Пол берг создал первый трансгенный организм. История создания генетически модифицированных организмов и продуктов. Потенцальный вред для россиян от ГМО-продуктов
Наилучшей находкой в решении данной задачи явилось широкое применение генной инженерии, обеспечившей создание генетически модифицированных источников пищи (ГМИ). На сегодняшний день известно множество сортов растений, подвергшихся генетической модификации для увеличения стойкости к гербицидам и насекомым, повышение маслянистости, сахаристости, содержания железа и кальция, увеличения летучести и снижения темпов созревания.
ГМО это трансгенные организмы, наследственный материал которых изменен методом генной инженерии с целью придания им желаемых свойств.
Несмотря на огромный потенциал генной инженерии и ее уже реальные достижения, использование генно-модифицированных продуктов питания воспринимается в мире не однозначно. В СМИ регулярно появляются статьи и репортажи о продуктах мутантах при этом у потребителя не складывается полного представления о проблеме, скорее начинает преобладать чувство страха незнания и непонимания.
Но сторонники биоинженерии предпочитают ссылаться на благородные стимулы их деятельности. На сегодняшний день ГМО – наиболее дешевый и экономически безопасный (как они считают) способ для производства пищевых продуктов. Новые технологии позволят решить проблему нехватки продовольствия, иначе населению Земли не выжить. Сегодня нас уже 6 млрд., а в 2020г. по оценкам ВОЗ – будет 7 млрд. В мире 800 млн. голодающих и каждый день от голода умирает 20000 человек. За последние 20 лет мы потеряли более 15% почвенного слоя, и большая часть пригодных к возделыванию почв уже вовлечены в сельскохозяйственное производство. При этом человечеству не хватает белка, его мировой дефицит составляет 35−40 млн. тонн/год и увеличивается ежегодно на 2−3%.
Одно из решений создавшейся глобальной проблемы – генная инженерия, чьи успехи открывают принципиально новые возможности для повышения продуктивности производства и снижения экономических потерь.
С другой стороны против ГМО выступают многочисленные экологические организации, объединение «Врачи и ученые против ГМП», ряд религиозных организаций, производители сельскохозяйственных удобрений и средств борьбы с вредителями.
Биотехнология – относительно молодая область прикладной биологии, изучающая возможности применения и разрабатывающая конкретные рекомендации использования биологических объектов, средств и процессов в практической деятельности, т.е. разрабатывающая способы и схемы получения практически ценных веществ на основе культивирования целых одноклеточных организмов и свободноживущих клеток, многоклеточных организмов (растений и животных).
Исторически биотехнология возникла на основе традиционных медико–биологических производств (
В действительности использованием мутаций, т.е. селекцией, люди начали заниматься задолго до Дарвина и Менделя. Во второй половине XX века материал для селекции стали готовить искусственно, генерируя мутации специально, воздействуя радиацией или колхицином и отбирая случайно появившиеся положительные признаки.
В 60−70гг.. XX века были разработаны основные методы генной инженерии – отрасли молекулярной биологии, основной задачей которой является конструирование in vitro (вне живого организма) новых функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК) и создание организмов с новыми свойствами.
Генная инженерия помимо теоретических задач – изучение структурно-функциональной организации генома различных организмов – решает множество практичных задач. Так получены штаммы бактериальных дрожжей, культуры клеток животных, продуцирующих биологически активные белки человека. И трансгенные животные и растения, содержащие и производящие чужеродную генетическую информацию.
В 1983г. ученые, изучая почвенную бактерию, которая образует на стволах деревьев и кустарников наросты, обнаружили, что она переносит фрагмент собственной ДНК в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому и распознаваемая как свой. С момента этого открытия и началась история генной инженерии растений. Первыми в результате искусственных манипуляций с генами получился табак, неуязвимый для вредителей, потом генно-модифицированный помидор (в 1994г. фирмы Monsanto), затем кукуруза, соя, рапс, огурец, картофель, свекла, яблоки и многое другое.
Сейчас выделять и собирать гены в одну конструкцию, переносить их в нужный организм – рут
В целом, проблема трансгенных продуктов во всем мире остается очень острой и дискуссии вокруг ГМО не утихнут еще долго, т.к. преимущество их использования очевидны, а отдаленные последствия их действия, как на экологию, так и на здоровье человека менее ясны.
5. Экономический риск использования ГМО
Перечень экономических рисков, возникающих в связи с использованием ГМО в производстве продуктов питания и сельском хозяйстве для России, будет расти по мере ее интеграции в глобальное экономическое пространство.
Основной удар может быть нанесен по имиджу России как производителя натуральных продуктов. Известно, что в мире спрос на экологически чистую продукцию неуклонно растет. В частности, в 2002 г. Россию посетила делегация Министерства сельского хозяйства и защиты прав потребителей Германии. На встречах с производителями было не раз заявлено, что Германия планирует в будущем наладить импорт ряда наименований сельскохозяйственной продукции из России, при условии отсутствия в ней ГМО и минимальном содержании химикатов. Россия имеет большой потенциал в этой области, но массовое выращмвание ГМО навсегда исключит подобную перспективу.
ГМ-растения рекламируются как панацея от сельскохозяйственных вредителей и болезней, но на деле это оказывается не так. ГМ-культуры уже разорили не одно поколение индийских фермеров. За последние несколько лет тысячи фермеров в Индии покончили жизнь самоубийством, другие, пытаясь расплатиться с долгами, продают свои органы.
Причина – колоссальные убытки из-за выращивания ГМ-хлопка. Вопреки обещаниям компании «Монсанто», растения оказались подвержены большому количеству болезней и не дали фактически никакого урожая, при этом цена, которую фермеры заплатили за семена компаниям, в среднем была в 4 раза выше, по сравнению со стоимостью обычного хлопка. Однако представители «Монсанто» считают, что беды, постигшие фермеров, связаны не с плохим качеством трансгенного хлопка, а с нарушением технологии его выращивания.
Существует и другая проблема, связанная с экономическими особенностями выращивания ГМО. Все генные вставки, встраиваемые в геном растения для получения ГМО, являются объектом интеллектуальной собственности, следовательно, их использование платно. Но кроме регулярных платежей, которые должны платить фермеры компаниям за использование трансгенных ГМ-семян, значительные финансовые потери могут понести фермеры и даже обыкновенные дачники, специально не выращивающие ГМ-растения.
В 2004 г. «Монсанто» изобличила в незаконном использовании запатентованных компанией семян 500 фермеров. Не все из них были привлечены к ответственности, однако неизвестно, действительно ли фермеры высадили семена, не заплатив, или эти семена принесло на поля ветром, или произошло переопыление, как это случилось в случае канадского фермера Перси Шмайзера. Его громкое дело обошло страницы мировых газет: заподозрив, что на соседнем поле выращивают ГМ-рапс, он проверил свои посевы и обнаружил трансгенные растения. Однако потребовать возмещения ему вреда, как производителю органического рапса, Шмайзер не успел, так как «Монсанто» сама подала на него в суд, и обернула дело в свою пользу, а фермер вынужден был выплатить многотысячный штраф.
Недовольны и фермеры, сознательно выращивающие ГМО. Некоторым фермерам кажется, что выращивать ГМ-сою выгодно, поскольку гербицид «Раундап» хорошо защищает поля от сорняков и стоит не очень дорого, но другие считают это лишь очередной уловкой корпораций. Фермер Вернон Гансебом из штата Небраска, США, в интервью газете Omaha World Herald в 2004 г. заявил следующее: «Они снижают цены на «Раундап», но повышают цены на семена. Да, патенты обходятся недешево, но цены растут в геометрической прогрессии. Не я один обеспокоен этим».
Возникает вопрос, почему американские фермеры активно выращивают ГМО? Кроме государственных дотаций и иной помощи со стороны государства, этому есть еще одно очень простое объяснение. Последние 10 лет фермеры США сталкиваются с уменьшением прибыли. В частности, цена метрической тонны сои в 1998 г. упала на 62% по сравнению с 1990 г., и землевладельцам пришлось увеличивать площади посевов, чтобы остаться в бизнесе. В такой ситуации любая технология, предполагающая использование больших площадей, а ГМ-культуры нацелены именно на использование в крупных хозяйствах и отдачу в виде однородного массового продукта, оказывается крайне востребована. Тем более в условиях постоянного поощрения со стороны государства возделывания ГМ-растений.
Выращивание трансгенных культур выгодно во всех отношениях только компаниям, которые создают их под определенные маркетинговые задачи. Все коммерчески уже используемые или планируемые к использованию трансгенные растения (генные вставки в них) принадлежат корпорациям-разработчикам. Тем же корпорациям выгодно продавать гербициды, поэтому большинство ГМ-растений, которые они производят, имеют ген устойчивости к таким гербицидам. Если это в конечном итоге окажется неприбыльным и негативные последствия будут слишком велики, компании просто переключатся на другое производство. А что станет со странами и хозяйствами, перешедшими на трансгенные культуры и целиком зависимыми от биотехнологических компаний? В США разорившиеся фермеры, скорее всего, получат новые дотации, а что станет с остальными?
Очень популярен тезис о том, что ГМ-культуры решат проблему голода. Сегодня в мире ежедневно от отсутствия еды страдают 800 млн. человек, 320 млн. из которых проживают в Индии. Однако в 2002 г. страна уничтожила около 60 млн. тонн зерна (оно сгнило или было сожжено), так как покупательная способность посредников и населения настолько низка, что приобрести эти семена попросту было некому. Индийские эксперты сомневаются в том, что ГМО как-то изменит эту ситуацию, так как корень проблемы лежит не в отсутствии продовольствия, а в отсутствии доступа к материальным благам и ресурсам.
Замбийские фермеры, чье правительство также неоднократно отказывалось даже от гуманитарной помощи, содержащей ГМ-зерно, также не уверены в необходимости трансгенов для голодающих стран Африки. ГМ-кукуруза, которую упорно навязывают Африке международные организации и США, не нужна местному населению хотя бы потому, что кукуруза никогда не являлась традиционной для континента культурой, она не приспособлена для африканского климата и почвы. Для Замбии, например, характерно выращивание маниока, сорго и проса. Эта одна из беднейших стран Африки, но там ежегодно гниют тонны невостребованного зерна. По данным Национальной Ассоциации крестьян и малоземельных фермеров Замбии в 2003 г. в северном и северо-западном регионах страны на складах пропадало 300 тыс. тонн маниока, так как никто не мог их купить.
6. Биобезопасность и биотерроризм
Биологическая опасность (биоопасность) - новый термин, который не найдешь в медицинском словаре. Чаще всего биоопасность определяют как опасность для здоровья и жизни человека, связанную с воздействием на него агентов (патогенов) биологической природы. Можно встретить и более широкую трактовку этого понятия.В словаре терминов и понятий по биоопасности фигурируют не только «патогенные биологические агенты (ПБА)» и «патогены», но и «ценные биологические материалы» - т.е. материалы, требующие административного управления, контроля, защитных и наблюдательных мер в лабораториях и биологических центрах. Это довольно широкое понятие, включающее в себя не только патогены и токсины, но и материалы, представляющие большое значение в научном, историческом и экономическом плане. В перечне наименее контролируемых и наиболее опасных угроз человечеству подавляющее число экспертов называют биотерроризм и «экологические войны» (изменение климата и др.).
Биологический терроризм официально признан одной из главных потенциальных угроз международной безопасности в результате уже совершенных террористических акций и анализа развития биологической науки и биотехнологии.
В XX веке было зарегистрировано более 100 подтверждённых случаев незаконного использования биологических агентов, из которых 19 представляли собой террористические акты. На вторую половину века приходится 66 преступлений с использованием биологических агентов. Однако ни одна из попыток их применения с целью массового поражения, к счастью, не оказалась успешной. Всего 8 преступлений, связанных с использованием биологического оружия, привели к жертвам среди гражданского населения (29 умерло и 31 человек пострадал).
В 1984 году религиозные сектанты использовали микробы сальмонеллы (Salmonella typhimurium ) в ресторанах городов округа Дэйлс (штат Орегон), что вызвало пищевые отравления 751 человека, но не привело к летальным исходам. Тем не менее, число подобных инцидентов резко возросло в последние годы. По данным ФБР, было возбуждено 267 уголовных дел до 2000 г. (в 187 случаях биологические агенты в той или иной форме использовались), в 2000 г. - возбуждено 257 дел (в 115 случаях установлены попытки использовать биологическое оружие).
