, вирусы, их биохимия.
Но для начала нужно было пройти стандартный путь - школу и университет. Берг закончил школу Авраама Линкольна в январе 1943 года. К тому времени США уже участвовали во Второй мировой, и как только ему исполнилось 17 лет (июнь 1943), Берг пошел во флот. Он должен был стать летчиком палубной авиации, а этому нужно было учиться. Чтобы не терять времени в простом ожидании, Берг поступил в Пенн Стейт (Pennsylvania State University). Правда, летчиком Пол так и не стал: программу сократили, и ему пришлось служить по прямо противоположной специальности - на подводной лодке. В 1946 году Берг демобилизовался и уже в 1948 стал бакалавром в своем университете, а в 1952 его ждала докторская степень по биохимии в Западном резервном университете Кейза (Case Western Reserve University). В своей диссертации он показал роль фолиевой кислоты и витамина B12 в синтезе метионина.
С тех пор (так уж случилось) Берг работает только с лучшими. К примеру, в 1954 году Берг перешел на кафедру микробиологии в Медицинскую школу университета Вашингтона (WUSM), где начал работать с Артуром Корнбергом - первым человеком, синтезировавшим ДНК, и нобелевским лауреатом 1959 года за это достижение (рис. 2).
Артур Корнберг (1918-2007). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1959 года.
В лаборатории Корнберга (уже в Стэнфорде, куда Корнберг с командой ушел в 1959 году) Берг изучает механизм, по которому аминокислоты собираются в белки. Собственно говоря, именно Берг установил, как транспортные рибонуклеиновые кислоты (тРНК) переносят аминокислоты в место синтеза белка.
Примерно к середине 1960-х годов работа генов в клетках становится понятнее. В первую очередь - благодаря бактериофагам, которые могут встраивать свою ДНК в геном бактерий. Как всегда, главные открытия были сделаны на «лабораторной мыши» микробиологов - кишечной палочке E. coli - и заражающем ее бактериофаге лямбда. Вирусы применялись для анализа работы генов, тогда же биохимики и генетики научились при помощи вирусов манипулировать генами. Бергу очень хотелось делать то же самое с генами многоклеточных организмов.
В 1967 году Берг взял в Стэнфорде отпуск на год. Впрочем, «отпуск» в его случае не означал отсутствие работы. Он поехал в Солковский (не путать со Сколковским!!!) институт к еще одному будущему нобелиату - Ренато Дульбекко (рис. 3). Дульбекко незадолго до того открыл полиомавирус, вызывающий опухоли у мышей. Главной целью Берга было освоение работы с культурами клеток, однако ДНК-вирус его заинтересовал.
Ренато Дульбекко (1914-2012). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1975 года.
Когда Берг вернулся в Стэнфорд, он продолжил эксперименты с полиомавирусами, взяв в работу полиомавирус SV40 (рис. 4). Берг понял, что можно использовать SV40 как вектор для введения в обычную клетку другой генетической информации. И запланировал очень изящный эксперимент, по-хорошему, ставший началом всей генной инженерии.
Электронные фотографии вирионов полиомавируса SV40 и его ДНК. Иллюстрация из нобелевской лекции Пола Берга
В обычных условиях SV40 не взаимодействует с кишечной палочкой. Поэтому Берг использовал набор ферментов, выделенных Корнбергом, чтобы разрезать ДНК SV40 и бактериофага лямбда и затем «собрать» из кусочков химерную, или, как принято говорить, рекомбинантную ДНК. В итоге получилась плазмида - кольцевая молекула, состоящая из ДНК вируса SV40 и ДНК бактериофага лямбда с «заимствованным» у кишечной палочки галактозным опероном (последовательностью генов, кодирующих метаболизм галактозы) (рис. 5).
Схема эксперимента Берга. Иллюстрация из нобелевской лекции Пола Берга
Чем хорошо писать о нобелиатах последних 30 лет? Во-первых, многие из них живы по сей день. А во-вторых, легко можно найти видео, где они сами рассказывают о своих работах.
Давайте послушаем самого Берга:
Успех пришел в 1972 году, а за успехом пришел испуг. Ну ладно, не испуг - нормальная и правильная предосторожность: об онкогенности вирусов тогда было известно (из работ Дульбекко в частности), причем полиомавирус SV40 был способен вызывать рак у некоторых животных. Поэтому Берг задумался - вдруг искусственные вирусы будут порождать новые, онкогенные бактерии?
В 1974 году он написал письмо в крупнейшие научные журналы (Nature, Science и другие), в котором призвал ввести годичный мораторий на операции с рекомбинантными ДНК. И начал готовить конференцию для обсуждения потенциальной опасности. В 1975 году в Калифорнии прошла знаменитая Асиломарская конференция по рекомбинантной ДНК. Впрочем, достаточно быстро стало понятно, что опасность была преувеличена - и работы с рекомбинантной ДНК были продолжены.
Началась эпоха генной инженерии, а пять лет спустя - в 1980 году - Берг был удостоен Нобелевской премии по химии. Наш герой получил половину премии, вторую часть поделили между собой личности не менее легендарные - Уолтер Гилберт (вообще начинавший в физике элементарных частиц и работавший у Абдуса Салама) и Фредерик Сенгер (уже получавший химического «нобеля» в 1958 году за расшифровку структуры инсулина). Эти двое создали метод установления первичной структуры ДНК - секвенирование. Право выступить на нобелевском банкете от всех троих получил Берг. В своей речи Берг привел ставшую классической метафору другого нобелевского лауреата, Питера Брайена Медавара: «Если мы представим развитие живых организмов сжатым в год космического времени, то развитие человека заняло только день. Только в течение последних 10–15 минут длится наша жизнь, совсем не сомнительная. Мы - всё еще новички и можем надеяться стать лучше. Высмеивать надежду на прогресс - окончательная глупость, последнее слово бедности духа и подлости ума».
В своём интервью на сайте Нобелевского комитета Берг говорит: «Не совсем корректно называть меня отцом генной инженерии. Мы сделали лишь первый шаг на пути к ней».
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.
