Co je genetická modifikace?

Genetická modifikace je proces změny genetického složení organismu. To se provádí nepřímo po tisíce let řízeným nebo selektivním šlechtěním rostlin a zvířat. Moderní biotechnologie usnadnila a zrychlila cílení na specifický gen pro přesnější změnu organismu pomocí genetického inženýrství.

Pojmy „modifikovaný“ a „zkonstruovaný“ se často používají zaměnitelně v souvislosti s označováním geneticky modifikovaných potravin nebo „GMO“. V oblasti biotechnologie znamená GMO geneticky modifikovaný organismus, zatímco v potravinářském průmyslu se tento pojem vztahuje výhradně na potraviny, které byly záměrně zkonstruovány a nikoli selektivně vyšlechtěné organismy. Tento nesoulad vede k záměně mezi spotřebiteli, a tak americká správa potravin a léčiv (FDA) preferuje termín geneticky upravený (GM) pro potraviny.

Stručná historie genetické modifikace

Genetická modifikace sahá až do dávných dob, kdy lidé ovlivňovali genetiku selektivně šlechtitelskými organismy, podle článku Gabriel Rangel, vědce z oblasti veřejného zdraví na Harvardské univerzitě. Při opakování po několik generací vede tento proces k dramatickým změnám druhu.

Psi byli pravděpodobně první zvířata, která byla záměrně geneticky modifikována, počátky této snahy se podle Rangelea datují asi do 32 000 let. Divokí vlci se přidali k našim předkům lovců a sběračů ve východní Asii, kde byly špičáky domácké a chované, aby zvýšily poslušnost. Po tisíce let lidé chovali psy s různou požadovanou osobností a fyzickými vlastnostmi, což nakonec vedlo k široké škále psů, které dnes vidíme.

Nejdříve známou geneticky modifikovanou rostlinou je pšenice. Předpokládá se, že tato cenná plodina pochází z Blízkého východu a severní Afriky v oblasti známé jako Úrodný půlměsíc. Starověcí zemědělci selektivně chovali pšeničné trávy počínaje kolem 9000 ° C. vytvořit domestikované odrůdy s většími zrny a tvrdšími semeny. O 8 000 B.C. se pěstování domestikované pšenice rozšířilo po celé Evropě a Asii. Pokračující selektivní šlechtění pšenice vedlo k tisícům odrůd, které se dnes pěstují.

Kukuřice také zažila některé z nejdramatičtějších genetických změn za posledních několik tisíc let. Základní plodina pocházela z rostliny známé jako teosinte, divoká tráva s malými ušima, která nesla jen několik jader. V průběhu času zemědělci selektivně chovali teosintovou trávu, aby vytvořili kukuřici s velkými ušemi praskajícími jádry.

Kromě těchto plodin prošla většina produktů, které dnes jíme - včetně banánů, jablek a rajčat - podrobena několika generacím selektivního šlechtění, podle Rangelea.

Technologii, která specificky štěpí a přenáší část rekombinantní DNA (rDNA) z jednoho organismu do druhého, vyvinul v roce 1973 Herbert Boyer a Stanley Cohen, vědci z University of California, San Francisco a Stanford University. Pár přenesl kousek DNA z jednoho kmene bakterie do druhého, což umožnilo rezistenci vůči antibiotikům v modifikovaných bakteriích. Následující rok dva američtí molekulární biologové, Beatrice Mintz a Rudolf Jaenisch, uvedli cizí genetický materiál do myších embryí v prvním experimentu, aby geneticky modifikovali zvířata pomocí technik genetického inženýrství.

Vědci také modifikovali bakterie, aby se používaly jako léky. V roce 1982 byl lidský inzulín syntetizován genetickým inženýrstvím E-coli Podle Rangela se bakterie staly prvním geneticky upraveným lidským lékem schváleným FDA.