В 2001 г. США подверглись биологической атаке с использованием возбудителя сибирской язвы, приведшей к ряду смертельных исходов. До настоящего времени на основные вопросы "кто, каким образом, почему?" нет точного ответа. Несмотря на то, что американское правительство сосредоточило своё внимание на расследовании деятельности американского вирусолога, работавшего в Американском институте военной медицины по исследованию инфекционных заболеваний (Форт-Дэтрик, шт. Мэриленд), до сих пор неясно, были ли эти события связаны с атаками 11 сентября 2001 года. Вирусолог работал частным образом в качестве руководителя контрактов по биологической защите. По своей работе он был тесно связан с одним из оставшихся профессионалов, игравшим значительную роль в программе по разработке биологического оружия до 1969 г. Активная деятельность подозреваемого вирусолога и его взаимоотношения с профессионалом обеспечили ему доступ к секретной информации, касающейся технологии производства препаратов. Он также имел доступ к государственному предприятию, работающему со штаммом AMES, возбудителем сибирской язвы, и продуцирующему сухой порошок спор сибирской язвы.
Согласно фактам, собранным американским Центром по контролю и профилактике заболеваний, из почтового ящика находящегося в Принстоне (Нью-Джерси) ушло 18 писем, содержащих споры сибирской язвы. Ещё 4 случая произошли в последующие восемь недель. Качество приготовленных и распространяемых болезнетворных спор было различным. Некоторые образцы были приготовлены грубо, но те, которые попали к сенаторам Дэшлу и Лихи, были высокодисперсны, поэтому легко распространялись воздушно-капельным путем. Именно в этих пакетах споры имели самую высокую концентрацию и микробиологическую чистоту. Предварительные исследования показали, что во всех конвертах содержался один из вариантов известного штамма AMES. Этот штамм в начале 1980-х годов был использован в США в программе биологической защиты. Благодаря своей биологической активности, именно он стал стандартом для использования в модельных экспериментах в животноводстве при получении новых вакцин против сибирской язвы. Известно, что с этим штаммом работали 15-20 лабораторий Великобритании, США, Канады и, возможно, Израиля. Сейчас перед генетиками-микробиологами стоит задача определить слабые различия в геномах культур, полученных в этих лабораториях, и идентифицировать культуру, хотя бы отдалённо похожую на использованную террористами.
Спектр организаций и отдельных личностей, способных использовать биологические агенты в качестве инструмента террора, различающихся по составу групп, источникам финансирования, идеологии, мотивациям и используемым методам, очень разнообразен. В него входят крупные, хорошо финансируемые организации, оппозиционные повстанческие группы, религиозные и культовые секты, пропагандирующие идеологию "конца света", разного рода националистические группы, отдельные расколовшиеся политические движения и группировки, а также террористы-одиночки.
По данным, приведённым в сборнике "Новый террор: перед лицом угрозы использования биологического и химического оружия", в 17% случаев применения террористами такого оружия оно распространялось воздушным путём, в 11% - через воду, в 15% - через пищу или напитки, в 13% - с помощью инъекций или иного контакта, в 16% - через лекарства. К сожалению, в 28% случаев способ распространения установить не удалось. К странам, "возможно распространяющим химическое и биологическое оружие", США сегодня относят Египет, Израиль, Ирак, Иран, Китай, Ливию, КНДР и Тайвань.
Идея использования биологических агентов в качестве оружия вряд ли является новой. На протяжении длительного исторического времени известны случаи использования биологических агентов для нанесения ущерба противнику. Однако возможность их применения зависела от уровня научной осведомлённости общества об инфекционных болезнях. До появления теории микробного природы инфекционных болезней считалось, что болезни вызываются загрязнёнными запахами, заражение происходит путём распространения "миазмов", т. е. "плохих паров". В древних цивилизациях (эллинской, римской, персидской) известны случаи загрязнения запасов питьевой воды своих противников с помощью полуразложившихся мёртвых животных. Подобный же способ был использован в Италии в XII веке Барбароссой. Отравление питьевых запасов трупами животных применялось также в XIX веке в США во время гражданской войны.
Концепция применения различных предметов (вещей, книг) в качестве распространения заразных болезней среди неприятеля разрабатывалась также и в XVIII веке. В 1763 году Сэр Джефри Амхерст (Jeffrey Amherst), командующий британскими войсками в Северной Америке, был обеспокоен активностью не симпатизировавших британцам аборигенов вдоль западной границы от Пенсильвании до Детройта. Когда он узнал, что в британских войсках в форте Питт возникла оспа, он решил использовать инфекцию в качестве биологического оружия против коренных американцев. По его плану враждебным племенам передавались одеяла и носовые платки больных оспой. Эпидемия оспы возникла среди племён коренных американцев, но трудно точно определить, явилась ли эта вспышка инфекции результатом военной биологической активности британцев. Коренные американцы не имели иммунологической защиты против многих инфекций, привнесённых из Старого Света, и поэтому могло существовать много различных способов заражения этой инфекцией от других европейских поселенцев.
С развитием теории микробной природы многих инфекций в XIX веке наступил новый этап в создании биологического оружия. Теперь патогенные микроорганизмы могли быть выделены и выращены в достаточном количестве в чистой культуре в лабораторных условиях. Поэтому результаты научных микробиологических исследований и новое технологическое оснащение могло одновременно применяться и для осуществления военных целей.
Особое развитие идея биологического оружия получила в ХХ веке. Во время первой мировой войны Германия имела намерение применить патогены (возбудители) холеры и чумы против человека, а патогены сибирской язвы и сапа против сельскохозяйственных животных. Однако применение биологического оружия во время первой мировой войны не вышло за рамки намерений. В то время внимание было сконцентрировано на эффектах применения химического оружия. Реакция на использование этого оружия привела к появлению в июне 1925 года Женевского протокола (Протокол о запрещении применения на войне удушливых, ядовитых или других подобных газов и бактериологических средств). 133 страны подписали этот протокол, одна страна (Сальвадор) подписала, но не ратифицировала. В протоколе содержится заявление, что стороны соглашаются считать себя связанными по отношению друг к другу запрещением применения на войне этого оружия. Договор запрещал применение химического и биологического оружия, но не мог ограничить или отрегулировать его разработку и производство.
В период между первой и второй мировыми войнами ряд стран ускорили выполнение своих исследовательских программ по развитию биологического оружия. Усилия японских исследователей и военных в этом были наиболее успешными. До конца второй мировой войны работы по создания биологического оружия велись во многих военных подразделениях. Наиболее известным был Отряд 731, возглавлявшийся с 1937 по 1941 гг. военным физиком-микробиологом Исии Сиро (Ishii Shiro). Отряд дислоцировался на территории Маньчжурии, оккупированной Японией. В самом разгаре своей деятельности персонал подразделения насчитывал около 3000 человек и располагался в 150 зданиях. Было проведено, по крайней мере, пять вспомогательных операций, в каждой из которых участвовало от 300 до 500 человек. Такие военно-научные группировки были ответственны за экстенсивную разработку и исследование биологического метода ведения войны, с использованием заключённых (обычно военнопленных, уголовников или политических диссидентов) и животных.
По некоторым оценкам в течение 13 лет биологических военных исследований в Маньчжурии и Китае погибло около 10 000 человек. Результатом этой деятельности явилось создание к началу сороковых годов меню инфекционных болезней, вызываемых бактериями, вирусами и риккетсиями. Японцы провели также десятки полевых экспериментов в Маньчжурии и Китае, в которых осуществлялось заражение водных и пищевых запасов, воздушное опрыскивание и применение небольших бомб, содержащих блох с возбудителями чумы. Локальные вспышки инфекций чумы, холеры и тифа произошли благодаря проводимым исследованиям.
Военная биологическая активность других стран за этот период была минимальной по сравнению с Японией. Усилия Германии были направлены преимущественно на разработку защитных микробиологических средств, вакцин и антимикробных препаратов. В этой работе в качестве экспериментального материала использовались заключённые концентрационных лагерей. В то же время были созданы бомбы с возбудителями сибирской язвы, которые были опробованы на острове в Северном море недалеко от побережья Шотландии. Этот остров был сильно загрязнён патогенами вплоть до 1980-х годов, когда было проведено успешное обеззараживание с помощью морской воды и формальдегида.
Опасность биотерроризма определяется рядом предпосылок:
Применение террористами различных видов биологического оружия способно в короткие сроки вызвать эпидемию, ведущую к гибели огромного количества людей, животных и сельскохозяйственных культур. По оценкам, распыление 100 кг спор сибирской язвы во много раз превышает последствия взрыва мегатонной ядерной бомбы.
В мире существует значительное количество потенциальных источников биологического оружия. Развитие медицины в целом и профилактики и лечения инфекционных заболеваний в частности, требует выделения, а затем и хранения бактериальных штаммов, служащих для создания различных вакцин и прививок. Однако потенциально эти штаммы также остаются источниками всех тех заболеваний, для лечения которых они предназначены. По приблизительным подсчётам, в 67 странах сосредоточено 453 коллекций различных бактериальных штаммов, принадлежащих различным организациям, 54 медицинских центра имеют возбудителя сибирской язвы, 18 - чумы. Количество источников смертоносных бактерий и не всегда адекватная охрана мест их хранения, могут сделать медицинские и биологические центры вольным или невольным источником снабжения террористов биологическим оружием. По американским данным, по крайней мере, 10 стран обладает биологическим оружием или проводит работы по его исследованию. Пример России наглядно демонстрирует, что само юридическое определение того, что является биологическим оружием, а что не является таковым отражает опасность использования биологического материала как во благо человечества, так и для его уничтожения.
Производство некоторых видов биологического оружия не требует какого-либо специального оборудования и относительно несложно. В природе уже имеется большое количество потенциально опасных для человека микроорганизмов, а исходные материалы для их производства часто являются продуктом хозяйственной деятельности человека.
Биологическое оружие легко транспортируется и достаточно сложно выявляется при проверках.
Практически каждая инфекция, а перечень микроорганизмов, которые могут быть потенциально использованы террористами, насчитывает 48 организмов (25 вирусов, 13 бактерий, 10 токсинов), требует своих методов лечения и профилактики, что значительно затрудняет возможность подготовки к отражению потенциального нападения.
Из-за неизвестности того, когда и где может быть предпринята попытка биотерроризма, и какие биологические агенты могут быть использованы в качестве инструмента террора, угроза или попытки применения биологического оружия сохраняются всегда. Инфекционные заболевания, которые могут развиться в результате биологической атаки, имеют неспецифические клинические симптомы, например лихорадка, особенно в первые часы и сутки с момента их развития. Поэтому необходимо знать определённые дифференциально-диагностические признаки, чтобы ещё до применения специальных методов идентификации предположить круг наиболее вероятных возбудителей. Существуют некоторые трудности быстрой микробиологической диагностики, особенно лёгочных форм инфекционных заболеваний. Из-за этого всем лицам с клинической картиной предполагаемой инфекции соответствующая антибактериальная терапия должна быть начата немедленно.
Генно-инженерные эксперименты с различными организмами, в том числе, с болезнетворными бактериями и вирусами, создают дополнительную мощную биологическую угрозу. Сегодня особенно необходимо обратить внимание на эксперименты в области генной инженерии. Это так называемая векторная технология, которая используется для переноса генов из одного организма в другой, и высокоинфекционный материал для встраивания чужого гена в абсолютно другой организм. Риск использования векторов для создания генно-инженерных организмов не оценивался. К тому же, сами по себе генетически измененные организмы, как абсолютно новые для биосферы организмы, могут воздействовать на неё самым неожиданным образом. Сама неизвестность подобного воздействия почему-то воспринимается как доказательство безопасности. По всей видимости, пришло время подумать о более строгом контроле за биологическим материалом и разработать более строгий комплекс в области биобезопасности. Биологической угрозе может противостоять только сильная система биологического контроля и здравоохранения.
Привлекательность биологического оружия для террористов обусловлена следующими причинами:
биологическое оружие легкодоступно, возбудителей опасных заболеваний можно найти в природе (за исключением черной оспы);
биологическое оружие просто в изготовлении;
во всех странах есть медицинские микробиологические лаборатории, микробиологические предприятия, которые можно переоборудовать для производства биологического оружия;
биологическое оружие удобно для хранения и транспортировки по сравнению с химическим или радиологическим оружием.
высокая инфекциозность и контагиозность;
необходимая поражающая эффективность (предсказуемые клинические проявления болезни, определенный уровень заболеваемости и смертности);
значительная устойчивость в окружающей среде;
способность к широкому эпидемическому распространению;
доступность и простота в производстве рецептурных форм;
легкость в применении и распространении патогена;
сложность индикации и идентификации агента в объектах окружающей среды после применения;
отсутствие или недостаточная эффективность имеющихся в данное время средств иммуно- и экстренной профилактики, средств лечения заболевания.
По мнению ведущих специалистов в отрасли биологической опасности, наибольшая угроза видится в возможностях создания биологического оружия нового поколения - третьего, то есть «постгеномного», так называемого молекулярного оружия. В международной литературе оно обозначается как ABW - Advanced Biological Warfare. Это совершенно новые, уже открытые и еще неоткрытые регуляторы биохимических процессов, часто состоящие всего лишь из нескольких десятков нуклеотидных оснований и поэтому легко проникающие через клеточные мембраны и активно влияющие на различные биохимические процессы. Они представляют гораздо большую опасность, нежели традиционные патогены - чума, оспа, сибирская язва т др.
7. Контроль над использованием и распространением ГМО.
К ГМО сейчас самое пристальное внимание. В Европе и в России разработана специальная маркировка для продуктов, которая показывает, что в них не содержатся трансгенные добавки. В Евросоюзе даже создают экологические зоны, свободные от трансгенных организмов, и вводят мораторий на использование их в продуктах детского питания.Все трансгенные организмы перед выходом на рынок проходят тщательную проверку на безопасность для человека и экологии в целом.
В России, как и в странах Европейского Союза (ЕС) и во многих других странах применение ГМ технологии, последующий выпуск ГМО в окружающую среду, их применение в сельском хозяйстве, производстве и продаже продуктов питания строго регламентированы. Наиболее динамично соответствующее законодательство развивается в ЕС и пересматривается Европарламентом практически каждый год. В настоящий момент применение ГМО в ЕС в основном регламентировано директивой 65/2004/EC и постановлениями 1829/2003 и 1830/2003.
В законодательстве ЕС по-разному определены правила применения ГМО в сельском хозяйстве, и в производстве продуктов питания. Если для продуктов питания определена минимальная граница допустимого содержания в продуктах питания генетически модифицированных источников (ГМИ), то для семян/посевного материала она не предусмотрена. Этот норматив позволяет в случаях, когда содержание ГМИ в продукте не достигает порогового значения (относительная концентрация 0,9% для ЕС), не маркировать данный продукт как содержащий ГМИ. При этом норматив максимально допустимого содержания ГМИ действует на уровне ингредиента, и порог 0,9% установлен для каждого ингредиента, входящего в состав пищевого продукта. Таким образом, если в результате скрининговой качественной диагностики ГМИ были обнаружены в продукте питания, соответствующие ингредиенты должны быть исследованы и установлено содержание ГМИ в каждом из них.
В соответствии с санитарными нормами, действующими в России, пороговое значение вначале было установлено в 5%, причем в данном случае подразумевается абсолютная концентрация ГМИ в продукте питания. В настоящий момент этот уровень в Российской Федерации установлен в 0,9%. Как показывает опыт, большинство диагностических методов позволяют достоверно оценить относительную концентрацию ГМИ, в то время как определить абсолютное содержание растительного ингредиента в сложном продукте питания, прошедшем переработку, в высшей степени затруднительно. Таким образом, несовершенство нормативной базы в России до настоящего времени в значительной степени ограничивает область применения количественной диагностики ГМИ сырьевыми материалами и лишает смысла измерение количественного содержания ГМИ в продуктах питания.
Обнаружение и идентификация ДНК и/или белков может быть значительно затруднена при исследовании прошедших глубокую переработку или очистку ингредиентов, таких как крахмал, сахар или растительные масла. Более того, ряд обработок может приводить к невозможности выявления или идентификации ГМИ в продукте. Предыдущей директивой ЕС был утвержден специальный список продуктов (в т.ч. сахар и растительные масла), которые могли быть не маркированы даже в случае, если они были изготовлены из ГМ-сырья. Настоящее законодательство ЕС обязывает производителя проводить маркировку даже в тех случаях, когда современные методы диагностики не позволяют определить происхождение продукта питания. Для этого введена специальная процедура учета применения ГМО на каждом из этапов - выращивания, сбора урожая, хранения, перевозки, переработки и т.д. Требования ЕС обязывают организации, имевшие отношение к производству или применению ГМО, хранить соответствующую документацию 5 лет, что позволит при необходимости проследить пути распространения ГМО и выяснить потенциальные источники контаминации.
Необходимость мониторинга, качественного и количественного исследования присутствия ГМО в сельскохозяйственных культурах и произведенных из них продуктах питания обусловила потребность в аналитических методах, способных обнаруживать, идентифицировать ГМО и определять их количественное содержание в исследуемом образце. Как правило, эти методы основаны на анализе ДНК или белка, как базовых составляющих ГМО. В некоторых случаях, для определенных типов пищевых продуктов, произведенных из ГМИ, таких, как растительные масла, отличающиеся измененным профилем содержания жирных кислот и низким содержанием ДНК и белков, в качестве дополнительных или альтернативных методов могут быть применены хроматография или спектроскопия в ближней инфракрасной области.
Диагностика ГМИ должна также учитывать особенности конструирования конкретных ГМО и биологическую вариабельность. Необходимы методы, позволяющие различить ГМО, при создании которых были использованы одни и те же генно-инженерные конструкции, а также ГМО, несущие одну, две или более конструкций или их копий.
Сертифицированные методы, с помощью которых проводят маркировку ГМО-содержащих продуктов, как правило, основаны на детекции специфичных фрагментов ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) и/или детекции белка энзим-связанным иммуносорбентным методом (ELISA).
Процесс диагностики ГМИ в продуктах питания в общих чертах укладывается в следующую схему:
1. Скрининговая качественная диагностика. На этом этапе исследуют присутствие ГМИ в составе продукта питания или сельскохозяйственного сырья. Необходимо применение высокочувствительных и надежных аналитических методов, обеспечивающих точную и надежную диагностику во всех контролирующих лабораториях, что может быть обеспечено только путем проведения межлабораторных поверок и интеркалибраций.
2. Идентификация. На этом этапе идентифицируют, какие именно ГМИ представлены в тестируемом продукте, а также разрешены ли они к применению.
3. Количественная диагностика. Результаты количественных измерений, проведенные при помощи ПЦР или ELISA, позволяют определить содержание ГМИ и установить, подлежит ли данный продукт обязательной маркировке, уведомляющей о присутствии ГМИ. Для четкого проведения количественных исследований желательно располагать информацией о видах обработок, которым подвергался тестируемый материал, чтобы учесть прошедшую деградацию ДНК/белка и оценить точность измерений.
В настоящее время наиболее развиты и наиболее широко применяются на всех этапах диагностики методы, основанные на использовании разных видов ПЦР. Однако и другие аналитические технологии - в частности, ДНК-чипы и масс-спектрометрия, могут быть с успехом использованы для целей диагностики ГМИ.
Список литературы
А.А. Жученко Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений // С.-х. биология. 2003. №1. С. 3.33.
В.Кащьяп Пестициды и трансгенные растения как международная агроэкологическая проблема. М.: Изд-во РУДН, 1998. 167 с.
В.В. Кузнецов, А.М.Куликов, И.А.Митрохин, В.Д. Цыдендамбаев. ГМО и биологическая безопасность // Экос-информ. 2004. №10. С. 1.64.
А.М. Куликов. ГМО и риски их использования // Физиология растений. 2005. Т. 52. С. 115.128.
В.В.Кузнецов, А.М. Куликов. Генетически модифицированные риски и полученные из них продукты: реальные и потенциальные риски. Российский химический журнал, 2005. 69 (4). С. 70-83.
В.В.Кузнецов, А.М.Куликов, И.А. Митрохин, В.Д. Цыдендамбаев. «Генетически модифицированные организмы и биологическая безопасность». Экоинформ, №10, 2004.
О.А. Монастырский. Продовольственная безопасность России: вчера, сегодня, завтра // Экос-информ. 2004. №4. C. 1.64.
Е.Г. Семенюк. Агроэкологические аспекты использования генетически модифицированных сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2001. №1. С. 80.93.
Е.Г. Семенюк. Проблемы оценки риска трансгенных растений // Агрохимия. 2001. Т. 10. С. 85.96.
М.С. Соколов, А.И. Марченко. Потенциальный риск возделывания трансгенных растений и потребления их урожая // С.-х. биология. 2002. №5. С. 3.22.
Сейчас в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу века население Земли может увеличиться до 10 млрд.
Одна из основных проблем, с которыми столкнулось человечество – это недостаток продовольствия. Даже сейчас, при 5-миллиардном населении, жители некоторых регионов голодают. В связи с этим в сельское хозяйство внедряются наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий является генная инженерия, при помощи которой создаются генетически модифицированные продукты.Суть генной инженерии в следующем. Любое растение или животное имеет тысячи различных признаков. Например, у растений: цвет листьев, величина семян, наличие в плодах определённого витамина и т.п. За наличие каждого конкретного признака отвечает определённый ген, который представляет собой маленький кусочек молекулы ДНК и отвечает за появление определённого признака растения или животного. Если убрать ген, отвечающий за появление определённого признака, то исчезнет и сам признак. Если добавить, например, новый ген, то у растения появится и новый признак. Изменённое же генетически растение может теперь именоваться мутантом. К концу ХХ века эксперименты по искусственному изменению (модифицированию) растений и животных получили очень широкое распространение.
Первым генетически модифицированным продуктом стал помидор. Его новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым.
Лидирующую роль в генной инженерии продуктов занимают США. 68% всех генетически модифицированных продуктов производится именно там. За ними следуют Франция и Канада. Американские корпорации проводят свои эксперименты в Центральной и Южной Америке. Крупнейшая компания – Monsanto.
Американцы добились изменения клубники, тюльпанов. Вывели сорт генетически модифицированного картофеля, который при жарке впитывает меньше жира. Они же скоро планируют получить помидоры-гиганты кубической формы, чтобы те было легче упаковывать в ящики. Швейцарцы начали выращивать кукурузу, которая выделяет собственный яд против вредителей, и таких примеров множество.
Подобные разработки проводятся и в России. Так, в Московском институте картофелеводства выводится картофель с человеческим интерфероном крови, который повышает иммунитет. В Институте животноводства получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра. Специалисты утверждают, что при новой технологии производства сыра, достаточно будет всего 200 овец, чтобы обеспечить сыром всю Россию.
Таких примеров множество. Очевидно, что в связи со способностью генетически модифицировать продукты, человечество стоит на пороге настоящей революции в растениеводстве и животноводстве, и в XXI веке появится большое количество относительно недорогих продуктов. В докладе комиссии по сельскому хозяйству Совета Европы говорится, что генетически модифицированные продукты позволят поддержать сельское хозяйство, что особенно важно для развивающихся стран.
Генетически модифицированные продукты: за и против
С момента появления первого генетически модифицированного продукта началась история противостояния их противников и сторонников. Четкого перевеса нет ни на чьей стороне.
Главный аргумент сторонников модифицированных продуктов – это характеристики самих овощей, фруктов, зерновых культур, улучшенных инженерами. Генетически модифицированные продукты более устойчивы к всевозможным вирусам и бактериям. Они дольше хранятся. Ранее фермеры использовали тонны химикатов, чтобы сохранить урожай, теперь они могут сэкономить деньги. К тому же данные продукты могут быть устойчивыми и к холоду, и к жаре, и соленые почвы им нипочем.
Цели генетической технологии, применяемой к животным, – это обычно ускорение и увеличение их роста. Были получены коровы с увеличенным содержанием жира в молоке и лососи, которые очень быстро растут и которым не надо мигрировать из морской воды в пресную.
На сегодняшний день существует несколько сотен генетически модифицированных продуктов. Уже на протяжении нескольких лет модифицированные продукты употребляют миллионы людей в большинстве стран мира. Возможно и Вы, уважаемый читатель, не зная об этом, съели уже не один килограмм генетически изменённых продуктов.
Трансгены обнаружены в продуктах, которые содержат соевый белок, в тех же колбасах. Сою Россия импортирует из стран, где выращивание генетически-модифицированной сои разрешено давно. В Америке и Канаде, по сути, не осталось традиционных сортов, все они производятся на генном уровне. Ежегодно наша страна закупает около 400 тысяч тонн генетически модифицированного соевого белка.
Если генетические манипуляции ведутся под контролем официальных органов, то такие продукты можно считать полностью безопасными. Внося изменения в генный код растения или животного, учёные делают то же самое, что делает сама природа. Абсолютно все живые организмы от бактерии до человека - это результат мутаций и естественного отбора. Но если природе для образования новых видов требуются тысячелетия, то учёные производят этот процесс за несколько лет. Принципиальной разницы нет, вопрос во времени экспериментов.
Однако генетически модифицированных продуктов находится немало оппонентов. Существует даже организация «Врачи и ученые против генетически модифицированных продуктов питания». Если отбросить этические моменты в производстве данных продуктов, которые некоторые рассматривают как противоестественное вмешательство в природу, созданную Богом, то у противников модифицированных продуктов останется еще масса аргументов.
Они говорят о том, что сейчас генная инженерия не совершенна. Она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о функционировании ДНК еще очень неполны для того, чтобы предсказать последствия. В результате искусственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. В худшем случае это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья элементы.
