Cea mai bună descoperire în rezolvarea acestei probleme a fost utilizarea pe scară largă a ingineriei genetice, care a asigurat crearea surselor de alimente modificate genetic (GMI). Până în prezent, sunt cunoscute multe soiuri de plante care au suferit modificări genetice pentru a crește rezistența la erbicide și insecte, pentru a crește uleiul, conținutul de zahăr, conținutul de fier și calciu, pentru a crește volatilitatea și pentru a reduce ratele de coacere.
OMG-urile sunt organisme transgenice, al căror material ereditar este modificat prin inginerie genetică pentru a le conferi proprietățile dorite.
Conflictul dintre susținătorii și oponenții OMG-urilor
În ciuda potențialului uriaș al ingineriei genetice și a realizărilor sale deja reale, utilizarea produselor alimentare modificate genetic nu este percepută fără ambiguitate în lume. Articole și rapoarte despre produse mutanteîn același timp, consumatorul nu dezvoltă o imagine completă a problemei, mai degrabă începe să predomine un sentiment de frică de ignoranță și neînțelegere.Există două părți opuse. Unul dintre ei este reprezentat de o serie de oameni de știință și corporații transnaționale (TNC) - producători de GMF, care își au birourile în multe țări și sponsorizează laboratoare scumpe care primesc super profituri comerciale, activând în cele mai importante domenii ale vieții umane: alimentația, farmacologie și agricultură. GMP este o afacere mare și promițătoare. În lume, peste 60 de milioane de hectare sunt ocupate de culturi transgenice: 66% dintre ele în SUA, 22% în Argentina. Astăzi, 63% din boabele de soia, 24% din porumb, 64% din bumbac sunt transgenice. Testele de laborator au arătat că aproximativ 60-75% din toate produsele alimentare importate de Federația Rusă conțin componente OMG. Prognoze pentru 2005 piața mondială a produselor transgenice va ajunge la 8 miliarde de dolari, iar până în 2010 - 25 de miliarde de dolari.
Dar susținătorii bioingineriei preferă să citeze stimulente nobile pentru activitățile lor. Până în prezent, OMG-urile sunt cea mai ieftină și mai sigură din punct de vedere economic (în opinia lor) modalitate de a produce alimente.. Noile tehnologii vor rezolva problema penuriei de alimente, altfel populația Pământului nu va supraviețui. Astăzi suntem deja 6 miliarde, iar în 2020. OMS estimează că vor fi 7 miliarde.În lume sunt 800 de milioane de foame și 20.000 de oameni mor de foame în fiecare zi. În ultimii 20 de ani, am pierdut mai mult de 15% din stratul de sol, iar majoritatea solurilor cultivabile sunt deja implicate în producția agricolă. În același timp, umanității îi lipsesc proteinele, deficitul său global este de 35-40 de milioane de tone/an și crește anual cu 2-3%.
Una dintre soluțiile la problema globală emergentă este ingineria genetică, ale cărei succese deschid oportunități fundamental noi pentru creșterea productivității producției și reducerea pierderilor economice.
Pe de altă parte, numeroase organizații de mediu se opun OMG-urilor., Asociația „Medici și Oameni de Știință Împotriva GMF”, o serie de organizații religioase, producători de îngrășăminte agricole și produse de combatere a dăunătorilor.
Dezvoltarea biotehnologiei și ingineriei genetice
Biotehnologia este un domeniu relativ tânăr al biologiei aplicate, care studiază posibilitățile de aplicare și elaborează recomandări specifice pentru utilizarea obiectelor, instrumentelor și proceselor biologice în activități practice, i.e. elaborarea de metode și scheme de obținere a unor substanțe practic valoroase bazate pe cultivarea organismelor unicelulare întregi și a celulelor libere, a organismelor pluricelulare (plante și animale).Din punct de vedere istoric, biotehnologia a luat naștere pe baza industriilor biomedicale tradiționale (coacerea, vinificația, fabricarea berii, obținerea de produse lactate fermentate, oțet alimentar). O dezvoltare deosebit de rapidă a biotehnologiei este asociată cu epoca antibioticelor, care a început în anii 1940 și 1950. Următoarea etapă în dezvoltare datează din anii 60. – producerea de drojdie furajeră și aminoacizi. Biotehnologia a primit un nou impuls la începutul anilor 1970. datorită apariției unei astfel de ramuri precum ingineria genetică. Realizările în acest domeniu nu numai că au extins spectrul industriei microbiologice, dar au schimbat radical însăși metodologia de căutare și selecție a producătorilor de microbi. Primul produs modificat genetic a fost insulina umană produsă de bacteriile E. coli, precum și fabricarea de medicamente, vitamine, enzime și vaccinuri. În același timp, ingineria celulară se dezvoltă viguros. Producătorul microbian este completat cu o nouă sursă de substanțe utile - o cultură de celule și țesuturi izolate de plante și animale. Pe această bază sunt dezvoltate metode fundamental noi de selecție a eucariotelor. Un succes deosebit de mare a fost obținut în domeniul micropropagarii plantelor și în obținerea de plante cu proprietăți noi.
De fapt, utilizarea mutațiilor, i.e. selecție, oamenii au început să se angajeze cu mult înainte de Darwin și Mendel. În a doua jumătate a secolului al XX-lea, materialul pentru selecție a început să fie pregătit artificial, generând mutații intenționat, expunerea la radiații sau colchicină, iar selectarea aleatorie a apărut trăsături pozitive.
În anii 60-70 ai secolului XX, au fost dezvoltate principalele metode de inginerie genetică - o ramură a biologiei moleculare, a cărei sarcină principală este de a construi in vitro (în afara unui organism viu) noi structuri genetice active funcțional (ADN recombinant). și creează organisme cu proprietăți noi.
Ingineria genetică, pe lângă problemele teoretice - studiul organizării structurale și funcționale a genomului diferitelor organisme - rezolvă multe probleme practice. Astfel s-au obţinut tulpini de drojdii bacteriene, culturi de celule animale producătoare de proteine umane active biologic. Și animale și plante transgenice care conțin și produc informații genetice extraterestre.
