Artikkel konkursile “bio/mol/text”: Tõenäoliselt on raske teist välja mõelda bioloogiline probleem, millest meedias nii aktiivselt räägitaks, metroo vagunist ja leivajärjekorrast. GMO. Need kolm tähte, paraku, hirmutavad ja tekitavad umbusku. Tahaksin veel kord kõik e-tähed täpistada ja mõista, miks on GMO-sid vaja, millised on kaasaegsete geenitehnoloogia tehnoloogiate eelised ning milliste raskuste ja ettevaatusabinõudega need on seotud.
Konkursi peasponsoriks oli meie ühisrahastuse järgi ettevõtja Konstantin Sinjušin, mille vastu tal on suur inimlik austus!
Publikuauhinna sponsor oli firma Atlas.
Selle artikli avaldamise sponsor on Juri Viktorovitš Loshkarev.
Mis on GMO?
Niisiis, Wikipedia veebisait annab GMO järgmise määratluse: «GMO (geneetiliselt muundatud organism) on organism, mille genotüüpi on meetoditega kunstlikult muudetud geenitehnoloogia. Seda määratlust saab rakendada taimede, loomade ja mikroorganismide puhul. Geneetilised muutused tehakse tavaliselt teaduslikel või majanduslikel eesmärkidel. Geneetiline muundamine on erinev sihipärane genotüübi muutus organism, erinevalt juhuslikust, iseloomulik looduslikule ja kunstlikule mutatsiooniprotsessile".
Tasub öelda paar sõna selle kohta, kuidas GMOde ajalugu alguse sai. 1973. aastat võib pidada geenitehnoloogia sünniaastaks. Seejärel õppisid nad Stanley Norman Coheni laboris geene "ühendama ja siirdama": rakkudesse. E. coli hakkas sisestama rekombinantset tsirkulaarset DNA-d ( plasmiidid) . Need katsed näitasid, et teatud plasmiidis sisalduvaid geene saab kergesti toimetada teise organismi, kus nad töötavad. Kuid seda tehnoloogiat ei kasutatud kohe meditsiinis ja põllumajanduses: esimene rekombinantne ravim ilmus 1982. aastal ja esimene põllukultuur 1992. Miks suhtuti sellesse tehnoloogiasse nii ettevaatlikult?
Retseptid emakesest loodusest
Nagu teate, on laiskus progressi mootor. Milleks leiutada jalgratast, kui on olemas valmis looduslik geenikonstrukt. Biotehnoloogid võtavad plasmiidi A. tumefaciens, lõigake sellest välja onkogeenid ja sisestage neile vajalikud (siht)järjestused. Petetud bakter integreerib kohusetundlikult modifitseeritud T-DNA taimerakku ja ootab, kuni see hakkab jagunema ja arvamusi tootma. Aga see-eest toodab taim seda, mida inimene vajab. Näiteks seda "salakavalat" lähenemist kasutades oli võimalik saada põuakindlat maisi MON87460. Geen viidi sellesse maisisse cspB vastutab valgu tootmise eest, mis stimuleerib stressi (eriti põua) ületamiseks vajalike geenide transkriptsiooni, ja mis kõige tähtsam, mängib RNA chaperone rolli, hõlbustades valkude sünteesi, "lahutades" segavaid aineid. sekundaarsed struktuurid RNA. Tarbija peaks olema rahul, et transgeensete maisitõlvikute maitse ei erine tavalistest. Bakterite julma pettuse ajalugu on kujutatud joonisel 1.
Nn agrobakteriaalse transformatsiooni peamiseks puuduseks on võimetus kontrollida täpselt, kuhu taime DNA-s uus konstrukt sisestatakse. Aga nüüd on see ilmunud uus tehnoloogia, mis võimaldab teil seda protsessi juhtida - CRISPR/Cas9, - ja seal peate kindlasti peatuma.
CRISPR/Cas9. Kromosoomi kujutises ja sarnasuses
See on üks moodsamaid tehnoloogiaid, mis võimaldab teil genoomi võrgus redigeerida. Huvitav on see, et me laenasime selle süsteemi ka bakteritelt. Ütleme paar sõna selle avastamise ajaloost.
1987. aastal avastasid Jaapani teadlased piirkonnad korrapärane struktuur- lühikesed identsed jadad vaheldusid ainulaadsete fragmentidega, mis erinevad bakterid isegi samadel liikidel polnud midagi ühist. Selliseid piirkondi nimetati CRISPR-iks ( c läikiv r regulaarselt i vahedega s hort lk alindroomne r epiaadid) . Selgus, et CRISPR-süsteem mängib üllataval kombel bakterite omandatud immuunsuse rolli. Kui viirus (faag) tungib bakterisse, lõikab see välja viiruse DNA fragmendi ja sisestab selle oma genoomi, nimelt CRISPR lookusesse. Nii need moodustuvad vahetükk, ja samal ajal - veel üks kordus, mis eraldab uue vahetüki eelmisest. Seejärel ehitab bakter vaheseatri abil RNA-sondi (teaduslikult öeldes RNA-juhi), mis ühendub Cas-valguga ja hõljub rakus komplementaarseid ühendeid otsides. nukleiinhapped (protospacerid). Kui neid leitakse, st sama faag tungib uuesti sisse, hakkab toimima Cas käärivalk, endonukleaas, mis lõikab ära tuvastatud järjestused ja blokeerib seetõttu viiruse paljunemise. Teisisõnu, kui bakter puutub korduvalt kokku viirusega, mille fragment on tema genoomi põimitud, on ta selle nakkuse suhtes resistentne.