Не доказано ещё, что модифицированные с помощью генной инженерии организмы не окажут вредного воздействия на окружающую среду. Экологами высказаны предположения о различных потенциальных экологических осложнениях. Например, имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены невозможно взять обратно.
Разговоры о том, что данные разработки помогут накормить все человечество, оппоненты опровергают конкретными данными: сейчас подобные продукты, скорее, удовлетворяют чисто коммерческие интересы. Никаких серьезных результатов в борьбе с голодом в развивающихся странах с помощью модифицированных продуктов достигнуто не было. Генетически-модифицированные продукты, призванные решить проблему голода во многих развивающихся странах, пока появились только на прилавках стран развитых. Однако жители эти стран предпочитают натуральные продукты, так как еще не до конца выяснены возможные негативные последствия употребления в пищу искусственно улучшенных растений или животных.
Общественное мнение настроено в целом против модифицированных продуктов. Под давлением общественных организаций некоторые государства приняли законы о прекращении исследований в данной области, многие ввели отдельную сертификацию для данных продуктов, обязали производителей указывать на упаковках происхождение продуктов. Естественно, спрос на модифицированные продукты резко упал. Как ни старалась, например, компания Monsanto, потратившая около миллиона долларов на пропаганду своей продукции, результат был практически нулевой.
Тогда компании стали лоббировать свои интересы в парламентах и высших органах исполнительной власти своих стран. США никогда не вводили ограничений, модифицированные продукты продаются там наравне с обыкновенными. Теперь то же происходит и в Новой Зеландии, Австралии. В Европе всерьез задумались об отмене обязательной маркировки.
С 1996 года в России существует закон, регулирующий деятельность в области генной инженерии. Согласно этому документу, импортные продукты, содержащие генетически измененные компоненты, должны проходить сертификацию и тесты на безопасность в российских научных институтах. После этого они могут быть введены в широкое потребление. Согласно закону, летом 1999 года Минздрав РФ выдал первую лицензию на импорт генетически модифицированных продуктов. Первой ласточкой стала соя от фирмы Monsanto. В сентябре 1999 года вышло постановление Правительства, согласно которому с июля 2000 года все продукты, содержащие ГМ-компоненты, должны иметь маркировку. Однако механизмов контроля по выполнению постановления пока не существует.
Скорее всего, после отмены законов и постановлений, обязывающих производителей извещать покупателей о происхождении продукта, модифицированные образцы сольются с традиционными, и никто не сможет с уверенностью сказать, что он ест. Людей просто вынудят покупать «улучшенные» продукты. Стоит надеяться, что исследования возможных вредных воздействий модифицированных продуктов на организм человека продолжатся. Они и будут призваны решить все споры.
Определение ГМО
Цели создания ГМО
Методы создания ГМО
Применение ГМО
ГМО - аргументы за и против
Лабораторные исследования ГМО
Последствия употребления ГМ продуктов для здоровья человека
Исследования безопасности ГМО
Как регулируется производство и продажа ГМО в мире?
Заключение
Список использованной литературы
Определение ГМО
Генетически модифицированные организмы – это организмы, в которых генетический материал (ДНК) изменен невозможным в природе способом. ГМО могут содержать фрагменты ДНК из любых других живых организмов.
Цель получения генетически измененных организмов – улучшение полезных характеристик исходного организма-донора (устойчивость к вредителям, морозостойкость, урожайность, калорийность и другие) для снижения себестоимости продуктов. В результате сейчас существует картофель, который содержит гены земляной бактерии, убивающей колорадского жука, стойкая к засухам пшеница, в которую вживили ген скорпиона, помидоры с генами морской камбалы, соя и клубника с генами бактерий.
Трансгенными (генномодифицированными) могут называться те виды растений , в которых успешно функционирует ген (или гены) пересаженные из других видов растений или животных. Делается это для того, чтобы растение реципиент получило новые удобные для человека свойства, повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться.
Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай, чем их природные аналоги.
Генетически измененный продукт - это когда выделенный в лаборатории ген одного организма пересаживается в клетку другого. Вот примеры из американской практики: чтобы помидоры и клубника были морозоустойчивее, им "вживляют" гены северных рыб; чтобы кукурузу не пожирали вредители, ей могут "привить" очень активный ген, полученный из яда змеи.
Кстати, не надо путать термины "модифицированный" и «генномодифицированный ». Например, модифицированный крахмал, входящий в состав большинства йогуртов, кетчупов и майонезов, к продуктам с ГМО отношения не имеет. Модифицированные крахмалы - это крахмалы, которые человек усовершенствовал для своих нужд. Это может быть сделано либо физическим (воздействие температуры, давления, влажности, радиации), либо химическим способом. Во втором случае используются химреагенты, которые разрешены Минздравом РФ как пищевые добавки.
Цели создания ГМО
Разработка ГМО некоторыми учеными рассматриваются, как естественное развитие работ по селекции животных и растений. Другие же, напротив, считают генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО это не продукт искусственного отбора, то есть постепенного выведения нового сорта (породы) организмов путем естественного размножения, а фактически искусственно синтезированный в лаборатории новый вид.
Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи.
Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путем, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием (проблема же возможного мирового голода вызвана исключительно социально-политическими причинами, а потому и решена может быть не генетиками, а политическими элитами государств.
Виды ГМО
Истоки генной инженерии растений лежат в открытии 1977 года, позволившем использовать почвенный микроорганизм Agrobacterium tumefaciens в качестве орудия введения потенциально полезных чужих генов в другие растения.
Первые полевые испытания генетически модифицированных сельскохозяйственных растений, в результате которых был выведен помидор, устойчивый к вирусным заболеваниям, были проведены в 1987 году.
В 1992 году в Китае начали выращивать табак, который «не боялся» вредных насекомых. В 1993 году генетически измененные продукты были допущены на прилавки магазинов мира. Но начало массовому производству модифицированных продуктов положили в 1994 году, когда в США появились помидоры, которые не портились при перевозке.
На сегодняшний день продукты с ГМО занимают более 80 млн. га сельхозугодий и выращиваются более чем в 20 странах мира.
ГМО объединяют три группы организмов:
oгенетически модифицированные микроорганизмы (ГММ);
oгенетически модифицированные животные (ГМЖ);
oгенетически модифицированные растения (ГМР) – наиболее распространенная группа.
На сегодня в мире существует несколько десятков линий ГМ-культур: сои, картофеля, кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, рапса, пшеницы, дыни, цикория, папайи, кабачков, хлопка, льна и люцерны. Массово выращиваются ГМ-соя, которая в США уже вытеснила обычную сою, кукуруза, рапс и хлопок. Посевы трансгенных растений постоянно увеличиваются. В 1996 году в мире под посевами трансгенных сортов растений было занято 1,7 млн. га, в 2002 году этот показатель достиг 52,6 млн. га (из которых 35,7 млн. га – в США), в 2005 г ГМО-посевов было уже 91,2 млн. га, в 2006 году – 102 млн. га.
В 2006 году ГМ-культуры выращивали в 22 странах мира, среди которых Аргентина, Австралия, Канада, Китай, Германия, Колумбия, Индия, Индонезия, Мексика, Южная Африка, Испания, США. Основные мировые производители продукции, содержащую ГМО – США (68%), Аргентина (11,8%), Канада (6%), Китай (3%). Более 30% всей выращиваемой в мире сои, более 16% хлопка, 11% канолы (масличное растение) и 7% кукурузы произведены с использованием достижений генной инженерии.
На территории РФ нет ни одного гектара, который был бы засеян трансгенами.
Методы создания ГМО
Основные этапы создания ГМО:
1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100-120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).
Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты - рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор.
Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекации.
Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детеныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.
Применение ГМО
Использование ГМО в научных целях.
В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак), процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и медицины.
Использование ГМО в медицинских целях.
Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.
Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы, ВИЧ). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифированного сафлора. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.
Бурно развивается новая отрасль медицины - генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия - один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребенок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения.
Использование ГМО в сельском хозяйстве.
Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью. Созданы сорта и породы, продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов.
Проходят испытания, генетически модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом.
Другие направления использования.
GloFish, первое генетически модифицированное домашнее животное
Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо
В 2003 году на рынке появилась GloFish - первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов.
В 2009 году вышли в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета. Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы» (подробней см. en:Blue rose).
ГМО – аргументы за и против
Плюсы генномодифицированных организмов
Защитники генетически модифицированных организмов утверждают, что ГМО – единственное спасение человечества от голода. По прогнозам ученых население Земли до 2050 года может достигнуть 9-11 млрд. человек, естественно возникает необходимость удвоения, а то и утроение мирового производства сельскохозяйственной продукции.
Для этой цели генетически модифицированные сорта растений отлично подходят – они устойчивы к болезням и погоде, быстрее созревают и дольше хранятся, умеют самостоятельно вырабатывать инсектициды против вредителей. ГМО-растения способны расти и приносить хороший урожай там, где старые сорта просто не могли выжить из-за определенных погодных условий.
Но интересный факт: ГМО позиционируют как панацею от голода для спасения африканских и азиатских стран. Только вот почему-то страны Африки последние 5 лет не разрешают ввозить на свою территорию продукты с ГМ-компонентами. Не странно ли?
Генная инженерия способна оказать реальную помощь в решении продовольственных проблем и вопросов здравоохранения. Грамотное применение её методов станет прочным фундаментом будущего человечества.
Губительного влияния трансгенных продуктов на организм человека пока не выявлено. Медики всерьёз рассматривают генномодифицированные продукты как основу специальных диет. Питание имеет не последнее значение в лечении и профилактике болезней. Учёные уверяют, генномодифицированные продукты дадут возможность людям с сахарным диабетом, остеопорозом, сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, болезнями печени и кишечника расширить рацион питания.
Производство лекарств методами генной инженерии успешно практикуется во всём мире.
Употребление карри не только не повышает выработку инсулина в крови, но и понижает выработку глюкозы в организме. Если использовать ген карри в медицинских целях, то фармакологи получат дополнительное лекарство для лечения сахарного диабета, а больные смогут побаловать себя сладким.
С помощью синтезированных генов получают интерферон и гормоны. Интерферон – белок, вырабатываемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое даёт всего один литр бактериальной культуры. Выигрыш от массового производства этого белка очень велик.
Микробиологическим синтезом получают инсулин, необходимый для лечения диабета. Методами генной инженерии удалось создать ряд вакцин, которые испытываются сейчас для проверки их эффективности против вызывающего СПИД вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). С помощью рекомбинантной ДНК получают в достаточных количествах и человеческий гормон роста, единственное лекарство редкой детской болезни – гипофизарной карликовости.
В экспериментальной стадии находится генная терапия. Для борьбы со злокачественными опухолями в организм вводится сконструированная копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Планируется лечить наследственные нарушения методами генной терапии.
Важное применение найдёт интересное открытие американских генетиков. В организме мышей был обнаружен ген, активизирующийся только при физической нагрузке. Учёные добились его бесперебойной работы. Теперь грызуны бегают в два раза быстрее и дольше своих сородичей. Исследователи утверждают, что такой процесс возможен и в организме человека. Если они правы, то скоро проблема лишнего веса будет решаться на генетическом уровне.
Одним из самых важных направлений генной инженерии является обеспечение больных органами для пересадки. Трансгенная свинья станет выгодным донором печени, почек, сердца, сосудов и кожи для человека. По размерам органов и физиологии она наиболее близка людям. Раньше операции по трансплантации органов свиньи человеку не удавались – организм отторгал чужеродные сахара, вырабатываемые энзимами. Три года назад в штате Вирджиния на свет появились пятеро поросят, из генетического аппарата которых удалили “лишний” ген. Проблема с пересадкой органов свиньи человеку отныне решена.
Генная инженерия открывает перед нами огромные возможности. Безусловно, риск существует всегда. Попав в руки алчущего власти фанатика, она может стать грозным орудием против человечества. Но так было всегда: водородная бомба, компьютерные вирусы, конверты со спорами сибирской язвы, радиоактивные отходы космической деятельности… Умело распорядиться знанием – это искусство. Именно им нужно овладеть в совершенстве, чтобы избежать роковой ошибки.
Опасность генетически модифицированных организмов
Специалисты-противники ГМО утверждают, что они несут три основных угрозы:
o Угроза организму человека – аллергические заболевания, нарушения обмена веществ, появление желудочной микрофлоры, стойкой к антибиотикам, канцерогенный и мутагенный эффекты.
o Угроза окружающей среде – появление вегетирующих сорняков, загрязнение исследовательских участков, химическое загрязнение, уменьшение генетической плазмы и др.
o Глобальные риски – активизация критических вирусов, экономическая безопасность.
Учёные отмечают многочисленные опасности, связанные с продуктами генной инженерии.
1. Пищевой вред
Ослабление иммунитета, возникновение аллергических реакций в результате непосредственного воздействия трансгенных белков. Влияние новых белков, которые продуцируют встроенные гены, неизвестно. Нарушения здоровья, связанные с накоплением в организме гербицидов, так как ГМ-расте-ния имеют свойство их аккумулировать. Возможность отдалённых канцерогенных эффектов (развитие онкологических заболеваний).
2. Экологический вред
Использование генетически модифицированных растений негативно сказывается на сортовом разнообразии. Для генных модификаций берутся один-два сорта, с которыми и работают. Существует опасность вымирания многих видов растений.
Некоторые радикальные экологи предупреждают, что воздействие биотехнологий может превзойти последствия ядерного взрыва: употребление генномодифицированных продуктов ведёт к расшатыванию генофонда, в результате чего возникнут мутантные гены и их носители-мутанты.
Медики считают, что влияние генномодифицированных продуктов на человека станет явным лишь через полвека, когда сменится как минимум одно поколение людей, вскормленных трансгенной едой.
Опасности мнимые
Некоторые радикальные экологи предупреждают, что многие шаги биотехнологии по своему возможному воздействию могут превзойти последствия ядерного взрыва: якобы употребление генномодифицированных продуктов ведет к расшатыванию генофонда, влекущему к появлению мутантных генов и их носителей-мутантов.
Однако, с точки зрения генетики, мы все являемся мутантами. У любых высокоорганизованных организмов определенный процент генов является мутированным. При этом большинство мутаций носит совершенно безопасный характер и никак не отражается на жизненно важных функциях их носителей.
Что же касается опасных мутаций, вызывающих генетически обусловленные заболевания, то они сравнительно хорошо исследованы. К генномодифицированным продуктам эти заболевания никакого отношения не имеют, и большинство из них сопровождает человечество с зари его появления.
Лабораторные исследования ГМО
Результаты опытов на мышах и крысах, употреблявших ГМО, плачевны для животных.
Практически все исследования в области безопасности ГМО финансируются заказчиками – зарубежными корпорациями «Монсанто», «Байер» и др. На основании именно таких исследований лоббисты ГМО утверждают, что ГМ-продукты безопасны для человека.
Однако, по мнению специалистов, исследования последствий употребления ГМ-продуктов, проведенные на нескольких десятках крыс, мышей или кроликов на протяжении нескольких месяцев нельзя считать достаточными. Хотя результаты даже таких испытаний не всегда однозначны.
o Первое предмаркетинговое исследование ГМ-растений на безопасность для человека, проведенное в США в 1994 г. на ГМ-томате, послужило основанием для разрешения не только его продажи в магазинах, но и для «облегченной» проверки последующих ГМ-культур. Однако «положительные» результаты этого исследования критикуются многими независимыми специалистами. Кроме многочисленных нареканий по поводу методики проведения испытаний и полученных результатов, у него есть и такой «изъян» – в течение двух недель после его проведения 7 из 40 подопытных крыс умерли, и причина их смерти неизвестна.
o Согласно внутреннему докладу «Монсанто», обнародованному со скандалом в июне 2005 г., у подопытных крыс, которых кормили ГМ-кукурузой нового сорта MON 863, возникли изменения в кровеносной и иммунной системах.
Особо активно заговорили о небезопасности трансгенных культур с конца 1998 года. Британский иммунолог Арманд Пуцтаи (Armand Putztai) в телевизионном интервью заявил о снижении иммунитета у крыс, которых кормили модифицированным картофелем. Также "благодаря" меню, состоящему из ГМ-продуктов, у подопытных крыс обнаружили уменьшение объема мозга, разрушение печени и подавление иммунитета.
Согласно данным отчета Института питания РАМН 1998 г., у крыс, получавших трансгенный картофель компании «Монсанто», как через месяц, так и через шесть месяцев эксперимента наблюдались: статистически достоверное снижение массы тела, анемия и дистрофические изменения печеночных клеток.
Но не стоит забывать, что тестирование на животных – это только первая ступень, а не альтернатива исследованию на человеке. Если производители ГМ-продуктов утверждают, что они безопасны, это должно быть подтверждено исследованиями на людях-добровольцах с помощью двойного слепого метода испытаний с контролем плацебо, подобно испытанию лекарств.
Судя по отсутствию публикаций в рецензируемой научной литературе, клинических испытаний пищевых ГМ-продуктов на людях никогда не проводилось. Большинство попыток установить безопасность ГМ-продуктов питания являются косвенными, но и они заставляют задуматься.
В 2002 г. в США и в скандинавских странах был проведен сравнительный анализ частоты заболеваний, связанных с качеством продуктов питания. Население сравниваемых стран имеет достаточно высокий уровень жизни, близкую продуктовую корзину, сопоставимые медицинские услуги. Оказалось, что за несколько лет после широкого выхода ГМО на рынок в США было зафиксировано в 3–5 раз больше пищевых заболеваний, чем, в частности, в Швеции .
Единственным существенным отличием в качестве питания является активное употребление в пищу ГМ-продуктов населением США и их практическое отсутствие в рационе шведов.
В 1998 году Международное общество «Врачи и ученые за ответственное применение науки и технологии» (Physiсians and Scientists for Responsible Application of Science and Technology (PSRAST)) приняло Декларацию, в которой говорится о необходимости объявить всемирный мораторий на выпуск в окружающую среду ГМО и продуктов питания из них до тех пор, пока не будет накоплено достаточно знаний, чтобы определить, оправдана ли эксплуатация этой технологии и насколько она безвредна для здоровья и окружающей среды.
По состоянию на июль 2005 г. под документом поставили свои подписи 800 ученых из 82 стран мира. В марте 2005 г. Декларация была широко распространена в виде открытого письма с призывом к мировым правительствам остановить использование ГМО, так как они «несут угрозу и не способствуют экологически устойчивому использованию ресурсов».
Последствия употребления ГМ продуктов для здоровья человека
Ученые выделяют следующие основные риски потребления в пищу генетически модифицированных продуктов:
1. Угнетение иммунитета, аллергические реакции и метаболические расстройства, в результате непосредственного действия трансгенных белков.
Влияние новых белков, которые продуцируют встроенные в ГМО гены, неизвестно. Человек их раньше никогда не употреблял и поэтому не ясно, являются ли они аллергенами.
Показательным примером является попытка скрещивания генов бразильского ореха с генами соевых бобов – задавшись целью повысить питательную ценность последних, было увеличено в них содержание протеина. Однако, как выяснилось впоследствии, комбинация оказалась сильным аллергеном, и ее пришлось изъять из дальнейшего производства.
В Швеции, где трансгены запрещены, болеют аллергией 7% населения, а в США, где они продаются даже без маркировки, - 70,5%.
Также по одной из версий, эпидемия менингита среди английских детей была вызвана ослаблением иммунитета в результате употребления ГМ-содержащих молочного шоколада и вафельных бисквитов.
2. Различные нарушения здоровья в результате появления в ГМО новых, незапланированных белков или токсичных для человека продуктов метаболизма.
Уже существуют убедительные доказательства нарушения стабильности генома растения при встраивании в него чужеродного гена. Все это может послужить причиной изменения химического состава ГМО и возникновения у него неожиданных, в том числе токсических свойств.
Например, для производства пищевой добавки триптофан в США в конце 80-х гг. XX века была создана ГМH-бактерия. Однако вместе с обычным триптофаном, по невыясненной до конца причине, она стала вырабатывать этилен-бис-триптофан. В результате его употребления заболело 5 тысяч человек, из них – 37 человек умерло, 1500 стали инвалидами.
Независимые эксперты утверждают, что генно-модифицированные культуры растений выделяют в 1020 раз больше токсинов, чем обычные организмы.
3. Появление устойчивости патогенной микрофлоры человека к антибиотикам.
При получении ГМО до сих пор используются маркерные гены устойчивости к антибиотикам, которые могут перейти в микрофлору кишечника, что было показано в соответствующих экспериментах, а это, в свою очередь, может привести к медицинским проблемам – невозможности вылечивать многие заболевания.
В ЕС с декабря 2004 г. запрещена продажа ГМО с использованием генов устойчивости к антибиотикам. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует производителям воздержаться от использования этих генов, однако корпорации от них полностью не отказались. Риск таких ГМО, как отмечается в оксфордском Большом энциклопедическом справочнике, достаточно велик и «приходится признать, что генная инженерия не настолько безобидна, как это может показаться на первый взгляд»
4. Нарушения здоровья, связанные с накоплением в организме человека гербицидов.
Большинство известных трансгенных растений не погибают при массовом использовании сельскохозяйственных химикатов и могут их аккумулировать. Есть данные о том, что сахарная свекла, устойчивая к гербициду глифосат, накапливает его токсичные метаболиты.
5. Сокращение поступления в организм необходимых веществ.
По мнению независимых специалистов, до сих пор нельзя точно сказать, например, является ли состав обычных соевых бобов и ГМ-аналогов эквивалентным или нет. При сравнении различных опубликованных научных данных выясняется, что некоторые показатели, в частности, содержание фитоэстрогенов, в значительной степени разнятся.
6. Отдаленные канцерогенный и мутагенный эффекты.
Каждая вставка чужеродного гена в организм – это мутация, она может вызывать в геноме нежелательные последствия, и к чему это приведет – никто не знает, и знать на сегодняшний день не может.
По данным исследований британских ученых в рамках государственного проекта «Оценка риска, связанного с использованием ГМО в продуктах питания для человека» обнародованных в 2002 г., трансгены имеют свойство задерживаться в организме человека и в результате так называемого «горизонтального переноса» встраиваться в генетический аппарат микроорганизмов кишечника человека. Ранее подобная возможность отрицалась.
Исследования безопасности ГМО
Появившаяся в начале 1970-х годов технология рекомбинантных ДНК (en:Recombinant DNA) открыла возможность получения организмов, содержащих инородные гены (генетически модифицированных организмов). Это вызвало обеспокоенность общественности и положило начало дискуссии о безопасности подобных манипуляций.
В 1974 году в США была создана комиссия из ведущих исследователей в области молекулярной биологии для исследования этого вопроса. В трех наиболее известных научных журналах (Science, Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences) было опубликовано так называемое «письмо Брега», которое призывало ученых временно воздержаться от экспериментов в этой области.
В 1975 году прошла Асиломарская конференция, на которой биологами обсуждались возможные риски связанные с созданием ГМО.
В 1976 году Национальным институтом здоровья была разработана система правил, строго регламентировавшая проведение работ с рекомбинантными ДНК. К началу 1980-х годов правила были пересмотрены в сторону смягчения.
В начале 1980-х годов в США были получены первые линии ГМО предназначенные для коммерческого использования. Правительственными организациями, такими как NIH (Национальный институт здоровья, en:National Institutes of Health) и FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств, en:Food and Drug Administration была проведена всесторонняя проверка этих линий. После того, как была доказана безопасность их применения, эти линии организмов получилии допуск на рынок.
В настоящее время в среде специалистов преобладает мнение об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами полученных из организмов, выведенных традиционными методами (см. дискуссию в журнале Nature Biotechnology).
В РФ Общенациональная Ассоциация генетической безопасности и Управление Делами Президента РФ выступили за «проведения публичного эксперимента с целью получения доказательной базы вредности или безвредности генетически модифицированных организмов для млекопитающих.
Публичный эксперимент будет проходить под наблюдением специально созданного Научного Совета, в который войдут представители различных научных Институтов России и других стран. По результатам отчётов специалистов будет подготовлено Общее Заключение с приложением всех протоколов испытаний».
В дискуссии о безопасности использования трансгенных растений и животных в сельском хозяйстве участвуют правительственные комиссии и неправительственные организации, например «Гринпис».
Как регулируется производство и продажа ГМО в мире?
На сегодня в мире нет точных данных как о безопасности продуктов, содержащих ГМО, так и о вреде их употребления, поскольку длительность наблюдений за последствиями употребления генетически модифицированных продуктов человеком мизерна – массовое производство ГМО началось совсем недавно – в 1994 году. Тем не менее, все больше ученых говорят о существенных рисках употребления ГМ-продуктов.
Поэтому ответственность за последствия решений, касающихся регулирования производства и сбыта генетически измененных продуктов, лежит исключительно на правительствах конкретных стран. К этому вопросу в мире подходят по-разному. Но, независимо от географии, наблюдается интересная закономерность: чем меньше в стране производителей ГМ-продукции, тем лучше защищены права потребителей в данном вопросе.
