Modyfikacja genetyczna to proces zmiany struktury genetycznej organizmu. Od tysięcy lat odbywa się to pośrednio poprzez kontrolowaną lub selektywną hodowlę roślin i zwierząt. Nowoczesna biotechnologia ułatwiła i przyspieszyła celowanie w określony gen w celu bardziej precyzyjnej zmiany organizmu za pomocą inżynierii genetycznej.
Terminy „zmodyfikowany” i „zmodyfikowany” są często używane zamiennie w kontekście etykietowania żywności zmodyfikowanej genetycznie lub „GMO”. W dziedzinie biotechnologii GMO oznacza organizm zmodyfikowany genetycznie, podczas gdy w przemyśle spożywczym termin ten odnosi się wyłącznie do żywności, która została celowo zaprojektowana i nie jest hodowana selektywnie. Ta rozbieżność prowadzi do zamieszania wśród konsumentów, dlatego amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) woli termin genetycznie modyfikowany (GE) dla żywności.
Krótka historia modyfikacji genetycznych
Modyfikacja genetyczna sięga czasów starożytnych, kiedy ludzie mieli wpływ na genetykę poprzez selektywne rozmnażanie organizmów, zgodnie z artykułem Gabriel Rangel, naukowiec zajmujący się zdrowiem publicznym na Uniwersytecie Harvarda. Powtarzany przez kilka pokoleń, proces ten prowadzi do dramatycznych zmian w gatunku.
Psy były prawdopodobnie pierwszymi zwierzętami, które zostały celowo zmodyfikowane genetycznie, a ich początki sięgają około 32 000 lat, według Rangel. Dzikie wilki dołączyły do naszych przodków łowców-zbieraczy w Azji Wschodniej, gdzie kły zostały udomowione i hodowane w celu zwiększenia uległości. Przez tysiące lat ludzie hodowali psy o różnej pożądanej osobowości i cechach fizycznych, co ostatecznie doprowadziło do szerokiej gamy psów, które widzimy dzisiaj.
Najwcześniejszą znaną genetycznie zmodyfikowaną rośliną jest pszenica. Uważa się, że ta cenna uprawa pochodzi z Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej na obszarze znanym jako Żyzny Półksiężyc, zgodnie z artykułem z 2015 roku opublikowanym w Journal of Traditional and Complementary Medicine. Starożytni rolnicy selektywnie hodowali trawy pszeniczne od około 9000 lat p.n.e. do tworzenia udomowionych odmian o większych ziarnach i twardszych nasionach. Do 8000 r.p.n.e. uprawa udomowionej pszenicy rozprzestrzeniła się w Europie i Azji. Kontynuacja selektywnej hodowli pszenicy zaowocowała tysiącem odmian uprawianych dzisiaj.
Kukurydza doświadczyła również niektórych z najbardziej dramatycznych zmian genetycznych w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat. Podstawowa roślina pochodzi z rośliny znanej jako Teosinte, dzikiej trawy z małymi uszami, która nosiła tylko kilka ziaren. Z biegiem czasu rolnicy selektywnie hodowali trawy teosinte, aby uzyskać kukurydzę z dużymi uszami pękającymi z ziaren.
Poza tymi uprawami wiele produktów, które dzisiaj jemy - w tym banany, jabłka i pomidory - zostało poddanych kilku pokoleniom selektywnej hodowli, zgodnie z Rangelem.
Technologia, która specyficznie tnie i przenosi kawałek rekombinowanego DNA (rDNA) z jednego organizmu do drugiego, została opracowana w 1973 r. Przez Herberta Boyera i Stanleya Cohena, badaczy odpowiednio z University of California, San Francisco i Stanford University. Para przeniosła kawałek DNA z jednego szczepu bakterii do drugiego, umożliwiając oporność na antybiotyki w zmodyfikowanych bakteriach. W następnym roku dwaj amerykańscy biolodzy molekularni, Beatrice Mintz i Rudolf Jaenisch, wprowadzili obcy materiał genetyczny do embrionów myszy w pierwszym eksperymencie mającym na celu genetyczną modyfikację zwierząt przy użyciu technik inżynierii genetycznej.
Naukowcy modyfikowali również bakterie, aby były stosowane jako leki. W 1982 roku ludzka insulina została zsyntetyzowana z inżynierii genetycznej E coli bakterie, stając się pierwszym genetycznie zmodyfikowanym ludzkim lekiem zatwierdzonym przez FDA, według Rangel.