II tüüpi süsteemid on CRISPR/Cas süsteemidest lihtsaimad, kus Cas9 toimib efektor- (sihtmärki hävitava) valguna (joonis 2). See mehhanism on iseloomulik näiteks bakteritele Streptococcus pyogenes. Bakteriaalses immuunkontrollis osalevad lisaks Cas efektoritele tavaliselt ka patrullvalgud Cas1 ja Cas2, mis koos tunnevad ära rakupiiri rikkuja ja integreerivad selle fragmendi CRISPR lookuse päris algusesse (promootorile lähemale) - “ mälestusena”. II tüüpi süsteemides osaleb Cas9 ilmselt ka vahetükkide hankimise protsessis, aidates Cas1/Cas2-l valida kõige sobivamad fragmendid.
Eeltoodust selgub, miks CRISPR-i immuunsus kohanemisvõimeline: ta paraneb ja õpib vastu pidama uut tüüpi nakkustele. Seda rõhutab ka CRISPR lookuse promootorist eemaldudes speisseride efektiivsuse vähenemine: kui mitu põlvkonda baktereid pole konkreetse ainega pikemat aega kokku puutunud, väheneb “immuunsuse tugevus” selle suhtes. CRISPR on huvitav näide evolutsioon Lamarcki järgi: sündmused organismi elus mõjutavad otseselt tema DNA-d, muutes seda nii, et organism kohaneb paremini.
Vaatame konkreetset näidet sellest, kuidas bakterid viirustega võitlevad. Näiteks bakter Streptococcus thermophilus kasutatakse piimhappetoodete tootmiseks, kuid kahjuks kannatab see mitmesuguste viirusnakkuste all. Pole juhus, et selle mudelorganismiga viidi läbi peamised katsed CRISPR-süsteemide funktsiooni selgitamiseks. Kui elav kultuur S. thermophilus bakteriofaagidega nakatunud, enamik baktereid suri, kuid mitte väga palju enamik jäi ellu. Mille poolest erinesid ellujäänud algkultuurist? Selgus, et nende genoom muutus 0,01% pikemaks tänu sellele, et CRISPR järjestusse lisati 1–4 uut fragmenti (vahetükki). Kui see kultuur uuesti samade viirustega nakatati, jäid kõik kloonid ellu. Justkui viirusinfektsiooni põdenud bakter on veidi kogenumaks saanud ja selle viiruse kohta midagi olulist oma “haiguslugu” kirja pannud ning nüüd ta sellist infektsiooni enam ei karda. Kui teadlased lõikasid viiruse genoomist spetsiaalselt välja väikesed killud ja sisestasid need uute vahetükkidena, siis rakk osutus algse viiruse suhtes immuunseks, isegi kui ta polnud sellega kunagi varem kokku puutunud.
Millist praktilist kasu võiks inimene sellest süsteemist saada? Kuidas see üldiselt eukarüootsetes rakkudes toimib? Kui käivitate CRISPR/Cas9 lihtsalt rakku, lõikab see süsteem mõlemad DNA ahelad spetsiaalselt loodud RNA juhikuga näidatud kohas, kuid lõike parandavad tavalised rakuparandusmasinad – mittehomoloogse otste ühendamise teel ( mittehomoloogne lõppliitmine, NHEJ) või homoloogne rekombinatsioon – kui katkestuse mõlemal küljel on DNA lõikudega komplementaarsete külgedega matriits, toimub mustri paikamine. See tähendab, et olenevalt inimese eesmärkidest on võimalik deletsioon õigesse kohta paigutada – genoomi probleemne piirkond “välja lülitada” või maatriks vajalike omadustega “asendada”, et lihtsalt asendada näiteks geeni mutantne, patoloogiline versioon normaalsega.
MCR, plussid ja miinused
Joonis 3. Moratooriumite ajalugu bioloogias. 1975. aastal kehtestati moratoorium rekombinantse DNA uuringutele, 1997. aastal inimeste kloonimisele ja 2012. aastal katsetele lindude gripi viiruse omaduste (virulentsuse) muutmiseks.
Ja see pole veel kõik. On võimalik panna rakk tajuma "parandatud" kromosoomi teise kromosoomi parandamise mudelina. 2015. aastal kasutasid California ülikooli teadlased meetodi testimiseks CRISPR/Cas9 kassetti ennast "plaastrina", mida seejärel ekspresseeris kärbeste X-kromosoom ja muutsid homoloogset kromosoomi. Selle tulemusena anti järglastele edasi juba muudetud kromosoomid ja CRISPR/Cas9 sisestus "paljunes ise" põlvest põlve, asendades normaalsed alleelid. Seda meetodit nimetatakse "mutageenne ahelreaktsiooni» (mutageeni ahelreaktsioon, MCR) .
Samal aastal tegid Liang jt tööd beeta-talasseemiaga triploidsete (mitte ilmselt elujõuliste) embrüotega. 86 CRISPR-i redigeeritud embrüost arenes edasi ainult 71 ja ainult neljal neist oli geen õigesti redigeeritud. See artikkel tekitas tõelise poleemika plahvatuse teemal, kas selliste uuringute läbiviimine on üldse eetiline.
IN Loodus Edward Lanfear, üks ZF-nukleaaside (DNA-d siduvat tsink-sõrme domeeni sisaldavad käärvalgud) uurijatest, nõudsid ja tema kolleegid moratooriumi kehtestamist mis tahes katsetele, mis hõlmavad geenide redigeerimist inimese embrüote või sugurakkudes: “Kas saatust tasub ahvatleda ka siis, kui sugurakkude modifitseerimisel on märgatav raviefekt? Oleme valmis alustama sellel teemal avatud arutelu edasised uuringud selles piirkonnas". Muide, bioloogias on see juba kirjas kogu lugu moratooriumid erinevatele uuringutele (joonis 3). Aga tuleme tagasi CRISPR-i juurde. Mõni aeg hiljem tegi rühm teadlasi ettepaneku vältida katseid modifitseerida inimese idutee rakke, kuid toetas ideed töötada inimrakkudega, kui nad ei osale raseduse arendamises ja säilitamises (näiteks somaatilised rakud) .