În 1983 oamenii de știință, studiind o bacterie din sol care formează creșteri pe trunchiurile copacilor și arbuștilor, au descoperit că aceasta transferă un fragment din propriul său ADN în nucleul unei celule vegetale, unde se integrează în cromozom și este recunoscută ca fiind proprie. Din momentul acestei descoperiri a început istoria ingineriei genetice a plantelor. Primul, ca urmare a manipulărilor artificiale cu gene, s-a dovedit a fi tutun, invulnerabil la dăunători, apoi o roșie modificată genetic (în 1994 de către Monsanto), apoi porumb, soia, rapiță, castraveți, cartofi, sfeclă, mere și multe altele. Mai Mult.
Acum, izolarea și asamblarea genelor într-un singur construct, transferul lor către organismul dorit este o muncă de rutină. Aceasta este aceeași selecție, doar mai progresivă și mai multe bijuterii. Oamenii de știință au învățat cum să facă gena să funcționeze în organele și țesuturile potrivite (rădăcini, tuberculi, frunze, boabe) și la momentul potrivit (la lumina zilei); iar un nou soi transgenic poate fi obținut în 4-5 ani, în timp ce se reproduce un nou soi de plante prin metoda clasică (schimbarea unui grup larg de gene folosind încrucișarea, radiația sau substanțele chimice, sperând combinații aleatorii de trăsături la urmași și selectând plantele). cu proprietățile potrivite) durează mai mult de 10 ani.
În general, problema produselor transgenice în întreaga lume rămâne foarte acută și discuțiile în jurul OMG-urilor nu vor înceta mult timp, deoarece avantajul utilizării lor este evident, iar consecințele pe termen lung ale acțiunii lor, atât asupra mediului, cât și asupra sănătății umane, sunt mai puțin clare.
Produs prin inginerie genetică. Obținerea de organisme modificate genetic (OMG) este asociată cu „înglobarea” unei gene străine în ADN-ul altor plante sau animale (transportul genei, adică transgenizarea) pentru a modifica proprietățile sau parametrii acestora din urmă. Ca urmare a unei astfel de modificări, are loc introducerea artificială de noi gene în genomul organismului.
Primul produs MG a fost obținut în 1972, când omul de știință de la Universitatea Stanford, Paul Berg, a combinat două gene izolate din organisme diferite într-un singur întreg și a creat un hibrid care nu apare în natură.
Primul microorganism MG, E. coli cu o genă umană care codifică sinteza insulinei, sa născut în 1973. Din cauza impredictibilității rezultatelor, oamenii de știință Stanley Cohen și Herbert Boyer, care au realizat această invenție, au făcut apel la comunitatea științifică mondială să suspende cercetările în domeniul ingineriei genetice, scriind o scrisoare revistei Science; printre altele, însuși Paul Berg a semnat-o.
În februarie 1975, la o conferință de la Asilomar (California), experți de frunte în domeniul ingineriei genetice au decis să rupă moratoriul și să continue cercetările cu respectarea regulilor special elaborate.
A fost nevoie de șapte ani pentru a dezvolta metoda de producție industrială a insulinei microbio-umane și pentru a o testa cu o predilecție deosebită: abia în 1980 compania americană Genentech a început să vândă noul medicament.
Geneticienii germani de la Institutul de Știință a Plantelor din Köln au dezvoltat tutun MG în 1983, care este rezistent la insectele dăunătoare. Cinci ani mai târziu, în 1988, a fost plantat pentru prima dată în istorie porumb modificat genetic. După aceea, dezvoltarea a început într-un ritm foarte rapid. În 1992, în China a început cultivarea tutunului transgenic.
În 1994, compania americană Monsanto a introdus prima sa dezvoltare a ingineriei genetice - o roșie numită Flavr Savr, care putea fi păstrată într-o cameră răcoroasă luni de zile în stare semicoaptă, dar de îndată ce fructele erau calde, s-au întors imediat. roșu. Roșiile modificate au primit astfel de proprietăți datorită combinării cu genele căptușei. Oamenii de știință au încrucișat apoi boabele de soia cu genele unor bacterii, iar această cultură a devenit rezistentă la erbicide, care sunt folosite pentru a trata câmpurile de dăunători.
Producătorii au început să stabilească sarcini foarte diferite pentru oamenii de știință. Cineva a vrut ca bananele să nu devină negre pe toată durata de valabilitate, alții au cerut ca toate merele și căpșunile să aibă aceeași dimensiune și să nu se strice timp de șase luni. În Israel, de exemplu, au scos chiar și roșii în formă de cub pentru a le împacheta mai ușor.
Ulterior, aproximativ o mie de culturi modificate genetic au fost crescute în lume, dar doar 100 dintre ele sunt permise pentru producția industrială. Cele mai comune sunt roșiile, soia, porumbul, orezul, grâul, alunele, cartofii.
Astăzi nu există o legislație unică privind utilizarea produselor modificate genetic nici în SUA, nici în Europa, prin urmare nu există date exacte cu privire la cifra de afaceri a unor astfel de mărfuri. Piața OMG-urilor nu s-a format încă pe deplin. În unele țări, aceste produse sunt complet interzise, în altele - parțial, iar în a treia, sunt în general permise.
În 2008, suprafața cu culturi modificate genetic a depășit 114,2 milioane de hectare. Culturile modificate genetic sunt cultivate de aproximativ 10 milioane de fermieri din 21 de țări din întreaga lume. Statele Unite sunt lider în producția de culturi modificate genetic, urmate de Argentina, Brazilia, China și India. În Europa, culturile modificate genetic sunt tratate cu prudență, iar în Rusia este complet interzisă plantarea de plante modificate genetic, dar în unele regiuni această interdicție este ocolită - există culturi de grâu modificat genetic în Kuban, Stavropol și Altai.
Pentru prima dată, comunitatea mondială s-a gândit serios la oportunitatea utilizării OMG-urilor în 2000. Oamenii de știință au vorbit cu voce tare despre posibilul impact negativ al unor astfel de produse asupra sănătății umane.
Tehnologia de obținere a OMG-urilor este relativ simplă. Așa-numitele „gene țintă” sunt introduse în genomul organismului final prin metode speciale - de fapt, acele caracteristici care trebuie grefate într-un organism din altul. După aceea, se desfășoară mai multe etape de selecție în condiții diferite și se selectează cel mai viabil OMG, care, în același timp, va produce substanțele necesare, de a căror producție este responsabil genomul alterat.
După aceea, OMG-ul rezultat este supus unui test cuprinzător pentru posibila toxicitate și alergenitate, iar OMG-ul (și produsele OMG) este gata de vânzare.