Żywność modyfikowana genetycznie
Według The Ohio State University istnieją cztery podstawowe metody genetycznej modyfikacji upraw:
- Selektywna hodowla: Wprowadza się i hoduje dwa szczepy roślin, aby uzyskać potomstwo o określonych cechach. Może to dotyczyć od 10 000 do 300 000 genów. Jest to najstarsza metoda modyfikacji genetycznej i zazwyczaj nie jest uwzględniona w kategorii żywności GMO.
- Mutageneza: Nasiona roślin są celowo narażone na działanie chemikaliów lub promieniowania w celu zmutowania organizmów. Potomstwo o pożądanych cechach jest trzymane i dalej hodowane. Mutageneza zazwyczaj nie jest również zaliczana do kategorii żywności GMO.
- Interferencja RNA: Poszczególne niepożądane geny w roślinach są inaktywowane w celu usunięcia wszelkich niepożądanych cech.
- Transgeniczne: gen jest pobierany od jednego gatunku i wszczepiany innemu w celu wprowadzenia pożądanej cechy.
Dwie ostatnie wymienione metody są uważane za typy inżynierii genetycznej. Obecnie niektóre uprawy zostały poddane inżynierii genetycznej w celu poprawy plonów, odporności na uszkodzenia przez owady i odporności na choroby roślin, a także w celu zwiększenia wartości odżywczej, zgodnie z FDA. Na rynku są to tak zwane rośliny modyfikowane genetycznie lub GMO.
„Uprawy GMO były bardzo obiecujące w rozwiązywaniu problemów związanych z rolnictwem” - powiedziała Nitya Jacob, badaczka upraw na Oxford College of Emory University w Gruzji.
Pierwszą genetycznie zmodyfikowaną uprawą zatwierdzoną do uprawy w USA był pomidor Flavr Savr w 1994 r. (Aby być uprawianym w USA, żywność modyfikowana genetycznie musi zostać zaakceptowana zarówno przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA), jak i FDA.) nowy pomidor miał dłuższy okres przydatności do spożycia dzięki dezaktywacji genu, co powoduje, że pomidory zaczynają się kręcić zaraz po ich zerwaniu. Pomidor obiecał również, że będzie miał lepszy smak, zgodnie z Wydziałem Rolnictwa i Zasobów Naturalnych Uniwersytetu Kalifornijskiego.
Obecnie bawełna, kukurydza i soja są najczęstszymi uprawami uprawianymi w USA. Prawie 93 procent soi i 88 procent upraw kukurydzy jest modyfikowanych genetycznie, zgodnie z FDA. Według Departamentu Rolnictwa USA (USDA) wiele upraw GMO, takich jak zmodyfikowana bawełna, zostało zaprojektowanych tak, aby były odporne na owady, co znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na pestycydy, które mogłyby zanieczyścić wody gruntowe i otaczające środowisko.
W ostatnich latach powszechna uprawa GMO stała się coraz bardziej kontrowersyjna.
„Jednym z problemów jest wpływ GMO na środowisko” - powiedział Jacob. „Na przykład pyłek z upraw GMO może dryfować na pola upraw niemodyfikowanych genetycznie, a także do populacji chwastów, co może prowadzić do nabywania cech niemodyfikowanych genetycznie przez GMO z powodu zapylenia krzyżowego”.
Jacob powiedział, że garstka dużych firm biotechnologicznych zmonopolizowała przemysł upraw GMO, co utrudnia utrzymanie się drobnym rolnikom. Jednak, chociaż niektórzy rolnicy mogą zostać wykluczeni z działalności, ci, którzy współpracują z firmami biotechnologicznymi, mogą czerpać korzyści ekonomiczne ze zwiększonych plonów i obniżonych kosztów pestycydów, powiedział USDA.
Według sondaży przeprowadzonych przez Consumer Reports, The New York Times i The Mellman Group etykietowanie żywności GMO jest ważne dla większości ludzi w USA. Ludzie zdecydowanie popierający oznaczanie GMO uważają, że konsumenci powinni mieć możliwość podjęcia decyzji, czy chcą kupować żywność modyfikowaną genetycznie.