Nüüd tasub puudutada selle tehnoloogia kasutamise väljavaateid. MCR võib näiteks võimaldada luua sääski, kes ei suuda malaariat ja denguepalavikku edasi kanda. Selle jaoks on võimalik kiiresti aretada mitme mutatsiooniga hiireliine laboriuuringud ja ärge raisake aega põhjalikule sõeluuringule. Lisaks tehakse tööd CRISPR/Cas9 testimiseks hiirtel Duchenne'i lihasdüstroofia raviks. Muret tekitab aga see, et me lihtsalt ei tea selliste muutuste võimalikest kõrvalmõjudest sugurakkudes ja embrüorakkudes, mistõttu on moratoorium välja pakutud.
Miks on GMOd kasulikud?
Piirdugem mõne silmatorkava ökoloogia, toitumise ja materjalidega seotud rakendusliku näitega.
"Ökosiga"
Esmapilgul võib tunduda, et sigade vahel fosfori ja keskkonnakatastroofid pole midagi ühist. Aga see pole tõsi. Põllumajanduses on tõsine probleem: sead ei suuda suuremat osa söödas sisalduvast fosforist omastada, kuna see on fütaatide, fütiinhappe soolade kujul. Seasõnniku seedimata fosfor satub lõpuks veekogudesse, kus vetikad hakkavad kiiresti paljunema – söövad hea meelega fütaate. Vetikate toksiliste ainevahetusproduktide tõttu surevad kalad ja teised veeorganismid. Kokkuvõttes katastroof. Kuid geeniinsenerid pakkusid välja Eco-pig projekti. Kahjuks on see seni jäänud projektiks, mis pole turule tulnud. Aga idee on väga ilus. See on umbes geneetiliselt muundatud sigade kohta, kes suudavad fütaate omastada. Idee oli sisestada sea genoomi geen, mis kodeerib fütaatide lagundamiseks vajalikku ensüümi (ja seda saab võtta samast E. coli) . Loodame, et kunagi teevad teadlased sigade elu lihtsamaks :-)
Terasest kits, transgeenne puuvill, ülimagus ja koššerjuust
Vaatame nüüd näiteid kasulikest GMOdest, mis pole omavahel kuidagi seotud: need on lihtsalt ilusad ja ma tahtsin neist rääkida. Aastal 2002 aastal Teadus ilmus artikkel, et geneetiliselt muundatud imetajate rakud võivad toota ämblikuvõrke. Kanada ettevõte Neхia aretas kitsi, kelle genoomi oli sisestatud ämblikuvõrgu valgu geen. Selgus, et selliste kitsede piimast saab toota bioterast, mis on isegi tugevam kui kevlar, materjal, millest moodsad soomusvestid valmistatakse.
Kuid geenitehnoloogia aitab mitte ainult luua uusi materjale, vaid ka edukalt kasvatada vanu. 1997. aastal hakkas Hiina kasvatama geneetiliselt muundatud puuvilla, mis oli varustatud bakterigeeniga Bacillus thuringiensis. Selle geeni poolt kodeeritud valk Cry1Ac on toksiline ainult mõnede liblikate röövikutele ja näib olevat kahjutu kõigile teistele loomadele, sealhulgas inimestele. See tõi kaasa paljude põllukultuuride ohtliku kahjuri vatipuravike populatsiooni vähenemise. Sellest said kasu mitte ainult puuvillatootjad, vaid ka sojaube, maisi, maapähkleid ja erinevaid köögivilju kasvatavad põllumehed.
Maiustuste osas on selline taim nagu Thaumatococcus daniellii, ja sellel on geen, mis kodeerib valku taumatiini, mis on tuhandeid kordi suhkrust magusam! Praegu käib töö seda valku tootvate mikroorganismide ja taimede loomiseks. Lisaks magususele suurendab taumatiin taimede vastupanuvõimet mitmetele nakkustele.
Ja lõpuks koššerjuustu kohta. Teadaolevalt kasutati varem tavalise juustu valmistamiseks laabist, mis on mäletsejaliste seedetrakti üks osa, eraldatud ensüümi. Nüüd on biotehnoloogid aga sisestanud laabiensüümide geenid bakterite genoomi, võimaldades toota koššerjuustu. Tundub, et haruldane näide teaduse ja religiooni koostöö.
Ettevaatusabinõud
Ühest küljest on ülaltoodud näited GMOde kasulikkusest „liivatera nagu on mere lained kui väike säde on igavene jää" Kuid teisest küljest on igal tehnoloogial oma probleemid, mis on seotud eetiliste ja turvalisuse küsimustega. Oleme juba arutanud moratooriumi CRISPR/Cas9 kasutamisele inimese embrüote puhul. Ahvidega tehtud katsed näitavad, et kümnest selle süsteemi abil redigeeritud embrüost kahjuks mitte rohkem kui pool. Mis puudutab GMOde kasutamist, siis siin on suurimaks mureks reaktsioonid tootele, mida pole alati võimalik ette ennustada. Näiteks aretusfirma Pioneer töötas 1992. aastal välja GM-sojaoad, lisades sellele brasiilia pähkli geeni, kõrvaldades seeläbi sojaubade aminohappe metioniini loomuliku puuduse. Sellised oad olid mõeldud eelkõige neile inimestele, kelle jaoks sojaoad on põhitoiduaine. Kuid peagi selgus, et Brasiilia pähklid põhjustavad allergiat väikesele osale inimestest. Seetõttu võib selline GM-soja põhjustada ka allergiat.
Ülaltoodud faktid ei vähenda geneetiliste tehnoloogiate eeliseid, kuid näitavad, et iga meetod nõuab asjatundlikku ja hoolikat kasutamist. Seetõttu tahaksin artikli lõpetada sõnadega molekulaargeneetik George Church of Harvardi meditsiinikoolist Bostonis, kes seda usub tegelikult Kõigile tehnoloogiatele tuleks kehtestada moratoorium, kuni nende ohutus on tõestatud: "Väljakutse on tõestada, et tehnoloogia eelised kaaluvad üles riskid." .
Kirjandus
- Molekulaarne kloonimine ehk kuidas sisestada rakku võõrast geneetilist materjali;
- Kazantseva A. Keegi eksib Internetis! M.: KORPUS, 2016. - 376 lk.;. Teadus. 347 , 1301–1301;
- Duchenne'i lihasdüstroofia ravi: rühmavõistlus, meetodite ühtsus;
- Panchin A. Biotehnoloogia summa. M.: CORPUS, 2016. - 432 lk.;
- Elemendid:„Transgeenne puuvill aitas Hiina põllumeestel võita ohtlikku kahjurit”;
- Matt R. Genoom. Ühe liigi autobiograafia 23 peatükis. M.: EKSMO, 2015. - 432 lk.
GMO määratlus
GMOde loomise eesmärgid
GMOde loomise meetodid
GMOde rakendamine
GMO-d – poolt- ja vastuargumendid
Geneetiliselt muundatud organismide eelised
Geneetiliselt muundatud organismide ohud
GMOde laboriuuringud
GM-toidu tarbimise tagajärjed inimeste tervisele
GMO ohutusuuringud
Kuidas on GMOde tootmine ja müük maailmas reguleeritud?
Nimekiri rahvusvahelistest tootjatest, kes kasutavad GMOsid
Geneetiliselt muundatud toidulisandid ja maitsed
Järeldus
Kasutatud kirjanduse loetelu
GMO määratlus
Geneetiliselt muundatud organismid- need on organismid, mille geneetilist materjali (DNA) on muudetud viisil, mis on looduses võimatu. GMO-d võivad sisaldada teiste elusorganismide DNA fragmente.
Geneetiliselt muundatud organismide saamise eesmärk- parandamine kasulikud omadused algne doonororganism (vastupidavus kahjuritele, külmakindlus, tootlikkus, kalorisisaldus ja muud), et vähendada toodete maksumust. Tänu sellele on praegu olemas kartulid, mis sisaldavad Colorado kartulimardika tapva mullabakteri geene, põuakindel nisu, millele on siirdatud skorpioni geen, tomatid lesta geenidega ning sojaoad ja maasikad bakterigeenidega.
Neid taimeliike võib nimetada transgeenseteks (geneetiliselt muundatud), milles teistelt taime- või loomaliikidelt siirdatud geen (või geenid) toimivad edukalt. Seda tehakse selleks, et vastuvõtjataim saaks uusi inimesele mugavaid omadusi, suurendaks resistentsust viiruste, herbitsiidide, kahjurite ja taimehaiguste suhtes. Sellistest geneetiliselt muundatud põllukultuuridest saadud toiduained võivad maitseda paremini, välja näha ja kestavad kauem.
Samuti annavad sellised taimed sageli rikkalikumat ja stabiilsemat saaki kui nende looduslikud taimed.
Geneetiliselt muundatud toode- see on siis, kui ühest laboris isoleeritud organismist pärit geen siirdatakse teise rakku. Siin on näited Ameerika praktikast: et tomatid ja maasikad oleksid külmakindlamad, “implandatakse” neisse põhjamaiste kalade geene; Selleks, et kahjurid maisi ära ei sööks, võib sellele “süstida” väga aktiivset mao mürgist saadud geeni.
Muide, ärge ajage mõisteid segamini " modifitseeritud" ja "geneetiliselt muundatud" Näiteks modifitseeritud tärklisel, mis on enamiku jogurtite, ketšupite ja majoneeside koostises, pole GMO-toodetega mingit pistmist. Modifitseeritud tärklised on tärklised, mida inimesed on oma vajaduste jaoks täiustanud. Seda saab teha kas füüsiliselt (kokkupuude temperatuuri, rõhu, niiskuse, kiirgusega) või keemiliselt. Teisel juhul kasutatakse keemilisi reaktiive, mis on toidu lisaainetena heaks kiidetud Vene Föderatsiooni tervishoiuministeeriumi poolt.
GMOde loomise eesmärgid
Mõned teadlased peavad GMOde arengut kui loomulik areng tegeleb loomade ja taimede valikuga. Teised, vastupidi, peavad geenitehnoloogiat klassikalisest valikust täielikuks kõrvalekaldumiseks, kuna GMO ei ole kunstliku selektsiooni produkt, see tähendab uue organismisordi (tõu) järkjärguline arendamine loodusliku paljunemise teel, vaid tegelikult kunstlikult sünteesitud. laboris uut tüüpi.
Paljudel juhtudel suurendab transgeensete taimede kasutamine oluliselt saaki. Arvatakse, et planeedi elanikkonna praeguse suuruse juures suudavad ainult GMO-d päästa maailma näljaohust, kuna nende abiga geneetiline muundamine Saate tõsta toidu saagikust ja kvaliteeti.
Selle arvamuse vastased usuvad, et millal kaasaegsel tasemel põllumajandustehnoloogia ja põllumajandusliku tootmise mehhaniseerimine juba olemas, saadud klassikalisel viisil, taimesordid ja loomatõud on võimelised tagama planeedi elanikkonnale täielikult kvaliteetse toidu (võimaliku maailma näljaprobleemi põhjustavad eranditult sotsiaalpoliitilised põhjused ja seetõttu ei saa seda lahendada mitte geneetika, vaid poliitiline eliit osariigid
GMOde tüübid
Taimede geenitehnoloogia päritolu peitub 1977. aasta avastuses, et mulla mikroorganismi Agrobacterium tumefaciens saab kasutada vahendina potentsiaalselt kasulike võõrgeenide viimiseks teistesse taimedesse.
Esimesed geneetiliselt muundatud põllukultuuride põldkatsed, mille tulemusel sai viirushaigustele resistentne tomat, viidi läbi 1987. aastal.