În ciuda caracterului inofensiv al OMG-urilor, tehnologia conține mai multe probleme. Una dintre principalele preocupări ale specialiștilor și ale comunității de mediu în legătură cu utilizarea OMG-urilor în agricultură este riscul distrugerii ecosistemelor naturale.
Printre consecințele asupra mediului ale utilizării OMG-urilor, sunt cele mai probabile următoarele: manifestarea unor noi proprietăți imprevizibile ale unui organism transgenic datorită acțiunii multiple a genelor străine introduse în acesta; riscuri de modificări întârziate ale proprietăților (după câteva generații) asociate cu adaptarea unei noi gene și cu manifestarea atât a noilor proprietăți OMG, cât și a modificărilor celor deja declarate; apariția unor organisme mutante neplanificate (de exemplu buruieni) cu proprietăți imprevizibile; deteriorarea insectelor nețintă și a altor organisme vii; apariția rezistenței la toxinele transgenice la insecte, bacterii, ciuperci și alte organisme care se hrănesc cu plante modificate genetic; influența asupra selecției naturale etc.
O altă problemă provine din lipsa de cunoaștere a efectelor culturilor modificate genetic asupra organismului uman. Oamenii de știință identifică următoarele riscuri principale ale consumului de alimente modificate genetic: suprimarea imunității, posibilitatea unor tulburări acute ale organismului, cum ar fi reacții alergice și tulburări metabolice, ca urmare a acțiunii directe a proteinelor transgenice. Impactul noilor proteine care sunt produse de genele introduse în OMG-uri este necunoscut. Persoana nu le-a consumat niciodată până acum și, prin urmare, nu este clar dacă sunt alergeni. În plus, există dovezi științifice că, în special, toxina Bt, care este produsă de multe soiuri de porumb transgenic, cartofi, sfeclă etc., este distrusă în sistemul digestiv mai lent decât era de așteptat, ceea ce înseamnă că poate fi un potențial alergen.
De asemenea, poate apărea rezistența microflorei intestinale umane la antibiotice, deoarece genele marker de rezistență la antibiotice sunt încă folosite în producția de OMG-uri, care pot trece în microflora intestinală umană.
Printre pericolele posibile se mai mentioneaza toxicitatea si carcinogenitatea OMG-urilor (capacitatea de a provoca si promova dezvoltarea neoplasmelor maligne).
Totodată, în 2005, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a publicat un raport, a cărui concluzie principală poate fi formulată astfel: utilizarea plantelor modificate genetic în alimente este absolut sigură.
În încercarea de a se proteja de culturile modificate genetic, multe țări au introdus etichetarea produselor cu OMG. Există diferite abordări pentru etichetarea produselor cu OMG-uri în întreaga lume. Deci, în SUA, Canada, Argentina, aceste produse nu sunt etichetate, în țările CEE se adoptă un prag de 0,9%, în Japonia și Australia - 5%.
În Rusia, prima comisie interdepartamentală pentru problemele activităților de inginerie genetică a fost înființată în 1993. La 12 decembrie 2007, în Federația Rusă au intrat în vigoare modificări la Legea federală „Cu privire la protecția drepturilor consumatorilor” privind etichetarea obligatorie a produselor alimentare care conțin organisme modificate genetic, conform cărora consumatorul are dreptul de a primi și informații fiabile despre compoziția produselor alimentare. Legea îi obligă pe toți producătorii să informeze consumatorii despre conținutul de OMG-uri din produs, dacă ponderea acestuia este mai mare de 0,9%.
Începând cu 1 aprilie 2008, în Rusia a fost introdusă o nouă etichetare a produselor alimentare care conțin microorganisme modificate genetic (GMM). Conform deciziei medicului șef sanitar al Rusiei, Gennady Onishchenko, GMM-urile ar trebui împărțite în vii și nevii. Deci, pe etichetele produselor care conțin MMG-uri vii trebuie scris: „Produsul conține microorganisme vii modificate genetic”. Și pe etichetele produselor cu MMG-uri neviabile - „Produsul a fost obținut folosind microorganisme modificate genetic”. Pragul pentru conținutul de HMM rămâne la același nivel - 0,9%.
Documentul prevede înregistrarea de stat obligatorie la Rospotrebnadzor a produselor cu MMG de origine vegetală, fabricate în Rusia și, de asemenea, importate în Federația Rusă pentru prima dată. Produsele vor fi înregistrate numai dacă trec de o evaluare biomedicală a siguranței lor.
În cazul încălcării regulilor de etichetare a mărfurilor în conformitate cu articolele 14.8 din Codul de infracțiuni administrative al Federației Ruse (CAO RF), încălcarea dreptului consumatorului de a primi informațiile necesare și de încredere despre bunuri (lucrare, serviciu) vânzarea implică impunerea unei amenzi administrative pentru funcționari în valoare de cinci sute până la o mie de ruble; pentru persoanele juridice - de la cinci mii la zece mii de ruble.
Materialul a fost pregătit pe baza informațiilor din surse deschise
Începutul tuturor a fost pus de un bărbat născut la 30 iunie 1926. Așadar, fă cunoștință: Paul Berg.
Paul Naim Berg. Născut la 30 iunie 1926 în Brooklyn (New York), SUA. Câștigător al Premiului Nobel pentru Chimie în 1980 (1/2 din premiu, 1/4 fiecare a fost acordat lui Walter Gilbert și Frederick Sanger pentru crearea unei metode de secvențiere a ADN-ului).
În 1926, două evenimente semnificative au avut loc în istoria biologiei și a biochimiei. Al doilea, mai puțin important (poate!) este nașterea eroului nostru, unul dintre cei trei fii ai producătorului de îmbrăcăminte Harry Berg și ai gospodinei Sarah Broadsky. Primul eveniment a fost probabil chiar mai important decât nașterea părintelui ingineriei genetice. În vârstă de 36 de ani, microbiologul american din Michigan Paul Henry de Kruy (uneori îl spuneam „de Cruyff” și chiar „de Kruyf”) a scris o carte care a devenit, poate, primul bestseller în domeniul științei populare.
Chiar și în URSS/Rusia, această carte a trecut probabil prin cel puțin o duzină de ediții (Fig. 1). Și este și astăzi popular. Din anii 1920 și până astăzi, „vânătorii de microbi” ai lui Cruy aduc din ce în ce mai mulți oameni noi în știință: cel puțin cunosc biochimiști mai tineri decât mine care au citit această carte cu fascinație în copilărie și acum publică articole minunate în Nature.
Una dintre numeroasele ediții în limba rusă ale „Vânătorilor de microbe” de P. de Kruy (URSS, editura „Tânăra Garda”, 1957) Eroul nostru din copilărie a citit și un bestseller relativ recent. Deci soarta lui a fost predeterminată imediat - microbi, viruși, biochimia lor.
Dar mai întâi a fost necesar să parcurgem calea standard - școală și universitate. Berg a absolvit Școala Abraham Lincoln în ianuarie 1943. Până atunci, Statele Unite au participat deja la al Doilea Război Mondial și, de îndată ce a împlinit 17 ani (iunie 1943), Berg s-a alăturat Marinei. Trebuia să devină un pilot de transport, iar acest lucru trebuia învățat. Pentru a nu pierde timpul într-o simplă așteptare, Berg a intrat în Penn State (Pennsylvania State University). Adevărat, Paul nu a devenit niciodată pilot: programul a fost redus și a trebuit să servească exact în specialitatea opusă - pe un submarin. În 1946, Berg a fost externat și deja în 1948 a devenit licențiat la universitatea sa, iar în 1952 își aștepta doctoratul în biochimie la Case Western Reserve University. În disertația sa, el a arătat rolul acidului folic și al vitaminei B12 în sinteza metioninei.
De atunci (cum s-a întâmplat) Berg a lucrat doar cu cei mai buni. De exemplu, în 1954, Berg s-a mutat la departamentul de microbiologie a Școlii de Medicină a Universității din Washington (WUSM), unde a început să lucreze cu Arthur Kornberg, prima persoană care a sintetizat ADN-ul și laureatul Nobel din 1959 pentru această realizare (Fig. 2).
Arthur Kornberg (1918-2007). Câștigător al Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1959. În laboratorul lui Kornberg (deja la Stanford, unde Kornberg și echipa sa au plecat în 1959), Berg studiază mecanismul prin care aminoacizii sunt asamblați în proteine. De fapt, Berg a fost cel care a stabilit modul în care acizii ribonucleici de transport (ARNt) transportă aminoacizii la locul sintezei proteinelor.
Pe la mijlocul anilor 1960, modul în care genele funcționează în celule devine din ce în ce mai clar. În primul rând, datorită bacteriofagelor, care își pot integra ADN-ul în genomul bacterian. Ca întotdeauna, principalele descoperiri au fost făcute pe „șoarecele de laborator” al microbiologilor - Escherichia coli E. coli - și bacteriofagul lambda care îl infectează. Virușii au fost folosiți pentru a analiza activitatea genelor, în același timp, biochimiștii și geneticienii au învățat cum să manipuleze genele cu ajutorul virușilor. Berg a vrut cu adevărat să facă același lucru cu genele organismelor multicelulare.
În 1967, Berg și-a luat un an de concediu de la Stanford. Totuși, „vacanța” în cazul lui nu a însemnat absența muncii. A mers la Institutul Solkovsky (a nu se confunda cu Skolkovo!!!) la un alt viitor laureat al Nobel - Renato Dulbecco (Fig. 3). Dulbecco a descoperit recent poliomavirusul care provoacă tumori la șoareci. Scopul principal al lui Berg era să stăpânească munca cu culturile celulare, dar era interesat de virusul ADN.
Renato Dulbecco (1914-2012). Câștigător al Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1975. Când Berg s-a întors la Stanford, și-a continuat experimentele cu poliomavirusuri, folosind poliomavirusul SV40 (Figura 4). Berg și-a dat seama că SV40 ar putea fi folosit ca vector pentru a introduce alte informații genetice într-o celulă normală. Și a plănuit un experiment foarte elegant, în sensul bun, care a devenit începutul întregii inginerie genetică.
Fotografii electronice ale virionilor poliomavirusului SV40 și ale ADN-ului acestuia. Ilustrație din prelegerea lui Paul Berg pentru Nobel În condiții normale, SV40 nu interacționează cu E. coli. Prin urmare, Berg a folosit un set de enzime izolate de Kornberg pentru a tăia ADN-ul SV40 și al bacteriofagului lambda și apoi „asambla” himeric sau, după cum se spune, ADN-ul recombinant din bucăți. Ca rezultat, a fost obținută o plasmidă - o moleculă circulară constând din ADN-ul virusului SV40 și ADN-ul bacteriofagului lambda cu operonul de galactoză „împrumutat” de la E. coli (secvența de gene care codifică metabolismul galactozei) (Fig. 5).
Schema experimentului lui Berg. Ilustrație din prelegerea lui Paul Berg pentru Nobel De ce este bine să scrii despre laureații Nobel din ultimii 30 de ani? În primul rând, mulți dintre ei sunt încă în viață și astăzi. Și în al doilea rând, puteți găsi cu ușurință un videoclip în care ei înșiși vorbesc despre munca lor.
Să-l ascultăm pe Berg însuși:
Succesul a venit în 1972, iar odată cu succesul a venit și frica. Ei bine, nu vă speriați - o precauție normală și corectă: atunci se cunoștea oncogenitatea virusurilor (din lucrările lui Dulbecco în special), iar poliomavirusul SV40 era capabil să provoace cancer la unele animale. Prin urmare, s-a gândit Berg - și dacă virușii artificiali vor da naștere la noi bacterii oncogene?
În 1974, a scris o scrisoare către reviste științifice importante (Nature, Science și altele) în care a cerut un moratoriu de un an asupra operațiunilor cu ADN recombinant. Și a început să pregătească o conferință pentru a discuta potențialul pericol. În 1975, celebra conferință Asilomar ADN recombinant a avut loc în California. Cu toate acestea, a devenit rapid clar că pericolul a fost exagerat - iar lucrul cu ADN recombinant a fost continuat.