Geneticky modifikované potraviny

Podle Ohio State University existují čtyři primární metody geneticky modifikovaných plodin:

• Selektivní šlechtění: Jsou zavedeny a vyšlechtěny dva kmeny rostlin, které produkují potomky se specifickými rysy. Může být ovlivněno 10 000 až 300 000 genů. Toto je nejstarší metoda genetické modifikace a obvykle není zahrnuta do kategorie potravin GMO.
• Mutageneze: Semena rostlin jsou záměrně vystavena chemickým látkám nebo záření, aby zmutovala organismy. Potomci s požadovanými vlastnostmi jsou chováni a dále chováni. Mutageneze také obvykle není zahrnuta do kategorie potravin GMO.
• RNA interference: Jednotlivé nežádoucí geny v rostlinách jsou inaktivovány, aby se odstranily všechny nežádoucí vlastnosti.
• Transgenika: Gen je převzat z jednoho druhu a implantován do jiného za účelem zavedení žádoucí vlastnosti.

Poslední dvě uvedené metody jsou považovány za typy genetického inženýrství. V současnosti některé plodiny prošly genetickým inženýrstvím ke zlepšení výnosu plodin, odolnosti vůči poškození hmyzem a odolnosti vůči chorobám rostlin a ke zvýšení nutriční hodnoty podle FDA. Na trhu se nazývají geneticky modifikované nebo GMO plodiny.

"GMO plodiny představovaly mnoho příslibů při řešení zemědělských otázek," řekla Nitya Jacob, vědkyně plodin na Oxford College of Emory University v Gruzii.

První geneticky modifikovanou plodinou schválenou pro pěstování v USA bylo rajče Flavr Savr v roce 1994. (Aby bylo možné pěstovat v USA, musí geneticky modifikované potraviny akceptovat jak Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA), tak FDA.) nové rajče měly delší dobu použitelnosti díky deaktivaci genu, který způsobí, že rajčata se začnou chovat rychle, jakmile jsou sklizeny. Rajčata byla také slíbil, že má lepší chuť, podle University of California divize zemědělství a přírodních zdrojů.

Dnes je bavlna, kukuřice a sójové boby nejčastější plodinou pěstovanou v USA. Podle FDA je geneticky modifikováno téměř 93 procent sójových bobů a 88 procent kukuřičných plodin. Podle amerického ministerstva zemědělství (USDA) bylo mnoho plodin GMO, jako je modifikovaná bavlna, zkonstruováno tak, aby bylo odolné vůči hmyzu, což výrazně snižuje potřebu pesticidů, které by mohly kontaminovat podzemní vodu a okolní prostředí..

V posledních letech se rozšířené pěstování GMO plodin stalo stále kontroverznější.

"Jedním z problémů je dopad GMO na životní prostředí," řekl Jacob. „Například pyl z plodin GMO se může unášet na pole plodin bez GMO a do populací plevelů, což může vést k tomu, že geneticky modifikované organismy získají vlastnosti GMO v důsledku křížového opylení.“

Jacob řekl, že hrstka velkých biotechnologických společností monopolizuje pěstitelský průmysl GMO, což ztěžuje živobytí individuálních drobných zemědělců. Přestože někteří zemědělci mohou být vyhnáni z podnikání, ti, kteří pracují s biotechnologickými společnostmi, mohou těžit z ekonomických výhod zvýšených výnosů plodin a snížených nákladů na pesticidy, USDA však uvedla,.

Podle průzkumů Consumer Reports, The New York Times a The Mellman Group je označování potravin GMO pro většinu lidí v USA důležité. Lidé silně podporující označování GMO věří, že by spotřebitelé měli mít možnost rozhodnout, zda si chtějí koupit geneticky modifikované potraviny.

Jacob však řekl, že neexistují jasné vědecké důkazy o tom, že GMO jsou nebezpečné pro lidské zdraví.