1992. aastal hakkas Hiina kasvatama tubakat, mis “ei kartnud” kahjulikke putukaid. 1993. aastal lubati geneetiliselt muundatud tooted poelettidele üle maailma. Kuid modifitseeritud toodete masstootmine algas 1994. aastal, kui USA-sse ilmusid tomatid, mis transportimisel ei riknenud.
Tänapäeval hõivavad GMO-tooted enam kui 80 miljonit hektarit põllumaad ja neid kasvatatakse enam kui 20 riigis üle maailma.
GMO-d ühendavad kolme organismirühma:
geneetiliselt muundatud mikroorganismid (GMM);
geneetiliselt muundatud loomad (GMFA);
Geneetiliselt muundatud taimed (GMP) on kõige levinum rühm.
Tänapäeval on maailmas mitukümmend geneetiliselt muundatud põllukultuuride rida: sojaoad, kartul, mais, suhkrupeet, riis, tomat, raps, nisu, melon, sigur, papaia, suvikõrvits, puuvill, lina ja lutsern. Massiliselt kasvatatakse GM-sojaoad, mis USA-s on juba asendanud tavapärase sojauba, maisi, rapsi ja puuvilla. Transgeensete taimede saak kasvab pidevalt. 1996. aastal oli maailmas transgeensete taimesortide põllukultuuride all 1,7 miljonit hektarit, 2002. aastal ulatus see arv 52,6 miljoni hektarini (sellest USA-s 35,7 miljonit hektarit), 2005. aastal GMO- Põllukultuuri oli juba 91,2 miljonit hektarit. , 2006. aastal - 102 miljonit hektarit.
2006. aastal kasvatati geneetiliselt muundatud kultuure 22 riigis, sealhulgas Argentinas, Austraalias, Kanadas, Hiinas, Saksamaal, Colombias, Indias, Indoneesias, Mehhikos, Lõuna-Aafrika, Hispaania, USA. Maailma peamised GMO-sid sisaldavate toodete tootjad on USA (68%), Argentina (11,8%), Kanada (6%), Hiina (3%). Rohkem kui 30% maailma sojaubadest, üle 16% puuvillast, 11% rapsist (õliseemnetaim) ja 7% maisist toodetakse geenitehnoloogia abil.
Vene Föderatsiooni territooriumil pole ühtegi hektarit, kuhu oleks külvatud transgeene.
GMOde loomise meetodid
GMOde loomise peamised etapid:
1. Isoleeritud geeni saamine.
2. Geeni sisestamine vektorisse kehasse ülekandmiseks.
3. Vektori ülekandmine koos geeniga muudetud organismi.
4. Keharakkude transformatsioon.
5. Geneetiliselt muundatud organismide väljavalimine ja edukalt muundamata organismide kõrvaldamine.
Geenide sünteesi protsess on nüüdseks väga hästi arenenud ja isegi suures osas automatiseeritud. Seal on spetsiaalsed arvutitega varustatud seadmed, mille mällu salvestatakse erinevate nukleotiidjärjestuste sünteesi programmid. Selline seade sünteesib kuni 100-120 lämmastikualuse pikkuseid DNA segmente (oligonukleotiide).
Geeni sisestamiseks vektorisse kasutatakse ensüüme - restriktsiooniensüüme ja ligaase. Restriktsiooniensüüme kasutades saab geeni ja vektori tükkideks lõigata. Ligaaside abil saab selliseid tükke “kokku liimida”, kombineerida erinevas kombinatsioonis, konstrueerida uus geen või sulgeda see vektorisse.
Geenide bakteritesse sisestamise tehnika töötati välja pärast seda, kui Frederick Griffith avastas bakterite transformatsiooni nähtuse. See nähtus põhineb primitiivsel seksuaalprotsessil, millega bakterites kaasneb mittekromosomaalse DNA väikeste fragmentide, plasmiidide vahetus. Plasmiidtehnoloogiad moodustasid aluse kunstlike geenide sisestamiseks bakterirakkudesse. Valmis geeni sisestamiseks taime- ja loomarakkude pärilikku aparaati kasutatakse transfektsiooni protsessi.
Kui ainuraksed organismid või mitmerakulised rakukultuurid alluvad modifitseerimisele, siis selles etapis algab kloonimine ehk nende organismide ja nende järglaste (kloonide) valimine, mis on läbinud modifikatsiooni. Kui ülesandeks on hankida hulkrakse organisme, kasutatakse muudetud genotüübiga rakke taimede vegetatiivseks paljundamiseks või viiakse surrogaatema blastotsüstidesse, kui tegemist on loomadega. Selle tulemusena sünnivad pojad muutunud või muutumatu genotüübiga, mille hulgast valitakse välja ja ristatakse omavahel vaid need, kellel on oodatud muutused.
GMOde rakendamine
GMOde kasutamine teaduslikel eesmärkidel.
Praegu kasutatakse geneetiliselt muundatud organisme laialdaselt fundamentaalsetes ja rakenduslikes valdkondades teaduslikud uuringud. GMOde abil uuritakse teatud haiguste (Alzheimeri tõbi, vähk) arengumustreid, vananemis- ja taastumisprotsesse, haiguste toimimist. närvisüsteem, mitmed teised on lahendamisel praegused probleemid bioloogia ja meditsiin.
GMOde kasutamine meditsiinilistel eesmärkidel.
Geneetiliselt muundatud organisme on rakendusmeditsiinis kasutatud alates 1982. aastast. Tänavu registreeriti ravimina geneetiliselt muundatud bakterite abil toodetud humaaninsuliin.
Käimas on geneetiliselt muundatud taimede loomine, mis toodavad ohtlike nakkuste (katk, HIV) vaktsiinide ja ravimite komponente. Geneetiliselt muundatud safloorist saadud proinsuliin on kliinilistes uuringutes. Transgeensete kitsede piimast pärineval valgul põhinevat tromboosivastast ravimit on edukalt testitud ja heaks kiidetud kasutamiseks.