A început era ingineriei genetice, iar cinci ani mai târziu, în 1980, Berg a primit Premiul Nobel pentru Chimie. Eroul nostru a primit jumătate din premiu, a doua parte a fost împărțită între ei de personalități nu mai puțin legendare - Walter Gilbert (care a început în general în fizica particulelor elementare și a lucrat pentru Abdus Salam) și Frederick Sanger (a primit deja substanța chimică "Nobel" în 1958). pentru descifrarea structurii insulinei). Acești doi au creat o metodă pentru stabilirea structurii primare a ADN-ului - secvențierea. Berg a primit dreptul de a vorbi la Banchetul Nobel de la toți trei. În discursul său, Berg a citat metafora acum clasică a unui alt laureat al Premiului Nobel, Peter Brian Medawar: „Dacă ne imaginăm dezvoltarea organismelor vii comprimată într-un an de timp cosmic, atunci dezvoltarea omului a durat doar o zi. Doar în ultimele 10-15 minute viața noastră durează, deloc îndoielnică. Suntem încă începători și putem spera să ne îmbunătățim. A ridiculiza speranța progresului este prostia supremă, ultimul cuvânt al sărăciei spiritului și al ticăloșiei minții.
Într-un interviu pe site-ul web al Comitetului Nobel, Berg spune: „Nu este în întregime corect să mă numim părintele ingineriei genetice. Am făcut doar primul pas spre asta.”
- 120,21 KbAgenția Federală pentru Educație a Federației Ruse
Universitatea Tehnică de Stat Vologda
Departamentul de Geoecologie și Inginerie Geologie
Rezumat pe tema: Producția de OMG: istorie și perspective de dezvoltare.
Completat: art. gr. FEG-41
Petrunicheva S.V.
Verificat de: Nogina Zh.V.
Vologda
2010
Introducere ............................................................. .............................................................. ............. ............. ...3
- OMG-urile și tipurile sale……………………………………………………………………………….. 4
- O scurtă istorie a OMG-urilor ................................................ . .......... ................................. .5
- Direcții și sarcini de creare a OMG-urilor ................................................ .............. ............ .....7
- Cele mai comune metode de obținere a OMG-urilor ................................................ ... 9
- Producători internaționali observați folosind OMG-uri..10
- Produse care conțin OMG ................................................. . .......... .................unsprezece
- Plante modificate genetic ................................................................. ............... .... .....unsprezece
- Cele mai comune plante agricole modificate genetic ................ 11
- Aditivi alimentari și arome modificate genetic ............................................. . .. ..12
- Reglementarea producției și vânzării de OMG-uri în lume ........................................ ........ 13
- Argumente împotriva distribuției produselor modificate genetic .......................................... ............. ....... ............................. . ............ ...........cinsprezece
9.Consecințele răspândirii organismelor modificate genetic ............................... ......... ................... ....... ........................ ..... ............. ................ șaisprezece
- Consecințe pentru ecologia Pământului ................................................ ............. ......... ....şaisprezece
- Consecințele asupra sănătății umane ............................................................. ............ ...... ..şaisprezece
- Rata de răspândire a OMG-urilor ............................................. .. .......... ..............nouăsprezece
- Concluzie.................................................................. . ............................. ................... . ..23
- Lista de referinte ............................................... ............... ... ..........24
Apendice.
Introducere.
Numărul de locuitori ai Pământului în ultimul secol a crescut de la 1,5 la 5,5 miliarde de oameni, iar până în 2020 este de așteptat să crească la 8 miliarde, astfel că există o problemă uriașă cu care se confruntă omenirea. Această problemă constă în creșterea producției de alimente, în ciuda faptului că în ultimii 40 de ani producția a crescut de 2,5 ori, aceasta încă nu este suficientă. Iar în lume, în legătură cu aceasta, se observă o stagnare socială, care devine din ce în ce mai urgentă.
O altă problemă a apărut cu tratamentul medical. În ciuda marilor realizări ale medicinei moderne, medicamentele produse astăzi sunt atât de scumpe încât ¾ din populația lumii se bazează acum complet pe metodele tradiționale de tratament preștiințifice, în primul rând pe preparate brute din plante.
În țările dezvoltate, 25% dintre medicamente constau din substanțe naturale izolate din plante. Descoperirile din ultimii ani (medicamente antitumorale: taxol, podofilotoxină) indică faptul că plantele vor rămâne o sursă de substanțe biologic active (BTA) utile pentru o lungă perioadă de timp și că capacitatea unei celule vegetale de a sintetiza BTA complex este încă semnificativă. superioară abilităților sintetice ale unui inginer chimist. De aceea, oamenii de știință au abordat problema creării plantelor transgenice.
Crearea de produse modificate genetic (MG) este acum cea mai importantă și mai controversată sarcină.
- OMG-uri și tipurile sale.
Organismele modificate genetic sunt organisme în care materialul genetic (ADN) a fost modificat într-un mod care nu este posibil în natură. OMG-urile pot conține fragmente de ADN din orice alte organisme vii.
Organismele modificate genetic au apărut la sfârșitul anilor 80 ai secolului XX. În 1992, China a început să cultive tutun care „nu se teme” de insectele dăunătoare. Dar începutul producției în masă a produselor modificate a fost stabilit în 1994, când în Statele Unite au apărut roșii care nu s-au deteriorat în timpul transportului.
OMG-urile includ trei grupuri de organisme:
- microorganisme modificate genetic (GMM);
- animale modificate genetic (GMF);
- plantele modificate genetic (GMP) sunt grupul cel mai comun.
Astăzi, există câteva zeci de linii de culturi MG în lume: soia, cartofi, porumb, sfeclă de zahăr, orez, roșii, rapiță, grâu, pepene galben, cicoare, papaya, dovleac, bumbac, in și lucernă. Soia MG cultivată masiv, care în Statele Unite a înlocuit deja soia convențională, porumb, rapiță și bumbac.
Plantațiile de plante transgenice sunt în continuă creștere. În 1996, 1,7 mil. - culturi erau deja de 91,2 mil. hectare, în 2006 - 102 mil. hectare.
În 2006, culturile modificate genetic au fost cultivate în 22 de țări, inclusiv Argentina, Australia, Canada, China, Germania, Columbia, India, Indonezia, Mexic, Africa de Sud, Spania și SUA. Principalii producători mondiali de produse care conțin OMG-uri sunt SUA (68%), Argentina (11,8%), Canada (6%), China (3%).
- O scurtă istorie a OMG-urilor.
1944 - Avery, McLeod și McCarthy au demonstrat că „chestia eredității” este ADN-ul.
1961-1966 - a fost descifrat codul genetic - principiul înregistrării în ADN și ARN a secvenței de aminoacizi din proteine.