Две трети всех ГМ культур в мире выращиваются в США, поэтому не удивительно, что в этой стране самые либеральные законы в отношении ГМО. Трансгены в США признаны безопасными, приравнены к обычным продуктам, а маркировка продуктов, содержащих ГМО – необязательна. Подобная ситуация и в Канаде – третьей по объемам производства ГМ-продуктов в мире. В Японии продукты, содержащие ГМО, подлежат обязательной маркировке. В Китае ГМО-продукты производятся нелегально, и осуществляется их сбыт в другие страны. А вот страны Африки последние 5 лет не допускают на свою территорию ввоза продуктов с ГМ компонентами. В странах Евросоюза, к которому мы так стремимся, запрещено производство и ввоз на территорию детского питания, содержащего ГМО, и продажа продуктов с генами, устойчивыми к антибиотикам. В 2004 году был снят мораторий на выращивание ГМ культур, но в то же время разрешение на выращивание было выдано только на один сорт трансгенных растений. При этом у каждой страны ЕС сегодня осталось право вводить запрет на тот или иной вид трансгена. В некоторых странах ЕС действует мораторий на ввоз генетически модифицированной продукции.
Любой продукт, содержащий ГМО, прежде чем попасть на рынок Евросоюза, должен пройти единый для всего ЕС порядок допуска. Он состоит, по существу, из двух ступеней: научная оценка безопасности Европейским ведомством по безопасности продуктов питания (EFSA) и его независимыми экспертными органами.
Если продукт содержит ГМ ДНК или белок, об этом граждан ЕС должно информировать специальное обозначение на этикетке. Надписи «этот продукт содержит ГМО» или «ГМ-продукт такой-то» должны быть как на этикетке продукции, продающейся в упаковке, так и для неупакованной продукции в непосредственной близости к ней на витрине магазина. Правила предписывают указывать сведения о наличии трансгенов даже в ресторанных меню. Продукт не маркируется только в том случае, если содержание в нем ГМО не более 0,9% и соответствующий производитель может объяснить, что речь идет о случайных, технически неизбежных примесях ГМО.
В России выращивать ГМ-растения в промышленных масштабах запрещено, но некоторые импортные ГМО прошли государственную регистрацию в РФ и официально разрешены для употребления – это несколько линий сои, кукурузы, картофеля, линия риса и линия сахарной свеклы. Все остальные ГМО, существующие в мире (около 100 линий), в России запрещены. Разрешенные в России ГМО могут применяться в любом продукте (в том числе и в детском питании) без ограничений. Но если производитель добавляет в продукт ГМО-компоненты.
Список международных производителей, замеченных в использовании ГМО
"Greenpeace" обнародовал список компаний, которые используют в своей продукции ГМО. Интересно, что в разных странах эти компании ведут себя по-разному, в зависимости от законодательства конкретной страны. Например, в США, где производство и продажа продукции с ГМ-компонентами никак не ограничены, эти компании в своей продукции ГМО используют, а вот, к примеру, в Австрии, являющейся членом Евросоюза, где действуют довольно суровые законы по отношению к ГМО, – нет.
Список иностранных компаний, замеченных в использовании ГМО:
Kellogg’s (Келлогс) - производство готовых завтраков, в том числе кукурузных хлопьев.
Nestle (Нестле) - производство шоколада, кофе, кофейных напитков, детского питания.
Unilever (Юнилевер) - производство детского питания, майонезов, соусов и т.д.
Heinz Foods (Хайенц Фудс) - производство кетчупов, соусов.
Hershey’s (Хёршис) - производство шоколада, безалкогольных напитков.
Coca-Cola (Кока-Кола) - производство напитков Кока-Кола, Спрайт, Фанта, тоник «Кинли».
McDonald’s (Макдональдс) - «рестораны» быстрого питания.
Danon (Данон) - производство йогуртов, кефира, творога, детского питания.
Similac (Симилак) - производство детского питания.
Cadbury (Кэдбери) - производство шоколада, какао.
Mars (Марс) - производство шоколада Марс, Сникерс, Твикс.
PepsiCo (Пепси-Кола) - напитки Пепси, Миринда, Севен-Ап.
Продукты, содержащие ГМО
Генномодифицированные растения Спектр применения ГМО в продуктах питания довольно обширный. Это могут быть мясные и кондитерские изделия, в состав которых входит соевый текстурат и соевый лецитин, также плодоовощная продукция, например консервированная кукуруза. Основной поток генетически модифицированных культур составляют ввозимые из-за рубежа соя, кукуруза, картофель, рапс. Они попадают к нам на стол или в чистом виде, или в качестве добавок в мясных, рыбных, хлебобулочных и кондитерских изделиях, а также в детском питании.
Например, если в состав продукта входит растительный белок, то это, скорее всего, соя, и существует большая вероятность, что генетически модифицированная.
К сожалению, на вкус и на запах присутствие ГМ-ингредиентов определить невозможно – выявить ГМО в продуктах питания позволяют только современные методы лабораторной диагностики.
Самые распространенные ГМ сельскохозяйственные растения:
Соя, кукуруза, рапс (канола), помидоры, картошка, сахарная свекла, клубника, кабачки, папайя, цикорий, пшеница.
Соответственно существует большая вероятность встретить ГМО в продуктах, которые производят с применением этих растений.
Черный список продуктов, в которых используют ГМО чаще всего
ГМ соя может входить в состав хлеба, печенья, детского питания, маргарина, супов, пиццы, еды быстрого приготовления, мясных продуктов (например, вареной колбасы, сосисок, паштетов), муки, конфет, мороженого, чипсов, шоколада, соусов, соевого молока и т.д.ГМ кукуруза (маис) может быть в таких продуктах как еда быстрого приготовления, супы, соусы, приправы, чипсы, жвачка, смеси для пирожных.
ГМ крахмал может содержаться в очень большем спектре продуктов, в том числе и в тех, которые любят дети, например, в йогуртах.
70% популярных марок детского питания содержат ГМО.
Около 30% кофе - генетически модифицировано. Та же ситуация с чаем.
Генетически модифицированные пищевые добавки и ароматизаторы
Е101 и Е101А (В2, рибофлавин) – добавляется в каши, безалкогольные напитки, детское питание, продукты для похудения; Е150 (карамель); Е153 (карбонат); Е160а (бета-каротин, провитамин А, ретинол); Е160b (аннатто); Е160d (ликопин); Е234 (низин); Е235 (натамицин); Е270 (молочная кислота); Е300 (витамин С – аскорбиновая кислота); с Е301 по Е304 (аскорбаты); с Е306 по Е309 (токоферол / витамин Е); Е320 (ВНА); Е321 (ВНТ);Е322 (лецитин); с Е325 по Е327 (лактаты); Е330 (лимонная кислота); Е415 (ксантин); Е459 (бета-циклодекстрин); с Е460 по Е469 (целлюлоза); Е470 и Е570 (соли и жирные кислоты); эфиры жирных кислот (Е471, Е472a&b, Е473, Е475, Е476, Е479b); Е481 (стеароил-2-лактилат натрия); с Е620 по Е633 (глютаминовая кислота и глютоматы); с Е626 по Е629 (гуаниловая кислота и гуанилаты); с Е630 по Е633 (инозиновая кислота та инозинаты); Е951 (аспартам); Е953 (изомальтит); Е957 (тауматин); Е965 (малтинол).
применение генетика модификация организм
Заключение
Когда речь заходит о генетически модифицированных продуктах, воображение тут же рисует грозных мутантов. Легенды об агрессивных, вытесняющих из природы своих ородичей трансгенных растениях, которые Америка забрасывает в доверчивую Россию, неискоренимы. Но, может быть, нам просто не хватает информации?
Во-первых, многие просто не знают, какие продукты являются генетически модифицированными, или, по-иному, трансгенными. Во-вторых, путают их с пищевыми добавками, витаминами и гибридами, полученными в результате селекции. А почему употребление трансгенных продуктов вызывает такой брезгливый ужас у многих людей?
Трансгенные продукты произведены на базе растений, в которых искусственным путем были заменены в молекуле ДНК один или несколько генов. ДНК - носитель генной информации - точно воспроизводится при делении клеток, что обеспечивает в ряду поколений клеток и организмов передачу наследственных признаков и специфических форм обмена веществ.
Генетически модифицированные продукты - большой и перспективный бизнес. В мире уже сейчас 60 миллионов гектаров занято под трансгенные культуры. Их выращивают в США, Канаде, Франции, Китае, Южной Африке, Аргентине (в России пока их нет, только на экспериментальных участках). Однако продукты из вышеперечисленных стран к нам ввозятся - та же соя, соевая мука, кукуруза, картофель и другие.
По объективным причинам. Население земли растет год от года. Некоторые ученые считают, что через 20 лет нам придется кормить на два миллиарда человек больше, чем сейчас. А уже сегодня хронически голодают 750 миллионов.
Сторонники употребления генетически модифицированных продуктов считают, что они безвредны для человека и даже имеют преимущества. Главный аргумент, который приводят в защиту ученые эксперты всего мира, гласит: “ДНК из генетически модифицированных организмов так же безопасна, как и любая ДНК, присутствующая в пище. Ежедневно вместе с едой мы употребляем чужеродные ДНК, и пока механизмы защиты нашего генетического материала не позволяют в существенной степени влиять на нас”.
По мнению директора центра “Биоинженерия” РАН академика К. Скрябина, для специалистов, занимающихся проблемой генной инженерии растений, вопрос безопасности генно-модифицированных продуктов не существует. А трансгенную продукцию лично он предпочитает любой другой хотя бы потому, что ее более тщательно проверяют. Возможность непредсказуемых последствий вставки одного гена теоретически предполагается. Чтобы исключить ее, подобная продукция проходит жесткий контроль, причем, как утверждают сторонники, результаты такой проверки вполне надежны. Наконец нет ни одного доказанного факта вреда трансгенной продукции. Никто от этого не заболел и не умер.
Всевозможные экологические организации (например, "Гринпис"), объединение “Врачи и ученые против генетически модифицированных источников питания” считают, что рано или поздно “пожинать плоды” придется. Причем, возможно, не нам, а нашим детям и даже внукам. Как "чужие", не свойственные традиционным культурам гены повлияют на здоровье и развитие человека? В 1983 году США получили первый трансгенный табак, а широко и активно использовать в пищевой промышленности генно-модифицированное сырье начали всего какие-нибудь пять-шесть лет назад. Что будет через 50 лет, сегодня никто предсказать не в состоянии. Вряд ли мы превратимся в, например, "людей-свиней". Но есть и более логичные доводы. Скажем, новые медицинские и биологические препараты разрешаются к использованию на людях только после многолетних проверок на животных. Трансгенные продукты поступают в свободную продажу и уже охватывают несколько сотен наименований, хотя созданы они были всего несколько лет назад. Противники трансгенов подвергают сомнению и методы оценки таких продуктов на безопасность. В общем, вопросов больше, чем ответов.
Сейчас 90 процентов экспорта трансгенных пищевых продуктов составляют кукуруза и соя. Что это значит применительно к России? То, что попкорн, которым повсеместно торгуют на улицах, стопроцентно изготовлен из генетически модифицированной кукурузы, и маркировки на ней до сих пор не было. Если вы закупаете соевые продукты из Северной Америки или Аргентины, то на 80 процентов это генетически измененная продукция. Отразится ли массовое потребление таких продуктов на человеке через десятки лет, на следующем поколении? Пока нет железных аргументов ни "за", ни "против". Но наука не стоит на месте, и будущее - за генной инженерией. Если генетически измененная продукция повышает урожайность, решает проблему нехватки продовольствия, то почему бы и не применять ее? Но в любых экспериментах нужно соблюдать предельную осторожность. Генетически модифицированные продукты имеют право на существование. Абсурдно считать, что российские врачи и ученые разрешили бы к широкой продаже продукты, наносящие вред здоровью. Но и потребитель имеет право выбора: покупать ли генетически модифицированные помидоры из Голландии или дождаться, когда на рынке появятся местные томаты. После долгих дискуссий сторонников и противников трансгенных продуктов было принято соломоново решение: любой человек должен выбрать сам, согласен он есть генетически модифицированную пищу или нет. В России давно ведутся исследования по генной инженерии растений. Проблемами биотехнологий занимаются несколько научно-исследовательских институтов, в том числе Институт общей генетики РАН. В Подмосковье на экспериментальных площадках выращивают трансгенную картошку и пшеницу. Однако хотя вопрос об указании на генетически измененные организмы и обсуждается в Минздраве РФ (этим занимается ведомство главного санитарного врача России Геннадия Онищенко), до законодательного оформления ему еще далеко.
Список использованной литературы
1. Клещенко Е. «ГМ-продукты: битва мифа и реальности» - журнал «Химия и жизнь»
2.http://ru.wikipedia.org/wiki/Исследования_безопасности_генетически_модифицированных_продуктов_и_организмов
3. http://www.tovary.biz/ne_est/
Наука не только решает задачи, которые ставит перед собой сегодняшний день, но и подготовляет завтрашний день техники, медицины, сельского хозяйства, межзвездных полётов, покорения природы.
Введение
Одна из самых перспективных наук - генетика, изучающая явления наследственности и изменчивости организмов. Наследственность - одно из коренных свойств жизни, она определяет воспроизведение форм в каждом последующем поколении. И если мы хотим научиться управлять развитием жизненных форм, образованием полезных для нас и устранением вредных, - мы должны понять сущность наследственности и причины появления новых наследственных свойств у организмов.
В данном реферате рассматриваются основные характеристики, проблемы и перспективы генной инженерии. В настоящее время эта тема весьма актуальна. На начало 21-го века в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу 21-го века население Земли может увеличиться до 10 миллиардов. Как прокормить такое количество людей качественной пищей, если и при 5 миллиардах в некоторых регионах население голодает? Впрочем, даже если бы такой проблемы не существовало, то человечество, для решения других своих проблем, стремилось бы внедрять в сельское хозяйство наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий как раз и является генная инженерия.
Для написания реферата производился сбор материала, его обобщение и систематизация, что было весьма затруднительно, потому что в источниках существует много разногласий, много точек зрения. Так как генная инженерия большое развитие получила именно в наши дни, еще очень мало выпущено книг, посвященных этой теме, и поэтому в работе использовались статьи, найденные в Internet.
История генетического модифицирования
История генетического модифицирования началась в 1972г., когда американский ученый Пол Берг впервые объединил в пробирке в единое целое два гена, выделенные из разных организмов (бактерии и онкогенного вируса обезьяны). Он получил рекомбинацию ДНК, которая не могла образовываться в природе. Такая ДНК была внесена в бактериальные клетки – был создан первый трансгенный организм.
Затем последовало создание бактерий, несущих гены мушки дрозофилы, кролика, человека.
Трансгенные организмы получили разнообразные названия: рекомбинантные, живые измененные, генетически модифицированные, генно-инженерные, химерные.
Появление новых организмов обеспокоило многих ученых. Они, в том числе Берг, опубликовали в журнале "Сайенс" письмо с просьбой приостановить работы по генной инженерии до выявления безопасности трансгенных организмов и разработки правил безопасности работы с ними. Предлагалось, что искусственно созданные человеком организмы могут быть опасными для ныне существующих. Появление их в природе может вызвать их бесконтрольное размножение, вытеснение ими естественных обитателей. Не исключено, что трансгенные организмы могут вызвать эпидемии неизвестных ранее болезней растений, животных и человека, нарушить равновесие в природе, хаотично переносить гены. Возникли дискуссии: нравственные, религиозные, этические, политические.
Британские журналисты окрестили генетически модифицированные продукты (полученные из трансгенных организмов) "пищей Франкенштейна".
На генно-инженерные работы был наложен непродолжительный мораторий. После создания правил безопасности работы с генетически модифицированными организмами, с 1976г. запрет был снят. Первоначальные работы проводились в обстановке строгой безопасности в специальных сооружениях. Однако за 30 лет работы не было создано ничего опасного, поэтому постепенно меры предосторожности были снижены.
Зародилась новая отрасль промышленности – трансгенная технология. Она основана на конструировании и применении трансгенных организмов. Только в США существует свыше 2500 фирм, применяющих трансгенные технологии. В них работают высококвалифицированные специалисты, конструирующие организмы на основе вирусов, грибов, растений и животных.
Разработчики трансгенных технологий рассматриваю генно-инженерный способ создания сельскохозяйственных культур как усовершенствованное скрещивание, которое значительно сокращает сроки создания улучшенных сортов растений. Противники трансгенных технологий считают, что традиционная селекция проводится между сортами одного или нескольких близких видов, а трансгенные методы перемещают гены от одних видов в другие, нарушая при этом все установленные в течение длительного периода времени границы между живыми организмами. Это приводит к появлению принципиально новых организмов с измененной программой наследственности. Их пыльца и семена неизбежно проникнут в естественную среду и вызовут необратимые изменения, последствия которых непредсказуемы. Кроме того, трансгенные технологии недостаточно совершенны. Процесс встраивания нового гена недостаточно точен, т. е. невозможно предвидеть место нового гена в геноме. Внедренный ген может изменить функции генов клетки-хозяина, вызвать синтез новых веществ, побочные эффекты, связанные с плейотропным (множественным) действием генов, и др.
Предполагается, что трансгенные растения безопасны для окружающей среды. За последние 15 лет полевые испытания прошли 25000 трансгенных культур. Первым коммерческим трансгенами были помидоры сорта "Flavr Savr" (Приложение 1) , созданные компанией "Calgen". Они появились в 1994 г. в супермаркетах США. Однако проблемы с производством их и транспортировкой привели к тому, что сорт сняли с продажи. Затем были получены многие сорта самых различных сельскохозяйственных культур. Наиболее распространенной культурой является соя. Коммерческое выращивание ее трансгенов начато с 1995 г. на втором месте – кукуруза, на третьем – хлопок, а затем – масличный рапс, табак, картофель и др.
Преимущество трансгенных растений состоит в том, что они выращиваются без применения химикатов. Широко применяется тип инсектецидных трансгенных растений, которые несут ген бактерии Bacillus thuringienesis, способствующий поражению вредителей кукурузы, картофеля и хлопчатника. Инсектицидный бактериальный токсин, синтезируемый растением, безвреден для человека и животных. Поэтому применение инсектицидных трансгенных растений может повысить чистый доход на 35% по сравнению с немодифицированными растениями. Из испытанных модифицированных растений 40% - устойчивы к вирусам, 25% - устойчивы к гербицидам, 25% - устойчивы к вредным насекомым.
Генетически модифицированные растения имеют ряд преимуществ. Они менее прихотливы, более устойчивы к болезням, насекомым-вредителям, к пестицидам, отличаются повышенной урожайностью. Получаемые из них продукты дольше хранятся, имеют лучший товарный вид, обладают повышенной пищевой ценностью. Например, растительное масло из трансгенных кукурузы, сои рапса имеет сниженное количество насыщенных жиров. В трансгенных картофеле и кукурузе содержится меньше воды и больше крахмала. Из такого картофеля получаются воздушные чипсы, картофель фри. При этом требуется меньше масла для жарки. Такие продукты легче усваиваются организмом.
В 1999 г. был получен трансгенный "золотой рис" с повышенным содержанием каротина. Он служит для профилактики слепоты детей развивающихся стран, где является основным продуктом питания.
Мировые лидеры в выращивании трансгенных растений – США, Аргентина, Канада и Китай. За 12 лет в США было выращено 3,5 трлн. т трансгенных растений. Массовые посевы таких растений в странах ЕС и России запрещены. Страны ЕС против продуктов, полученных путем генетической модификации. В Россию и Украину ввозят некоторые модифицированные продукты: соя, кукуруза картофель.
Генетически модифицированные растения широко используются для производства продуктов питания и пищевых добавок. Например соевый лецитин (Е322) применяется как эмульгатор и стабилизатор в кондитерской промышленности, а шкурки соевых бобов – при производстве хлопьев, закусок, отрубей. Модифицированная соя широко используется в пищевой промышленности как дешевый наполнитель (входит в состав таких продуктов, как колбаса, хлеб, шоколад и др.). Модифицированные картофель и кукуруза применяются для приготовления чипсов, а так же крахмала, используемого в качестве загустителя, студнеобразователя, желирующих веществ в хлебопекарной и кондитерской промышленностях. Их используют так же в производстве многих кетчупов, соусов, майонезов. Модифицированное кукурузное и рапсовое масло применяют в виде добавок в маргарин, выпечку, бисквиты.
Перспективным направлением считается применение трансгенных продуктов иммунопрофилактике. Так, уже получен табак, в генетическом коде которого находится человеческий ген, ответственный за выработку антител против вируса кори. В ближайшем будущем будут созданы растения с противовирусными генами животных и человека.
Специалисты Гринписа подготовили список продуктов, которые могут содержать трансгенные продукты с указанием компаний-производителей. К ним относятся: шоколадные изделия Mars, Snickers, Twix, безалкогольные напитки Coca-Cola, Sprite, Pepsi, Co-la, шоколадный напиток Nesquik, соусы Knorr, чай Lipton, жевательная резинка Stimorol и др. Со списком может ознакомиться любой пользователь системы Internet.
Основным вопросом для дискуссий остаётся вопрос о безопасности трансгенных продуктов для организма и окружающей среды.
От естественных трансгенные продукты по основным характеристикам не отличаются. Трансгенные продукты проходят тестирование на токсичность и аллергенность. Однако не существует совершенно надёжных методов проверки на безвредность. В последние годы появились свидетельства об их отрицательном влиянии на живые организмы.
В апреле 1998 г. британский профессор Арпад Пуштай, который работал в Государственном институте Роветт города Абердин, в телевизионном интервью заявил, что в организме крыс, питавшихся трансгенным картофелем, произошли необратимые изменения. Животные стали страдать угнетением иммунной системы, наблюдались различные нарушения работы внутренних органов. Ученого уволили якобы за распространение якобы ложной информации.
Независимая группа из 20 ученых изучила работы А. Пуштая. В феврале 1999 г. она опубликовала заключение, в котором подтверждала достоверность полученных результатов. После этого министерство сельского хозяйства Великобритании рассмотрело вопрос о запрещении продажи генетически модифицированных продуктов без всестороннего исследования и лицензирования.
Примерно в это же время в Йоркской лаборатории питания было обнаружено, что при употреблении модифицированной сои за последние два года усложнились проблемы аллергии и пищеварения. Причем один из сортов сои опасен для людей, страдающих аллергией на орехи. Компания – производитель семян "Pioneer Hybrid Interna-tional" ввела в соевую ДНК ген бразильского ореха. его запасающий белок богат аминокислотами цистеином и метионином. Пострадавшие получили от компании компенсацию, а проект по модификации был свернут.
Трансгенные продукты могут вырабатывать и токсичные вещества. Например, после нескольких лет применения пищевой добавки аспартам (Е951), допущенной к применению в пищевой и фармацевтической промышленности более чем в 100 странах, появились сведения о серьёзных побочных аффектах. Аспартам слаще сахара в 200 раз, поэтому использовался как подсластитель (но не сахарозаменнитель, который по природе своей является углеводом и обладает высокой калорийностью) самостоятельно или в составе смесей подсластителей ("сладекс", "аспарвит", "сламикс" и т.п.). По химическому строению – это метилизированный дипептид, который состоит из остатков двух аминокислот (аспарагиновой кислоты и фенилаланина). Аспартам рекомендовали больным сахарным диабетом, для профилактики кариеса, применяли при производстве более 5000 продукции (молочных десертов, йогуртов, жевательной резинки и т.п.)., особенно не требующей тепловой обработки.
При продолжительном воздействии температуры компоненты аспартама разъединяются. Метанол превращается в формальдегид (ядовит, вызывает свёртывание белков), а затем – в муравьиную кислоту. Метаноловая токсичность вызывает симптомы, сходные с симптомами рассеянного склероза, но в отличии от последнего заболевания является смертельной.
Фенилаланин входящий в состав аспартама, согласно последним достижениям медицины, могут усваивать эффективно даже не все здоровые люди. Дополнительное введение фенилаланина значительно повышает его уровень в крови и представляет серьезную опасность для работы мозга. Аспартам противопоказан больным фенилкетонурией (наследственным заболеванием). Популярные газеты в США назвали аспартам "сладкой отравой".
Перемещение генов через трансгенные продукты является реальной угрозой. Об этом свидетельствуют эксперименты с перемещением генов, обеспечивающих устойчивость к антибиотикам, проведённые Гарри Гильбертом с коллегами из университета Ньюкасла и опубликованных Агентством пищевых стандартов безопасности Великобритании. Эксперимент проводили на добровольцах (12 здоровых и 7 – с хирургически удаленной толстой кишкой). Их кормили гамбургерами и поили молочными коктейлями, содержащими модифицированную сою. Анализы экспериментов показали, что у здоровых людей бактерии не содержали модифицированной ДНК, тогда как бактерии добровольцев с удалённой толстой кишкой имели такую ДНК. Ученые предположили, что ДНК сохраняется в тонком кишечнике, но разрушается полностью в толстом.
Применение в модифицированных продуктах генов, обеспечивающих устойчивость к антибиотикам (томатов, устойчивых к канамицину, кукурузы – к ампициллину), может привести к попаданию их в геном бактерии, обитающих в кишечнике человека и животных. С фекалиями бактерии будут выведены наружу, а оттуда гены передадутся болезнетворным микроорганизмам. Это приведёт к появлению новых микроорганизмов, устойчивых ко всем имеющимся лекарственным препаратам.
Согласно Протоколу по биобезопасности к Конвенции о биологическом разнообразии ООН, должна быть доказана безопасность генетически модифицированных организмов и лишь затем признана их пригодность. Во многих странах существуют правила, разрешающие наличие только определенного небольшого содержания в продуктах трансгенного материала (например, в странах ЕС – до 1 %). Несмотря на запреты, генетически модифицированные продукты с должной маркировкой и без нее постоянно проникают на рынок. Возможная опасность таких продуктов окончательно не выявлена, однако может проявиться в будущем.
Генетическая инжене?рия (генная инженерия) - совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.
Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.
Экономическое значение
Генетическая инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или генетически модифицированного организма. В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярного клонирования. Примерами применения генной инженерии являются получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур, производство человеческого инсулина путем использования генномодифицированных бактерий, производство эритропоэтина в культуре клеток или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований.
Основой микробиологической, биосинтетической промышленности является бактериальная клетка. Необходимые для промышленного производства клетки подбираются по определённым признакам, самый главный из которых - способность производить, синтезировать, при этом в максимально возможных количествах, определённое соединение - аминокислоту или антибиотик, стероидный гормон или органическую кислоту. Иногда надо иметь микроорганизм, способный, например, использовать в качестве "пищи" нефть или сточные воды и перерабатывать их в биомассу или даже вполне пригодный для кормовых добавок белок. Иногда нужны организмы, способные развиваться при повышенных температурах или в присутствии веществ, безусловно смертельных для других видов микроорганизмов.
Задача получения таких промышленных штаммов очень важна, для их видоизменения и отбора разработаны многочисленные приёмы активного воздействия на клетку - от обработки сильно действующими ядами до радиоактивного облучения. Цель этих приёмов одна - добиться изменения наследственного, генетического аппарата клетки. Их результат - получение многочисленных микробов-мутантов, из сотен и тысяч которых учёные потом стараются отобрать наиболее подходящие для той или иной цели. Создание приёмов химического или радиационного мутагенеза было выдающимся достижением биологии и широко применяется в современной биотехнологии.
Но их возможности ограничиваются природой самих микроорганизмов. Они не способны синтезировать ряд ценных веществ, которые накапливаются в растениях, прежде всего в лекарственных и эфирномасличных. Не могут синтезировать вещества, очень важные для жизнедеятельности животных и человека, ряд ферментов, пептидные гормоны, иммунные белки, интерфероны да и многие более просто устроенные соединения, которые синтезируются в организмах животных и человека. Разумеется, возможности микроорганизмов далеко не исчерпаны. Из всего изобилия микроорганизмов использована наукой, и особенно промышленностью, лишь ничтожная доля. Для целей селекции микроорганизмов большой интерес представляют, например, бактерии анаэробы, способные жить в отсутствие кислорода, фототрофы, использующие энергию света подобно растениям, хемоавтотрофы, термофильные бактерии, способные жить при температуре, как оказалось недавно, около 110 гр.C, и др.
И всё же ограниченность "природного материала" очевидна. Обойти ограничения пытались и пытаются с помощью культур клеток и тканей растений и животных. Это очень важный и перспективный путь, который также реализуется в биотехнологии. За последние несколько десятилетий учёные создали методы, благодаря которым отдельные клетки тканей растения или животного можно заставить расти и размножаться отдельно от организма, как клетки бактерий. Это было важное достижение - полученные культуры клеток используют для экспериментов и для промышленного получения некоторых веществ, которые с помощью бактериальных культур получить невозможно.
История развития и достигнутый уровень технологии
Во второй половине ХХ века было сделано несколько важных открытий и изобретений, лежащих в основе генной инженерии. Успешно завершились многолетние попытки "прочитать" ту биологическую информацию, которая "записана" в генах. Эта работа была начата английским учёным Ф. Сенгером и американским учёным У. Гилбертом (Нобелевская премия по химии 1980 г.). Как известно, в генах содержится информация-инструкция для синтеза в организме молекул РНК и белков, в том числе ферментов. Чтобы заставить клетку синтезировать новые, необычные для неё вещества, надо чтобы в ней синтезировались соответствующие наборы ферментов. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены. Изменения генов в живых клетках - это мутации. Они происходят под действием, например, мутагенов - химических ядов или излучений. Но такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку.
Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:
1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100-120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Получила распространение техника, позволяющая использовать для синтеза ДНК, в том числе мутантной, полимеразную цепную реакцию. Термостабильный фермент, ДНК-полимераза, используется в ней для матричного синтеза ДНК, в качестве затравки которого применяют искусственно синтезированные кусочки нуклеиновой кислоты - олигонуклеотиды. Фермент обратная транскриптаза позволяет с использованием таких затравок (праймеров) синтезировать ДНК на матрице выделенной из клеток РНК. Синтезированная таким способом ДНК называется комплементарной (РНК) или кДНК. Изолированный, "химически чистый" ген может быть также получен из фаговой библиотеки. Так называется препарат бактериофага, в геном которого встроены случайные фрагменты из генома или кДНК, воспроизводимые фагом вместе со всей своей ДНК.
Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты - рестриктазы и лигазы, также являющиеся полезным инструментом генной инженерии. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно "склеивать", соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. За открытие рестриктаз Вернер Арбер, Даниел Натанс и Хамилтон Смит также были удостоены Нобелевской премии (1978 г.).
Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки.
Значительные трудности были связаны с введением готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных. Однако в природе наблюдаются случаи, когда чужеродная ДНК (вируса или бактериофага) включается в генетический аппарат клетки и с помощью её обменных механизмов начинает синтезировать "свой" белок. Учёные исследовали особенности внедрения чужеродной ДНК и использовали как принцип введения генетического материала в клетку. Такой процесс получил название трансфекция.
Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача - получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детеныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.
Применение в научных исследованиях
Нокаут гена. Для изучения функции того или иного гена может быть применен нокаут гена (gene knockout). Так называется техника удаления одного или большего количества генов, что позволяет исследовать последствия подобной мутации. Для нокаута синтезируют такой же ген или его фрагмент, изменённый так, чтобы продукт гена потерял свою функцию. Для получения нокаутных мышей полученную генно-инженерную конструкцию вводят в эмбриональные стволовые клетки, где конструкция подвергается соматической рекомбинации и замещает нормальный ген, а измененные клетки имплантируют в бластоцист суррогатной матери. У плодовой мушки дрозофилы мутации инициируют в большой популяции, в которой затем ищут потомство с нужной мутацией. Сходным способом получают нокаут у растений и микроорганизмов.
Искусственная экспрессия. Логичным дополнением нокаута является искусственная экспресия, то есть добавление в организм гена, которого у него ранее не было. Этот способ генной инженерии также можно использовать для исследования функции генов. В сущности процесс введения дополнительных генов таков же, как и при нокауте, но существующие гены не замещаются и не повреждаются.
Визуализация продуктов генов. Используется, когда задачей является изучение локализации продукта гена. Одним из способов мечения является замещение нормального гена на слитый с репортёрным элементом например, с геном зелёного флуоресцентного белка (GFP). Этот белок, флуоресцирующий в голубом свете, используется для визуализации продукта генной модификации. Хотя такая техника удобна и полезна, ее побочными следствиями может быть частичная или полная потеря функции исследуемого белка. Более изощрённым, хотя и не столь удобным методом является добавление к изучаемому белку не столь больших олигопептидов, которые могут быть обнаружены с помощью специфических антител.
Исследование механизма экспрессии. В таких экспериментах задачей является изучение условий экспрессии гена. Особенности экспрессии зависят прежде всего от небольшого участка ДНК, расположенного перед кодирующей областью, который называется промотор и служит для связывания факторов транскрипции. Этот участок вводят в организм, поставив после него вместо собственного гена репортерный, например, GFP или фермента, катализирующего легко обнаруживаемую реакцию. Кроме того, что функционирование промотора в тех или иных тканях в тот или иной момент становится хорошо заметным, такие эксперименты позволяют исследовать структуру промотора, убирая или добавляя к нему фрагменты ДНК, а также искусственно усиливать его функции.
Генная инженерия человека
В применении к человеку генная инженерия могла бы применяться для лечения наследственных болезней. Однако, технически, есть существенная разница между лечением самого пациента и изменением генома его потомков.
Задача изменения генома взрослого человека несколько сложнее, чем выведение новых генноинженерных пород животных, т.к. в данном случае требуется изменить геном многочисленных клеток уже сформировавшегося организма, а не одной лишь яйцеклетки-зародыша. Для этого предлагается использовать вирусные частицы в качестве вектора. Вирусные частицы способны проникать в значительный процент клеток взрослого человека, встраивая в них свою наследственную информацию; возможно контролируемое размножение вирусных частиц в организме. При этом для уменьшения побочных эффектов ученые стараются избежать внедрения генноинженерных ДНК в клетки половых органов и тем самым избежать воздействия на ещё нерождённых потомков пациента. Также стоит отметить значительную критику этой технологии в СМИ: разработка генноинженерных вирусов воспринимается некоторыми слоями общественности как угроза для всего человечества.
В настоящее время эффективные методы изменения генома человека находятся на стадии разработки и испытаний на приматах. Долгое время генетическая инженерия обезьян сталкивалась с серьезными трудностями, однако в 2009 году эксперименты увенчались успехом: в Nature появилась публикация об успешном применении генноинженерных вирусных векторов для исцеления взрослого самца обезьяны от дальтонизма. В этом же году дал потомство первый генетически модифицированный примат (выращенный из модифицированной яйцеклетки) - игрунка обыкновенная.
Хотя и в небольшом масштабе, генная инженерия уже используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия. Для этого используют яйцеклетки здоровой женщины. Ребёнок в результате наследует генотип от одного отца и двух матерей.
При помощи генной инженерии можно получать потомков с улучшенной внешностью, умственными и физическими способностями, характером и поведением. С помощью генотерапии в будущем возможно улучшение генома и нынеживущих людей. В принципе можно создавать и более серьёзные изменения, но на пути подобных преобразований человечеству необходимо решить множество этических проблем.
Генетически модифицированный организм
Генетически модифицированный организм (ГМО) - живой организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Такие изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутагенеза.
Цели создания ГМО
Разработка ГМО некоторыми учеными рассматриваются, как естественное развитие работ по селекции животных и растений. Другие же, напротив, считают генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО это не продукт искусственного отбора, то есть постепенного выведения нового сорта (породы) организмов путем естественного размножения, а фактически искусственно синтезированный в лаборатории новый вид. Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путем, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием (проблема же возможного мирового голода вызвана исключительно социально-политическими причинами, а потому и решена может быть не генетиками, а политическими элитами государств.)
Использование ГМО в научных целях
В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак), процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и медицины.
Использование ГМО в медицинских целях
Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий
Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы, ВИЧ). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифированного сафлора. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.
Бурно развивается новая отрасль медицины - генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия - один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребенок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения
Использование ГМО в сельском хозяйстве
Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью. Созданы сорта и породы, продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов.
Проходят испытания генетически модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом.
Другие направления использования
Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо.
В 2003 году на рынке появилась GloFish - первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов.
В 2009 году выходит в продажу генномодифицированный сорт розы "Applause" с цветами синего цвета. Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести "синие розы".
Заключение
В моей работе рассмотрена история селекции в разрезе новых технологий. На сегодняшний день необходимо внедрять эти методы в современное сельское хозяйство. Но перед нами стоит большая проблема малой развитости данных технологий в Российской Федерации. В большинстве случаев в нашей стране просо не хватает финансирования для организации своего производства. Также одной из важнейших проблем в этой области является несовершенно проработанное законодательство.
Большое внимание я уделила продукции, получаемой методами генной инженерии, так как считаю эту проблему насущной на сегодняшний день. Научный мир, работающий в этой области в настоящее время, разделен на две противоборствующие стороны - сторонники ГМ продуктов и их противники. Поэтому в курсовой работе указаны "За" и "Против" этих методов.
Хотелось бы отметить мое не однозначное отношение к продукции получаемой современными методами селекции, а в частности генной инженерией. Так как основы доводов противников и сторонников по моему мнению изучены не достаточно, поэтому в будущем стоит уделять большое внимание изучению трансгенной продукции на организм человека.
Таким образом, в реферате были рассмотрены основные характеристики генной инженерии: ее преимущества, какие качества "прививают" растениям, где в основном выращиваются генномодифицированные - растения, недостатки генной инженерии, а также ее перспективы.
Список используемой литературы
1. Е. Аспиз "Энциклопедический словарь юного биолога"
2. Ильяшенко О.Н. "Золотая коллекция рефератов" 2008 г.
3. Н.П. Дубинин "Очерки о генетике"
4. Н.П. Дубинин "Горизонты генетики"
5. Чирков Ю.Г. "Ожившие химеры". 1991 г., 239 с
Генетическое модифицирование