Kiiresti areneb uus meditsiiniharu – geeniteraapia. See põhineb GMOde loomise põhimõtetel, kuid muutmise objektiks on inimese somaatiliste rakkude genoom. Praegu on geeniteraapia üks peamisi meetodeid teatud haiguste ravimisel. Nii sai juba 1999. aastal geeniteraapiat iga neljas SCID-i (raske kombineeritud immuunpuudulikkus) põdev laps. Lisaks ravis kasutamisele soovitatakse geeniteraapiat kasutada ka vananemisprotsessi pidurdamiseks.
Mis on GMO? Probleemi olulisus GMOde tüübid GMOde klassifikatsioon GMOde klassifikatsioon Ilmumise ajalugu GMOde saamine GMOde loomise eesmärgid Kasutamine Mõju inimesele Mis võib olla oht? Mis võiks olla oht? Arvamused 1) Sotsiaalsest vaatepunktist Sotsiaalsest vaatepunktist 2) Alates teaduslik punkt teaduslikust vaatenurgast Kogemused Uurimismeetodid Järeldused Kasutatud kirjandus
Tänu sellele, et Maa elanike arv on üle kasvanud eelmisel sajandil 1,5 miljardilt 5,5 miljardile inimesele ja 2020. aastaks peaks see kasvama 8 miljardini, on tekkinud tohutu probleem – ebapiisav toit, samuti paljud ravimid nii kallis, et enamik maailma elanikkonnast tugineb traditsioonilistele ravimeetoditele, kasutades igasuguseid taimi.
1. Geneetiliselt muundatud taimed (GMP); 2. Geneetiliselt muundatud loomad (GM); 3. Geneetiliselt muundatud mikroorganismid (GMM) Hetkel on juba loodud: modifitseeritud lehmad, kes on võimelised tootma inimese piima; modifitseeritud lõhe, mis on võimeline kasvama kiiremini ja on suurem kui nende looduslikud sugulased; See on oma mitmekesisuse ja kasutuse poolest suurim rühm. See on väike rühm, peamiselt selle rühma esindajad loodi meditsiini huvides.
Esimesed transgeensed organismid ilmusid 80ndate lõpus. 1983. aastal avastasid teadlased mullabakterit, mis moodustab kasvu puude ja põõsaste tüvedel, uurides, et see kannab enda DNA fragmendi (vektori) taimeraku tuuma, kus see integreerub kromosoomi ja tunneb ära. kui oma. GMOd töötas välja Ameerika keemiakontsern Monsanto.
1. Isoleeritud geeni saamine. 2. Geeni sisestamine vektorisse kehasse ülekandmiseks. 3. Vektori ülekandmine koos geeniga muudetud organismi. 4. Keharakkude transformatsioon. 5. Geneetiliselt muundatud organismide väljavalimine ja nende kõrvaldamine, mida ei õnnestunud modifitseerida.
Mõned teadlased peavad GMO-sid loomade ja taimede valikul loomulikuks arenguks, teised peavad geenitehnoloogiat täielikuks kõrvalekaldumiseks klassikalisest valikust, kuna GMOd pole kunstliku valiku saadus, vaid tegelikult laboris kunstlikult sünteesitud liik. Paljudel juhtudel suurendab transgeensete taimede kasutamine oluliselt saaki. Geneetilise muundamise abil saab parandada ka toidu kvaliteeti. Vastased leiavad, et kaasaegne põllumajandustootmine on suuteline pakkuma elanikkonnale kvaliteetset toitu olemasoleva valikutaseme juures.
Ühest küljest usuvad mõned eksperdid, et simuleeritud geenid on võimelised põhjustama inimese rakkudes geneetilisi mutatsioone. Seetõttu võivad GMOd läbi viia Negatiivne mõju inimese kehal. Miljonid inimesed üle maailma söövad iga päev GMO-sid sisaldavaid toite. Samas jääb endiselt vastuseta küsimus GMOde mõjust inimeste tervisele. Arutelud sel teemal on maailmas käinud juba üle 10 aasta. Geeniteadlased ei saa kindlat järeldust teha. Teisalt tõestab rühm teadlasi, et GMOde abil suudab inimkond kunstlikult kasvatada inimese siseorganeid. Kahtlemata on see inimkonna jaoks siirdamise vallas suur saavutus. siseorganid Need on siiski vaid spekulatsioonid, millel puuduvad tõendid.
Meditsiiniline risk Suurenenud allergeenioht Võimalik toksilisus ja terviseoht Antibiootikumiresistentsus Uus ja ohtlikud viirused Sotsiaalne risk Oht väiketalunike ellujäämisele Valikuvabaduse äravõtmine toodete ostmisel Keskkonnarisk Superkahjurite esilekerkimine Loodusliku tasakaalu rikkumine Transgeenid väljuvad kontrolli alt
Üks arvamus on, et ainult GMOd võivad päästa maailma näljaohust, kuna geneetilise muundamise abil on võimalik tõsta toidu saagikust ja kvaliteeti. Ilma geenitehnoloogiata võib inimkond leida end ummikteest. GMOde võimalikku kahju on selgelt alahinnatud. Kehasse viimise käigus on geenid võimelised nii ennast muteerima kui ka tekitama negatiivne mõju inimkeha genoomi kohta. Selle tulemusena võivad tekkida tundmatud mürgised valgud, mis põhjustavad toksikoosi ja allergiaid. poolt vastu
Tehtud töö käigus saadi teada, mis on GMOd, kuidas ja miks neid saadakse, millised on nende kasutamise positiivsed ja negatiivsed küljed. Uuritud info põhjal kaldun endiselt arvama, et geenitehnoloogia praeguses arengujärgus kujutavad endast ohtu GMO-d, sest pole teada, kuidas käitub teise DNA-sse põimitud geen. Kõrval sotsioloogiline uuring Samuti selgus, et kuigi vaid 28% vastanutest omab GMOde kohta ettekujutust, usub 76% kõigist vastajatest siiski, et GMOde kasutamine on ohtlik. 22 html Ermishin A.P. "GMO. Müüdid ja tegelikkus" (I. Ermakova "Mida me sööme? GMOde mõju inimestele ja kaitsemeetoditele" (html) Chemeris A.V. et al. "Uus vana DNA", - Ufa: Ufimsky Biokeemia ja Geneetika Instituut teaduskeskus RAS, lk. Taylor D., Green N., Stout W. “Bioloogia: 3 köites, 3. köide”, tlk. inglise keelest – toim. 4., – M.: BINOMi teadmiste labor, – 451 lk.
Parim leid selle probleemi lahendamisel oli geenitehnoloogia laialdane kasutamine, mis tagas geneetiliselt muundatud toiduallikate (GMI) loomise. Tänapäeval on teada palju taimesorte, mida on kasutatud geneetiline muundamine suurendada resistentsust herbitsiidide ja putukate suhtes, suurendada õlisust, suhkrusisaldust, raua- ja kaltsiumisisaldust, suurendada lenduvust ja vähendada küpsemiskiirust.
GMOd on transgeensed organismid, mille pärandmaterjali on geenitehnoloogia abil muudetud, et anda neile soovitud omadused.
Vaatamata geenitehnoloogia tohutule potentsiaalile ja selle juba reaalsetele saavutustele, ei tajuta maailmas geneetiliselt muundatud toiduainete kasutamist üheselt. Meedias ilmuvad regulaarselt artikleid ja teateid mutanttoodete kohta, kuid tarbija ei tunne end mugavalt täielik esitlus probleemist, pigem hakkab valdama hirmutunne teadmatuse ja arusaamatuse ees.
Kuid biotehnoloogia pooldajad eelistavad viidata oma tegevuse üllastele stiimulitele. Tänapäeval on GMOd kõige odavam ja majanduslikult ohutum (nagu nad usuvad) tootmismeetod. toiduained. Uued tehnoloogiad aitavad lahendada toidupuuduse probleemi, vastasel juhul ei jää maailma elanikkond ellu. Täna on meid juba 6 miljardit ja 2020. aastal. WHO hinnangul on neid 7 miljardit.Maailmas on 800 miljonit nälga inimest ja iga päev sureb nälga 20 000 inimest. Viimase 20 aasta jooksul oleme kaotanud üle 15% mullakihist ning suurem osa haritavast mullast on juba seotud põllumajandustootmisega. Samal ajal puudub inimkonnal valk, selle globaalne defitsiit on 35–40 miljonit tonni aastas ja suureneb aastas 2–3%.
Üks loodud lahendustest globaalne probleem– geenitehnoloogia, mille õnnestumised avavad põhimõtteliselt uued võimalused tootmise tootlikkuse tõstmiseks ja majanduslike kahjude vähendamiseks.
Teisest küljest on paljud inimesed GMOde vastu. keskkonnaorganisatsioonid, ühendus “Arstid ja teadlased GMP vastu”, sari usuorganisatsioonid, põllumajandusväetiste ja kahjuritõrjevahendite tootjad.
Biotehnoloogia on suhteliselt noor rakendusbioloogia valdkond, mis uurib rakendusvõimalusi ja töötab välja konkreetseid soovitusi bioloogiliste objektide, vahendite ja protsesside kasutamiseks. praktiline tegevus, st. terviklikkuse kasvatamisel põhinevate praktiliselt väärtuslike ainete saamise meetodite ja skeemide väljatöötamine üherakulised organismid ja vabalt elavad rakud, mitmerakulised organismid (taimed ja loomad).
Ajalooliselt tekkis biotehnoloogia traditsioonilise biomeditsiini tootmise baasil (
Tegelikult on mutatsioonide kasutamine, s.o. inimesed hakkasid selektsiooniga tegelema ammu enne Darwinit ja Mendelit. 20. sajandi teisel poolel hakati selektsiooni materjali ette valmistama kunstlikult, genereerides spetsiifiliselt mutatsioone, eksponeerides neid kiirguse või kolhitsiiniga ning valides välja juhuslikult ilmnevad positiivsed tunnused.
20. sajandi 60–70ndatel töötati välja peamised geenitehnoloogia meetodid - tööstused. molekulaarbioloogia, mille põhiülesanne on in vitro (väljaspool elusorganismi) uute funktsionaalselt aktiivsete konstrueerimine geneetilised struktuurid(rekombinantne DNA) ja uute omadustega organismide loomine.
Geenitehnoloogia peale selle teoreetilised probleemid– genoomi struktuurse ja funktsionaalse korralduse uurimine mitmesugused organismid– lahendab palju praktilisi probleeme. Nii saadi inimese bioloogiliselt aktiivseid valke tootvad bakteripärmi tüved ja loomarakukultuurid. Ja transgeensed loomad ja taimed, mis sisaldavad ja toodavad võõrast geneetiline teave.
1983. aastal Teadlased, uurides mullabakterit, mis moodustab puude ja põõsaste tüvedel kasvu, avastasid, et see kannab enda DNA fragmendi taimeraku tuuma, kus see integreerub kromosoomi ja tunnistatakse omaks. Selle avastuse hetkest algas taimede geenitehnoloogia ajalugu. Esimesena saadi geenide kunstliku manipuleerimise tulemusena kahjuritele puutumatu tubakas, seejärel geneetiliselt muundatud tomat (1994. aastal firmalt Monsanto), seejärel mais, sojaoad, rapsiseemned, kurk, kartul, peet, õun ja palju muud.
Nüüd, et isoleerida ja koondada geenid üheks konstruktsiooniks, kandke need soovitud organismi - juure
Üldiselt on transgeensete toodete probleem kogu maailmas endiselt väga terav ja arutelud GMOde üle ei vaibu veel pikka aega, sest nende kasutamise eelised on ilmsed, kuid nende tegevuse pikaajalised tagajärjed nii keskkonnale kui ka inimeste tervisele on vähem selged.
Kemerovo Riiklik Meditsiiniakadeemia
Üldhügieeni osakond
Teema kokkuvõte:
"Geneetiliselt muundatud organismid (GMO)"
Lõpetatud:
Lescheva E.S., 403 gr,
Kostrova A.V., 403 gr.
Kemerovo, 2012
Sissejuhatus
Mis on GMO (loomise ajalugu, eesmärgid ja meetodid)
GMOde tüübid ja nende kasutamine
Venemaa poliitika GMOde suhtes
GMO plussid
GMOde oht
GMOde kasutamise tagajärjed
Järeldus
Bibliograafia
Sissejuhatus
Maa elanike arv kasvab pidevalt, mistõttu tekib suur probleem toidutootmise suurendamisel, ravimite täiustamisel ja üldse meditsiinil. Ja sellega seoses kogeb maailm sotsiaalset stagnatsiooni, mis muutub üha pakilisemaks. Arvatakse, et planeedi elanikkonna praeguse suuruse juures suudavad ainult GMOd päästa maailma näljaohu eest, kuna geneetilise muundamise abil on võimalik tõsta toidu saagikust ja kvaliteeti.
Geneetiliselt muundatud toodete loomine on praegu kõige olulisem ja kõige vastuolulisem ülesanne.
Mis on GMO?
Geneetiliselt muundatud organism (GMO) on organism, mille genotüüpi on geenitehnoloogia meetodeid kasutades sihipäraselt kunstlikult muudetud. Seda määratlust saab rakendada taimede, loomade ja mikroorganismide puhul. Geneetilised muutused tehakse tavaliselt teaduslikel või majanduslikel eesmärkidel.
GMOde loomise ajalugu
Esimesed transgeensed tooted töötas USA-s välja endine sõjakeemiaettevõte Monsanto juba 80ndatel.
Monsanto Company (Monsanto)- rahvusvaheline ettevõte, taimebiotehnoloogia maailmas liider. Peamised tooted on geneetiliselt muundatud maisi, sojaoa, puuvilla seemned, aga ka maailmas levinuim herbitsiid Roundup. John Francis Quiney poolt 1901. aastal puhtalt keemiaettevõttena asutatud Monsanto on sellest ajast peale arenenud kõrgtehnoloogiale spetsialiseerunud kontserniks. Põllumajandus. Selle ümberkujundamise võtmehetk saabus 1996. aastal, kui Monsanto tõi samal ajal turule esimesed geneetiliselt muundatud põllukultuurid: uue Roundup Ready omadusega transgeensed sojaoad ja putukakindla Ballgardi puuvilla. Nende ja järgnevate sarnaste toodete tohutu edu USA põllumajandusturul julgustas ettevõtet suunama oma tähelepanu traditsiooniliselt keemialt ja farmakokeemialt uute seemnesortide tootmisele. 2005. aasta märtsis omandas Monsanto suurima seemnefirma Semini, mis on spetsialiseerunud köögivilja- ja puuviljaseemnete tootmisele.
Kõige rohkem külvatakse neid alasid USA-s, Kanadas, Brasiilias, Argentinas ja Hiinas. Pealegi kuulub 96% kõigist GMO põllukultuuridest Ameerika Ühendriikidele. Kokku on maailmas tootmiseks heaks kiidetud üle 140 liini geneetiliselt muundatud taimi.
GMOde loomise eesmärgid
ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsioon peab geenitehnoloogia meetodite kasutamist taimede või muude organismide transgeensete sortide loomiseks põllumajandusliku biotehnoloogia lahutamatuks osaks. Kasulike tunnuste eest vastutavate geenide otseülekanne on loomade ja taimede valikuga seotud töö loomulik areng, mis on avardanud aretajate võimet kontrollida uute sortide loomise protsessi ja laiendada oma võimalusi, eriti kasulike tunnuste ülekandmisel. mitteristuvate liikide vahel.
GMOde loomise meetodid
GMOde loomise peamised etapid:
1. Isoleeritud geeni saamine.
2. Geeni sisestamine vektorisse kehasse ülekandmiseks.
3. Vektori ülekandmine koos geeniga muudetud organismi.
4. Keharakkude transformatsioon.
5. Geneetiliselt muundatud organismide väljavalimine ja edukalt muundamata organismide kõrvaldamine.
Geenide sünteesi protsess on nüüdseks väga hästi arenenud ja isegi suures osas automatiseeritud. Seal on spetsiaalsed arvutitega varustatud seadmed, mille mällu salvestatakse erinevate nukleotiidjärjestuste sünteesi programmid.
Geeni sisestamiseks vektorisse kasutatakse ensüüme - restriktsiooniensüüme ja ligaase. Restriktsiooniensüüme kasutades saab geeni ja vektori tükkideks lõigata. Ligaaside abil saab selliseid tükke “kokku liimida”, kombineerida erinevas kombinatsioonis, konstrueerida uus geen või sulgeda see vektorisse.
Kui ainuraksed organismid või mitmerakulised rakukultuurid alluvad modifitseerimisele, siis selles etapis algab kloonimine ehk nende organismide ja nende järglaste (kloonide) valimine, mis on läbinud modifikatsiooni. Kui ülesandeks on hankida hulkrakse organisme, kasutatakse muudetud genotüübiga rakke taimede vegetatiivseks paljundamiseks või viiakse surrogaatema blastotsüstidesse, kui tegemist on loomadega. Selle tulemusena sünnivad pojad muutunud või muutumatu genotüübiga, mille hulgast valitakse välja ja ristatakse omavahel vaid need, kellel on oodatud muutused.