1970 - a fost izolată prima enzimă de restricție.
1973 - Stanley Cohen și Herbert Boyer transferă o genă, o anumită bucată de ADN, de la un organism la altul, începutul tehnologiei ADN.
1978 - Genentech a eliberat insulina recombinantă produsă de gena umană inserată într-o celulă bacteriană. 1980 - Este legalizată brevetarea microorganismelor transgenice în SUA. 1981 - Intră în vânzare sintetizatoarele automate de ADN.
1982 - cererile pentru testele pe teren ale organismelor transgenice sunt depuse pentru prima dată în SUA. În același timp, primul vaccin pentru animale modificat genetic a fost aprobat în Europa. Este înregistrat primul medicament produs de biotehnologie: insulina umană produsă de bacterii.
În 1983, oamenii de știință care studiau o bacterie din sol care formează excrescențe pe trunchiurile copacilor și arbuștilor au descoperit că aceasta transferă un fragment din propriul său ADN în nucleul unei celule vegetale, unde se integrează în cromozom, după care este recunoscută ca ea. proprii. Din momentul acestei descoperiri a început istoria ingineriei genetice a plantelor.
Monsanto a fost pionier în dezvoltarea tutunului rezistent la dăunători, apoi a roșiilor modificate genetic (1994). Apoi a venit porumb modificat, soia, canola, castraveți, cartofi, sfeclă, mere și multe altele.
1985-1988 - A fost dezvoltată metoda reacției în lanț a polimerazei (PCR).
1987 - Primul permis pentru testele pe teren ale plantelor modificate genetic (SUA).
1990 – Primul produs alimentar modificat biotehnologic – o enzimă folosită la fabricarea brânzei – a fost aprobat pentru utilizare în SUA, primul produs alimentar înregistrat cu ingrediente modificate genetic: drojdie modificată (Marea Britanie).
1994 - a fost obtinut primul permis de cultivare a unei plante transgenice (soiul de tomate FlavrSavr de la Monsanto).
1995 - introducerea în practică a primei soiuri de soia obţinută cu ajutorul biotehnologiei.
1996-1997 - începutul cultivării primelor culturi MG: porumb, soia, bumbac (Australia, Argentina, Canada, China, Mexic, SUA).
1999 - A fost introdus orezul auriu îmbogățit cu caroten pentru a preveni orbirea copiilor din țările în curs de dezvoltare.
2000 - A fost adoptat Protocolul Catrachen privind Biosecuritatea, care stabilește cele mai comune standarde internaționale pentru tratamentul organismelor transgenice. Descifrarea genomului uman. Înființarea Consiliului Informațional în Biotehnologie.
2001 - Prima hartă completă a genomului culturii.
2003 - Plantele modificate genetic sunt cultivate pe aproape 70 de milioane de hectare în 18 țări, unde trăiește mai mult de jumătate din umanitate.
Până în prezent, plantele transgenice sunt cultivate în diferite câmpuri ale lumii, a căror suprafață totală este de peste 80 de milioane de hectare.
- Direcții și sarcini de creare a OMG-urilor.
Speranțele puse pe plantele modificate genetic (MG) pot fi împărțite în două domenii principale:
1.Îmbunătățirea caracteristicilor calitative ale producției vegetale.
2. Creșterea productivității și stabilității producției vegetale prin creșterea rezistenței plantelor la factorii adversi.
Crearea de plante modificate genetic se realizează cel mai adesea pentru a rezolva următoarele probleme specifice.
1) Pentru a crește productivitatea prin creșterea:
a) rezistența la agenți patogeni;
b) rezistenta la erbicide;
c) rezistenta la temperaturi, calitate diferita a solului;
d) imbunatatirea caracteristicilor de productivitate (gust, digerabilitate mai usoara).
2) În scopuri farmacologice:
a) obținerea de producători de agenți terapeutici;
b) producători de antigene, care asigură imunizarea „pasivă” alimentară.
Sarcinile principale ale tehnologiei ADN în crearea plantelor modificate genetic în condițiile moderne de dezvoltare a agriculturii și a societății sunt destul de diverse și sunt următoarele:
1. Obținerea hibrizilor (compatibilitate, sterilitate masculină).
2. Creșterea și dezvoltarea plantelor (modificări ale obiceiului plantelor - de exemplu, înălțimea, forma frunzelor și a sistemului radicular etc.; modificarea înfloririi - de exemplu, structura și culoarea florilor, timpul de înflorire).
3. Nutriția plantelor (fixarea azotului atmosferic de către plantele non-leguminoase; îmbunătățirea absorbției nutrienților minerali; creșterea eficienței fotosintezei).
4. Calitatea produsului (modificarea compoziției și/sau cantității de zaharuri și amidon; modificarea compoziției și/sau cantității de grăsimi etc.).
5. Rezistenta la factorii de stres abiotic (rezistenta la seceta si salinitate, rezistenta la caldura; rezistenta la inundatii etc.).
6. Rezistenta la factorii de stres biotic (rezistenta la daunatori; rezistenta la boli bacteriene, virale si fungice).
În practică, dintre trăsăturile controlate de genele transferate, rezistența la erbicide ocupă primul loc. Ponderea rezistenței la boli virale, bacteriene sau fungice în rândul plantelor transgenice cultivate industrial este mai mică de 1%.
O direcție esențială în obținerea de plante modificate genetic sunt încercările de a crea biocombustibili. Problema creării biocombustibililor a apărut cu mult timp în urmă. Henry Ford a visat la asta. Viitoarea benzină ar putea fi făcută din boabe de soia sau porumb modificate genetic. Acestea. vor exista plante-fabrici pentru producerea unor substanțe date (de exemplu, uleiul vegetal menționat, care în viitorul apropiat va înlocui cu succes uleiul ca combustibil). Ca urmare, suprafața cultivată și impactul combustibilului extras asupra mediului vor fi reduse drastic.
Tranziția către plantațiile de combustibil ar trebui să înceapă cu combustibili biodiesel - structura lor moleculară este atât de apropiată de cea a unor uleiuri vegetale încât la început se va putea face fără inginerie genetică.
Descrierea muncii
Numărul de locuitori ai Pământului în ultimul secol a crescut de la 1,5 la 5,5 miliarde de oameni, iar până în 2020 este de așteptat să crească la 8 miliarde, astfel că există o problemă uriașă cu care se confruntă omenirea. Această problemă constă în creșterea producției de alimente, în ciuda faptului că în ultimii 40 de ani producția a crescut de 2,5 ori, aceasta încă nu este suficientă. Iar în lume, în legătură cu aceasta, se observă o stagnare socială care devine din ce în ce mai urgentă.
O altă problemă a apărut cu tratamentul medical. În ciuda marilor realizări ale medicinei moderne, medicamentele produse astăzi sunt atât de scumpe încât ¾ din populația lumii se bazează acum complet pe metodele tradiționale preștiințifice de tratament, în primul rând pe preparate brute din plante.
Conţinut
Introducere ................................................ . ................................................ .. ..............3
OMG-urile și tipurile sale………………………………………………………………………………..4
O scurtă istorie a OMG-urilor ................................................ .. ...............................................5
Direcții și sarcini de creare a OMG-urilor ................................................ .. .................7
Cele mai comune metode de obținere a OMG-urilor ................................................ ... 9
Producători internaționali observați folosind OMG-uri..10
Produse care conțin OMG-uri .................................................. ............... .............................unsprezece
Plante modificate genetic ............................................................. ................... .........unsprezece
Cele mai comune plante agricole modificate genetic ................ 11
Aditivi alimentari și arome modificate genetic ............................................. ......12
Reglementarea producției și vânzării de OMG-uri în lume ........................................ ......13
Argumente împotriva distribuției produselor modificate genetic .......................................... ............................. ................................. ................... ...........cinsprezece
9.Consecințele răspândirii organismelor modificate genetic ........................................ .......................................................... ..................... ................şaisprezece
Consecințe pentru ecologia Pământului............................................. .............. .............şaisprezece
Consecințele asupra sănătății umane ............................................................. .................... ........şaisprezece
Rata de răspândire a OMG-urilor ............................................. .............. ........................nouăsprezece
Concluzie................................................. ................................................. . ..23
Lista de referinte ............................................... ............................... .............24
Definiţia GMOs
Obiectivele creării de OMG-uri
Metode de creare a OMG-urilor
Aplicarea OMG-urilor
OMG-urile – argumente pro și contra
Avantajele organismelor modificate genetic
Pericolul organismelor modificate genetic
Cercetare de laborator OMG
Consecințele consumului de alimente modificate genetic asupra sănătății umane
Cercetare privind siguranța OMG-urilor
Cum este reglementată producția și vânzarea de OMG-uri în lume?
Lista producătorilor internaționali care folosesc OMG-uri
Aditivi alimentari si arome modificate genetic
Concluzie
Lista literaturii folosite
Definiţia GMOs
organisme modificate genetic sunt organisme în care materialul genetic (ADN) a fost modificat într-un mod care este imposibil în natură. OMG-urile pot conține fragmente de ADN din orice alte organisme vii.
Scopul obținerii de organisme modificate genetic– îmbunătățirea caracteristicilor utile ale organismului donator inițial (rezistență la dăunători, rezistență la îngheț, randament, conținut caloric etc.) pentru a reduce costul produselor. Drept urmare, există acum cartofi care conțin genele unei bacterii de pământ care ucide gândacul cartofului de Colorado, grâu rezistent la secetă care a fost implantat cu gena scorpionului, roșii care au gene pentru lipa de mare, soia și căpșuni care au gene. pentru bacterii.
Transgenice (modificate genetic) pot fi numite acele tipuri de planteîn care funcţionează cu succes gena (sau genele) transplantate de la alte specii de plante sau animale. Acest lucru se face pentru ca planta primitoare să primească noi proprietăți care sunt convenabile pentru oameni, rezistență crescută la viruși, erbicide, dăunători și boli ale plantelor. Alimentele derivate din aceste culturi modificate genetic pot avea un gust mai bun, pot arăta mai bine și pot dura mai mult.
De asemenea, adesea astfel de plante dau o recoltă mai bogată și mai stabilă decât omologii lor naturali.
produs modificat genetic- acesta este momentul în care o genă izolată în laboratorul unui organism este transplantată în celula altuia. Iată exemple din practica americană: pentru a face roșiile și căpșunile mai rezistente la îngheț, acestea sunt „implantate” cu genele peștilor din nord; pentru a împiedica porumbul să fie consumat de dăunători, poate fi „altoit” cu o genă foarte activă derivată din veninul de șarpe.
Apropo, nu confundați termenii " modificat" și "modificat genetic". De exemplu, amidonul modificat, care face parte din majoritatea iaurturilor, ketchup-urilor și maionezei, nu are nimic de-a face cu produsele OMG. Amidonurile modificate sunt amidonuri pe care omul i-a modificat pentru nevoile sale. Acest lucru se poate face fie fizic (expunere la temperatură, presiune, umiditate, radiații), fie chimic. În al doilea caz, sunt utilizate substanțe chimice care sunt aprobate de Ministerul Sănătății al Federației Ruse ca aditivi alimentari.
Obiectivele creării de OMG-uri
Dezvoltarea OMG-urilor este considerată de unii oameni de știință ca o dezvoltare naturală a creșterii animalelor și a plantelor. Alții, dimpotrivă, consideră ingineria genetică o îndepărtare completă de la reproducerea clasică, deoarece OMG-urile nu sunt un produs al selecției artificiale, adică înmulțirea treptată a unui nou soi (rase) de organisme prin reproducere naturală, ci de fapt o nouă specii sintetizate artificial în laborator.
În multe cazuri, utilizarea plantelor transgenice crește foarte mult recoltele. Se crede că, odată cu dimensiunea actuală a populației lumii, numai OMG-urile pot salva lumea de amenințarea foametei, deoarece cu ajutorul modificării genetice este posibilă creșterea randamentului și a calității alimentelor.
Oponenții acestei opinii consideră că, odată cu nivelul actual de tehnologie agricolă și mecanizarea producției agricole, soiurile de plante și rasele de animale deja existente, obținute în mod clasic, sunt capabile să ofere pe deplin populației planetei hrană de înaltă calitate (problema o posibilă foamete mondială este cauzată exclusiv de motive socio-politice și, prin urmare, poate fi rezolvată nu de geneticieni, ci de elitele politice ale statelor.
Tipuri de OMG-uri
Originile ingineriei genetice a plantelor se află în descoperirea din 1977, care a permis ca microorganismul din sol Agrobacterium tumefaciens să fie folosit ca instrument pentru a introduce gene străine potențial utile în alte plante.
Primele teste pe teren ale plantelor agricole modificate genetic, care au avut ca rezultat dezvoltarea unei roșii rezistente la boli virale, au fost efectuate în 1987.
În 1992, China a început să cultive tutun care „nu se teme” de insectele dăunătoare. În 1993, produsele modificate genetic erau permise pe rafturile magazinelor din lume. Dar începutul producției în masă a produselor modificate a fost stabilit în 1994, când în Statele Unite au apărut roșii care nu s-au deteriorat în timpul transportului.
Până în prezent, produsele OMG ocupă peste 80 de milioane de hectare de teren agricol și sunt cultivate în peste 20 de țări din întreaga lume.
OMG-urile includ trei grupuri de organisme:
microorganisme modificate genetic (GMM);
animale modificate genetic (GMF);
plantele modificate genetic (GMP) sunt grupul cel mai comun.
Astăzi, există câteva zeci de linii de culturi MG în lume: soia, cartofi, porumb, sfeclă de zahăr, orez, roșii, rapiță, grâu, pepene galben, cicoare, papaya, dovleac, bumbac, in și lucernă. Soia MG cultivată masiv, care în Statele Unite a înlocuit deja soia convențională, porumb, rapiță și bumbac. Plantațiile de plante transgenice sunt în continuă creștere. În 1996, 1,7 milioane de hectare au fost însămânțate cu soiuri de plante transgenice în lume, în 2002 această cifră a ajuns la 52,6 milioane de hectare (din care 35,7 milioane erau deja 91,2 milioane de hectare de culturi, în 2006 - 102 milioane de hectare).
În 2006, culturile modificate genetic au fost cultivate în 22 de țări, inclusiv Argentina, Australia, Canada, China, Germania, Columbia, India, Indonezia, Mexic, Africa de Sud, Spania și SUA. Principalii producători mondiali de produse care conțin OMG-uri sunt SUA (68%), Argentina (11,8%), Canada (6%), China (3%). Peste 30% din toate boabele de soia cultivate în lume, mai mult de 16% din bumbac, 11% din canola (o plantă uleioasă) și 7% din porumb sunt produse prin inginerie genetică.
Pe teritoriul Federației Ruse nu există un singur hectar care să fie semănat cu transgene.
Metode de creare a OMG-urilor
Principalele etape ale creării OMG-urilor:
1. Obținerea unei gene izolate.
2. Introducerea unei gene într-un vector pentru a fi transferată la un organism.
3. Transferul unui vector cu o genă într-un organism modificat.
4. Transformarea celulelor corpului.
5. Selectarea organismelor modificate genetic și eliminarea celor care nu au fost modificate cu succes.
Procesul de sinteză a genelor este în prezent foarte bine dezvoltat și chiar în mare măsură automatizat. Există dispozitive speciale echipate cu calculatoare, în memoria cărora sunt stocate programe pentru sinteza diferitelor secvențe de nucleotide. Un astfel de aparat sintetizează segmente de ADN cu lungimea de până la 100-120 de baze azotate (oligonucleotide).
Enzimele de restricție și ligazele sunt folosite pentru a introduce o genă într-un vector. Cu ajutorul enzimelor de restricție, gena și vectorul pot fi tăiate în bucăți. Cu ajutorul ligazelor, astfel de bucăți pot fi „lipite împreună”, conectate într-o combinație diferită, construind o nouă genă sau înglobând-o într-un vector.
Tehnica de introducere a genelor în bacterii a fost dezvoltată după ce Frederick Griffith a descoperit fenomenul de transformare bacteriană. Acest fenomen se bazează pe un proces sexual primitiv, care în bacterii este însoțit de schimbul de mici fragmente de ADN non-cromozomial, plasmide. Tehnologiile plasmide au stat la baza introducerii genelor artificiale în celulele bacteriene. Procesul de transfecție este utilizat pentru a introduce gena preparată în aparatul ereditar al celulelor vegetale și animale.
Dacă organismele unicelulare sau culturile de celule multicelulare sunt modificate, atunci clonarea începe în această etapă, adică selecția acelor organisme și a descendenților lor (clone) care au suferit modificări. Atunci când sarcina este stabilită pentru a obține organisme multicelulare, celulele cu un genotip modificat sunt folosite pentru propagarea vegetativă a plantelor sau injectate în blastocistele unei mame surogat atunci când vine vorba de animale. Ca urmare, se nasc pui cu genotipul modificat sau neschimbat, printre care sunt selectați și încrucișați doar cei care prezintă modificările așteptate.
Aplicarea OMG-urilor
Utilizarea OMG-urilor în scopuri științifice.
În prezent, organismele modificate genetic sunt utilizate pe scară largă în cercetarea științifică fundamentală și aplicată. Cu ajutorul OMG-urilor, sunt studiate modelele de dezvoltare a anumitor boli (boala Alzheimer, cancer), procesele de îmbătrânire și regenerare, este studiată funcționarea sistemului nervos și o serie de alte probleme de actualitate ale biologiei și medicinei. rezolvat.
Utilizarea OMG-urilor în scopuri medicale.
Organismele modificate genetic sunt folosite în medicina aplicată din 1982. Anul acesta, insulina umană, produsă folosind bacterii modificate genetic, este înregistrată ca medicament.
Se lucrează la crearea de plante modificate genetic care produc componente ale vaccinurilor și medicamentelor împotriva infecțiilor periculoase (ciumă, HIV). Proinsulina, derivată din șofranul modificat genetic, se află în stadiul de studii clinice. Un medicament împotriva trombozei pe bază de proteine din laptele de capre transgenice a fost testat cu succes și aprobat pentru utilizare.
O nouă ramură a medicinei, terapia genică, se dezvoltă rapid. Se bazează pe principiile creării OMG-urilor, dar genomul celulelor somatice umane acționează ca obiect de modificare. În prezent, terapia genică este unul dintre principalele tratamente pentru anumite boli. Deci, deja în 1999, fiecare al patrulea copil care suferea de SCID (deficiență imunitară combinată severă) a fost tratat cu terapie genică. Terapia genică, pe lângă faptul că este folosită în tratament, se propune să fie folosită și pentru a încetini procesul de îmbătrânire.