Geneticky modifikující zvířata a lidé

Dnes se hospodářská zvířata často chovají selektivně, aby se zlepšila rychlost růstu a svalová hmota a podpořila se odolnost vůči chorobám. Například některé linie kuřat chovaných na maso byly dnes vyšlechtěny, aby rostly o 300 procent rychleji než v šedesátých letech. V současné době nejsou geneticky modifikovány žádné živočišné produkty na trhu v USA, včetně kuřecího nebo hovězího masa, a proto žádný z nich není klasifikován jako GMO nebo GE potravinářské výrobky..

V posledních několika desetiletích vědci geneticky modifikují laboratorní zvířata, aby určili způsoby, jakými by biotechnologie mohla jednoho dne pomoci při léčbě lidských chorob a nápravě poškození tkáně u lidí. Jedna z nejnovějších forem této technologie se nazývá CRISPR (vyslovuje se „ostřejší“).

Tato technologie je založena na schopnosti bakteriálního imunitního systému používat oblasti CRISPR a enzymy Cas9 k inaktivaci cizí DNA, která vstupuje do bakteriální buňky. Stejná technika umožňuje vědcům zacílit na konkrétní gen nebo skupinu genů pro modifikaci, uvedl Gretchen Edwalds-Gilbert, docent biologie na Scripps College v Kalifornii.

Vědci používají technologii CRISPR k hledání léků na rakovinu ak nalezení a úpravě jednotlivých částí DNA, které mohou vést k budoucím nemocem u jednotlivce. Terapie kmenovými buňkami by také mohla využít genetické inženýrství k regeneraci poškozené tkáně, jako je například mrtvice nebo srdeční infarkt, řekl Edwalds-Gilbert.

Ve vysoce kontroverzní studii alespoň jeden vědec tvrdí, že testoval technologii CRISPR na lidských embryích s cílem eliminovat potenciál pro určitá onemocnění. Tento vědec čelil tvrdé kontrole a byl na nějakou dobu uvězněn v domácí zemi Číny.

Morální dilema

Tato technologie může být dostupná, ale měli by vědci provádět studie genetických modifikací u lidí? Závisí to, řekla Rivka Weinbergová, profesorka filozofie na Scripps College.

"Pokud jde o něco jako [nová] technologie, musíte přemýšlet o záměru a různých způsobech použití," řekl Weinberg..

Většina lékařských pokusů o léčbu využívající genetické inženýrství se provádí na základě souhlasu pacientů. Genetické inženýrství plodu je však dalším příběhem.

„Experimentování na lidských subjektech bez jejich souhlasu je ze své podstaty problematické,“ řekl Weinberg. "Neexistují jen rizika, ale rizika se také nemapují. Ani nevíme, co riskujeme."

Pokud by byla technologie nové generace dostupná a ukázala se jako bezpečná, námitky proti jejímu testování u lidí by byly minimální, řekl Weinberg. Ale to není ten případ.

"Velkým problémem všech těchto experimentálních technologií je to, že jsou experimentální," řekl Weinberg. „Jedním z hlavních důvodů, proč byl čínský vědec, který používal technologii CRISPR na embryích, tak vyděšený, je to, že se jedná o tak rané stadium experimentování. Není to genetické inženýrství. Jen na nich experimentujete.“

Drtivá většina zastánců genetického inženýrství si uvědomuje, že tato technologie ještě není připravena k testování na lidech, a tvrdí, že tento proces bude použit pro dobro. Cílem genetické modifikace, Jacob, „bylo vždy řešit problémy, kterým v současné době čelí lidská společnost.“

Další čtení:

• Přečtěte si odpovědi na nejčastější dotazy týkající se GMO potravin Světové zdravotnické organizace.
• Viz „Jak si vyrobit GMO“ od Chelsea Powell, na blogu pro postgraduální studenty Harvardovy univerzity.
• Přečtěte si více o genetické modifikaci člověka z Centra pro genetiku a společnost.