Jednak Jacob powiedział, że nie ma wyraźnych dowodów naukowych na to, że GMO są niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego.
Genetycznie modyfikujące zwierzęta i ludzi
Obecnie zwierzęta hodowane są często selektywnie w celu poprawy tempa wzrostu i masy mięśniowej oraz wspierania odporności na choroby. Na przykład niektóre linie kurcząt hodowanych na mięso zostały hodowane, aby rosły dziś o 300 procent szybciej niż w latach sześćdziesiątych, zgodnie z artykułem z 2010 roku opublikowanym w Journal of Anatomy. Obecnie żadne produkty zwierzęce na rynku w USA, w tym kurczak lub wołowina, nie są poddawane inżynierii genetycznej, a zatem żadne nie są klasyfikowane jako produkty spożywcze GMO lub GE.
Według National Human Genome Research Institute od kilku dziesięcioleci naukowcy modyfikują genetycznie zwierzęta laboratoryjne, aby ustalić, w jaki sposób biotechnologia może kiedyś pomóc w leczeniu chorób ludzi i naprawy uszkodzeń tkanek u ludzi. Jedna z najnowszych form tej technologii nosi nazwę CRISPR (wymawiane jako „chrupiący”).
Technologia opiera się na zdolności bakteryjnego układu odpornościowego do wykorzystywania regionów CRISPR i enzymów Cas9 do inaktywacji obcego DNA, który dostaje się do komórki bakteryjnej. Ta sama technika umożliwia naukowcom wybranie określonego genu lub grupy genów do modyfikacji, powiedział Gretchen Edwalds-Gilbert, profesor biologii w Scripps College w Kalifornii.
Naukowcy wykorzystują technologię CRISPR do wyszukiwania lekarstw na raka oraz do wyszukiwania i edycji pojedynczych fragmentów DNA, które mogą prowadzić do przyszłych chorób u danej osoby. Edwalds-Gilbert powiedział, że terapia komórkami macierzystymi może również wykorzystywać inżynierię genetyczną w regeneracji uszkodzonej tkanki, takiej jak udar lub zawał serca.
W bardzo kontrowersyjnym badaniu co najmniej jeden badacz twierdzi, że przetestował technologię CRISPR na ludzkich zarodkach w celu wyeliminowania możliwości wystąpienia niektórych chorób. Naukowiec ten został poddany surowej kontroli i przez pewien czas został aresztowany w ich rodzinnym kraju.
Dylemat moralny
Technologia może być dostępna, ale czy naukowcy powinni kontynuować badania modyfikacji genetycznych u ludzi? To zależy, powiedziała Rivka Weinberg, profesor filozofii w Scripps College.
„Jeśli chodzi o technologię, musisz pomyśleć o jej intencji i różnych zastosowaniach” - powiedział Weinberg.
Większość prób medycznych dotyczących zabiegów wykorzystujących inżynierię genetyczną jest przeprowadzana na zgodnych pacjentach. Jednak inżynieria genetyczna płodu to inna historia.
„Eksperymenty na ludziach bez ich zgody są z natury problematyczne” - powiedział Weinberg. „Istnieją nie tylko zagrożenia, nie są one zmapowane. Nie wiemy nawet, co ryzykujemy”.
Gdyby technologia następnej generacji była dostępna i okazała się bezpieczna, sprzeciw wobec testowania jej na ludziach byłby minimalny, powiedział Weinberg. Ale tak nie jest.
„Dużym problemem związanym z tymi wszystkimi technologiami eksperymentalnymi jest to, że są one eksperymentalne” - powiedział Weinberg. „Jednym z głównych powodów, dlaczego ludzie byli tak przerażeni przez chińskiego naukowca, który zastosował technologię CRISPR na embrionach, jest to, że jest to tak wczesny etap eksperymentów. To nie jest inżynieria genetyczna. Po prostu eksperymentujesz na nich”.
Zdecydowana większość zwolenników inżynierii genetycznej zdaje sobie sprawę, że technologia nie jest jeszcze gotowa do przetestowania na ludziach i twierdzi, że proces ten zostanie wykorzystany na dobre. Jak powiedział Jacob, celem modyfikacji genetycznej „zawsze było rozwiązanie problemów, przed którymi stoi obecnie społeczeństwo ludzkie”.
Dalsza lektura:
