Генетическая модификация - это процесс изменения генетического состава организма. Это было сделано косвенно в течение тысячелетий путем контролируемого или выборочного размножения растений и животных. Современная биотехнология позволяет легче и быстрее нацеливать определенный ген для более точного изменения организма с помощью генной инженерии.
Термины «модифицированный» и «сконструированный» часто используются взаимозаменяемо в контексте маркировки генетически модифицированных или «ГМО» пищевых продуктов. В области биотехнологии ГМО обозначает генетически модифицированный организм, в то время как в пищевой промышленности этот термин относится исключительно к пище, которая была специально разработана, а не культивируемым организмам. Это несоответствие приводит к путанице среди потребителей, и поэтому Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предпочитает термин генно-инженерный (GE) для пищевых продуктов.
Краткая история генетической модификации
Генетическая модификация восходит к древним временам, когда люди влияли на генетику путем избирательного размножения организмов, согласно статье Габриэля Рангеля, ученого из Гарвардского университета. При повторении в течение нескольких поколений этот процесс приводит к драматическим изменениям в видах.
Собаки, вероятно, были первыми животными, которые были преднамеренно генетически модифицированы, по словам Рангела, начало этой работы датируется около 32 000 лет. Дикие волки присоединились к нашим предкам охотников-собирателей в Восточной Азии, где клыки были одомашнены и разводились, чтобы повысить их покорность. На протяжении тысячелетий люди разводили собак с разными желаемыми личностями и физическими качествами, что в конечном итоге привело к широкому разнообразию собак, которых мы видим сегодня.
Самым ранним из известных генетически модифицированных растений является пшеница. Эта ценная культура, как полагают, возникла на Ближнем Востоке и в северной части Африки, в области, известной как Плодородный полумесяц, согласно статье 2015 года, опубликованной в Журнале традиционной и комплементарной медицины. Древние фермеры выборочно разводили пшеничные травы, начиная примерно с 9000 г. до н.э. создать одомашненные сорта с более крупными зернами и более твердыми семенами. К 8000 г. до н.э. выращивание одомашненной пшеницы распространилось по всей Европе и Азии. Продолжающееся селекционное выращивание пшеницы привело к выращиванию тысяч сортов.
Кукуруза также пережила некоторые из самых драматических генетических изменений за последние несколько тысяч лет. Основной урожай был получен из растения, известного как teosinte, дикой травы с крошечными колосьями, которые имели только несколько зерен. Со временем фермеры выборочно разводили травы теосинта, чтобы создать кукурузу с большими колосьями, лопающимися от зерен.
По словам Рангела, помимо этих культур большая часть продуктов, которые мы едим сегодня, включая бананы, яблоки и помидоры, претерпела несколько поколений селекции.
Технология, которая специально разрезает и переносит часть рекомбинантной ДНК (рДНК) из одного организма в другой, была разработана в 1973 году Гербертом Бойером и Стэнли Коэном, исследователями из Калифорнийского университета, Сан-Франциско и Стэнфордского университета, соответственно. Пара передала кусок ДНК от одного штамма бактерий к другому, обеспечивая устойчивость к антибиотикам у модифицированных бактерий. В следующем году два американских молекулярных биолога, Беатрис Минц и Рудольф Яниш, в первом эксперименте ввели чужеродный генетический материал в эмбрионы мыши, чтобы генетически модифицировать животных, используя методы генной инженерии.
Исследователи также модифицировали бактерии для использования в качестве лекарств. В 1982 году человеческий инсулин был синтезирован из генной инженерии Кишечная палочка бактерии, став первым генно-инженерным препаратом для человека, одобренным FDA, по словам Рангела.
Генетически модифицированная пища
По данным Университета штата Огайо, существует четыре основных метода генетической модификации сельскохозяйственных культур:
- Селективное размножение. Два вида растений представлены и выведены для получения потомства с особыми характеристиками. Может быть затронуто от 10000 до 300000 генов. Это самый старый метод генетической модификации, и обычно он не входит в категорию пищевых продуктов ГМО.
- Мутагенез: семена растений преднамеренно подвергаются воздействию химических веществ или радиации, чтобы мутировать организмы. Потомство с желаемыми качествами сохраняется и разводится. Мутагенез также обычно не входит в категорию пищевых продуктов ГМО.
- РНК-интерференция: отдельные нежелательные гены в растениях инактивируются с целью удаления любых нежелательных признаков.
- Трансгены: ген взят из одного вида и имплантирован в другой, чтобы привнести желательный признак.
Последние два перечисленных метода считаются типами генной инженерии. Сегодня некоторые культуры подверглись генной инженерии для повышения урожайности, устойчивости к повреждениям насекомыми и иммунитета к болезням растений, а также для повышения питательной ценности, согласно FDA. На рынке их называют генетически модифицированными или ГМО культурами.
«ГМО-культуры представили большие перспективы в решении сельскохозяйственных проблем», - говорит Нитья Джейкоб, ученый в Оксфордском колледже Университета Эмори в Грузии.
Первой генно-инженерной культурой, одобренной для выращивания в США, был томат Flavr Savr в 1994 году. (Для выращивания в США генетически модифицированные продукты должны быть приняты как Агентством по охране окружающей среды (EPA), так и FDA.) Новый помидор имеет более длительный срок хранения благодаря дезактивации гена, который заставляет помидоры становиться мягкими, как только они собраны. По данным Отдела сельского хозяйства и природных ресурсов Калифорнийского университета, помидоры также обещали улучшить вкус.
В настоящее время хлопок, кукуруза и соевые бобы являются наиболее распространенными культурами, выращиваемыми в США. По данным FDA, около 93 процентов соевых бобов и 88 процентов зерновых культур генетически модифицированы. Согласно данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), многие ГМО-культуры, такие как модифицированный хлопок, были разработаны так, чтобы быть устойчивыми к насекомым, что значительно снижает потребность в пестицидах, которые могут загрязнять грунтовые воды и окружающую среду.
В последние годы широко распространенное выращивание ГМО культур становится все более спорным.
«Одной из проблем является влияние ГМО на окружающую среду», - сказал Джейкоб. «Например, пыльца от ГМО культур может дрейфовать на поля не ГМО культур, а также в популяции сорняков, что может привести к тому, что не ГМО приобретут характеристики ГМО из-за перекрестного опыления».
По словам Джейкоба, несколько крупных биотехнологических компаний монополизировали ГМО-индустрию сельскохозяйственных культур, что затрудняет жизнь отдельным мелким фермерам. Однако, в то время как некоторые фермеры могут быть разорены, те, кто работает с биотехнологическими компаниями, могут пожинать экономические выгоды от увеличения урожайности и снижения затрат на пестициды, заявили в USDA.
Согласно опросам, проведенным Consumer Reports, The New York Times и The Mellman Group, маркировка продуктов с ГМО важна для большинства жителей США. Люди, решительно выступающие за маркировку ГМО, считают, что потребители должны иметь возможность решить, хотят ли они покупать генетически модифицированные продукты.
Однако, по словам Джейкоба, нет четких научных доказательств того, что ГМО опасны для здоровья человека.
Генетически модифицирующие животных и людей
Сегодня домашний скот часто выборочно разводят для улучшения скорости роста и мышечной массы и стимулирования устойчивости к болезням. Например, некоторые линии цыплят, выращиваемых для мяса, выращиваются на 300 процентов быстрее, чем в 1960-х годах, согласно статье 2010 года, опубликованной в Журнале анатомии. В настоящее время никакие продукты животного происхождения на рынке США, включая курицу или говядину, не являются генно-инженерными, и, следовательно, ни один из них не классифицируется как пищевые продукты ГМО или GE.
В течение последних нескольких десятилетий исследователи генетически модифицировали лабораторных животных, чтобы определить, каким образом биотехнология может однажды помочь в лечении заболеваний человека и восстановлении тканей у людей, сообщает Национальный исследовательский институт генома человека. Одна из новейших форм этой технологии называется CRISPR (произносится «четче»).
Технология основана на способности бактериальной иммунной системы использовать области CRISPR и ферменты Cas9 для инактивации чужеродной ДНК, которая попадает в бактериальную клетку. По словам Гретхен Эдвальдс-Гилберт, адъюнкт-профессора биологии в Колледже Скриппса в Калифорнии, такая же методика позволяет ученым ориентироваться на определенный ген или группу генов для модификации.
Исследователи используют технологию CRISPR для поиска лекарств от рака, а также для поиска и редактирования отдельных фрагментов ДНК, которые могут привести к будущим заболеваниям у человека. Эдвальдс-Гилберт сказал, что в терапии стволовыми клетками может также использоваться генная инженерия для регенерации поврежденных тканей, таких как инсульт или сердечный приступ.
В весьма противоречивом исследовании, по крайней мере, один исследователь утверждает, что проверил технологию CRISPR на эмбрионах человека с целью устранения потенциальной возможности определенных заболеваний. Этот ученый столкнулся с жесткой проверкой и на какое-то время был помещен под домашний арест в своей стране, Китае.
Моральная дилемма
Технология может быть доступной, но должны ли ученые проводить исследования генетической модификации на людях? Это зависит, говорит Ривка Вайнберг, профессор философии в Scripps College.
«Когда речь идет о чем-то похожем на технологию, вы должны подумать о намерении и его различном использовании», - сказал Вайнберг.
Большинство медицинских испытаний для лечения, которое использует генную инженерию, проводится на согласных пациентах. Тем не менее, генная инженерия на плоде это другая история.
«Эксперименты на людях без их согласия по своей сути проблематичны», - сказал Вайнберг. «Есть не только риски, риски не обозначены. Мы даже не знаем, что мы рискуем».
По словам Вайнберга, если бы технология следующего поколения была доступна и доказала свою безопасность, возражения против ее испытания на людях были бы минимальными. Но это не так.
«Большая проблема со всеми этими экспериментальными технологиями заключается в том, что они являются экспериментальными», - сказал Вайнберг. «Одна из главных причин, почему люди были в ужасе от китайского ученого, который использовал технологию CRISPR на эмбрионах, заключается в том, что это такая ранняя стадия экспериментов. Это не генная инженерия. Вы просто экспериментируете с ними».
Подавляющее большинство сторонников генной инженерии понимают, что технология еще не готова для тестирования на людях, и заявляют, что этот процесс будет использован навсегда. По словам Джейкоба, цель генетической модификации "всегда заключалась в решении проблем, стоящих сегодня перед человеческим обществом".
Дальнейшее чтение:
