Biologia szkoła ponadgimnazjalna/Korzyści i zagrożenia wykorzystania GMO

Korzyści i zagrożenia wykorzystania GMO

Zagadnienie z podstawy programowej

„Uczeń: przedstawia potencjalne korzyści i zagrożenia płynące ze stosowania roślin transgenicznych w rolnictwie oraz transgenicznych zwierząt w badaniach laboratoryjnych i dla celów przemysłowych;”

Czy każda informacja o GMO jest wiarygodna?

Wyniki badań naukowców publikowane są w czasopismach naukowych. Nie każda informacja zamieszczona w innych czasopismach jest wiarygodna.

Liczba gatunków zmodyfikowanych wzrasta. Wzrasta również zakres ich wykorzystania. Powierzchnia pól, na których uprawiane są rośliny transgeniczne, szybko się powiększa. Część społeczeństwa, stowarzyszenia, ruchy ekologiczne wskazują na zagrożenia płynące zastosowania inżynierii genetycznej. Potencjalne zagrożenia mogą dotyczyć wpływu organizmów modyfikowanych genetycznie na środowisko, szczególnie na równowagę ekologiczną w naturalnych ekosystemach. Drugą grupą potencjalnych zagrożeń są zmiany w działaniu organizmów ludzi, którzy maja kontakt z GMO. Obawy dotyczą głównie pokarmów, zawierających modyfikowane organizmy. Doświadczenia prowadzące do zmian organizmów istniejących w naturze wzbudzają także kontrowersje etyczne.

Przedstawiciele firm biotechnologicznych, część naukowców i zwykli ludzi wskazują na korzyści płynące ze stosowania GMO oraz potencjalne korzyści z dalszego rozwoju inżynierii genetycznej. Każdy człowiek żyjący we współczesnym świecie musi wyrobić sobie poglądy na temat wykorzystania GMO. Poglądy obywateli poszczególnych państw przekładają się na prawo dotyczące możliwości wykorzystania GMO. Państwa wprowadzają przepisy, które określają w jakich sytuacjach organizmy modyfikowane genetycznie mogą być wykorzystywane w gospodarce człowieka oraz jakie procedury i badania musza poprzedzić wykorzystanie GMO.

Większość obywateli swoje poglądy ukształtuje dzięki informacjom dostarczanym przez media, telewizję, prasę, Internet. Publikowane informacje mogą być ze sobą sprzeczne, czasem są to informacje rzetelne, a czasem mają jedynie wywołać sensację. Kształtując swoje poglądy w zakresie wykorzystania GMO, ważne jest oddzielenie faktów, wiedzy, która została potwierdzona doświadczalnie, od hipotez, czyli domniemań, które jeszcze czekają na udowodnienie. Naukowcy opisują swoje doświadczenia w artykułach naukowych. Każdy artykuł z badań naukowych ma określone sekcje. Na początku znajduje się krótkie streszczenie i kolejno: wstęp opisujący stan wiedzy na dany temat, opis metod i materiałów, które były używane w doświadczeniach, opis wyników uzyskanych w eksperymentach i na końcu porównanie uzyskanych wyników z wynikami innych naukowców, wnioski płynące z doświadczeń, teorie które zostały potwierdzone lub obalone w wyniku wykonania doświadczenia. Wiele czasopism naukowych udostępnia opublikowane artykuły na stronach internetowych. Niemal wszystkie artykuły naukowe publikowane są w języku angielskim. Każdy kto wystarczająco zna ten język może sam szukać nowych danych naukowych lub próbować potwierdzić to, co zostało opublikowane w mediach masowych. Jednak nawet opublikowane wyniki doświadczeń nie zawsze okazują się wiarygodne. Jeśli doświadczenie zostanie powtórzone przez kolejnych naukowców z kolejnych instytucji badawczych, to jest możliwe znalezienie wielu artykułów z podobnymi wynikami i wnioskami. Takie dane publikowane są w artykułach przeglądowych, a ich wiarygodność jest większa niż wyniki pojedynczego doświadczenia. Informacje potwierdzone i zweryfikowane trafiają do podręczników akademickich oraz szkolnych.

Informacje o badaniach i wykorzystaniu GMO mogą być publikowane w mediach oraz być potwierdzone przez wiele doświadczeń, jednak najnowsze i najbardziej sensacyjne pochodzą z pojedynczych doświadczeń i są doniesieniami naukowców lub osób nie zajmujących się badaniami, które będą w przyszłości weryfikowane. Warto samodzielnie szukać dodatkowych informacji lub potwierdzenia tego, co zostało napisane lub pokazane.

Korzyści i zagrożenia dla środowiska

Zarówno korzyści i zagrożenia mogą być już stwierdzone, jaki i potencjalne, czyli spodziewać się ich można pod określonymi warunkami w przyszłości. Organizmy modyfikowane genetycznie wykorzystywane są od kilkudziesięciu lat, co pozwala na opisanie dotychczas osiągniętych korzyści i powstałych zagrożeń.

Pierwszymi wykorzystywanymi organizmami modyfikowanymi genetycznie były bakterie, ich zastosowanie ogranicza się zwykle do bioreaktorów w zakładach produkcyjnych. Produkcja leków z zastosowaniem bakterii, grzybów, czy glonów pozwala na zmniejszenie ilości toksycznych odczynników niezbędnych do uzyskania takich samych lub podobnych związków bez GMO. W przypadku insuliny można zrezygnować z hodowli i zabijania zwierząt, z których trzustek wcześniej była pozyskiwana. Osiągnięto korzyści bezpośrednie, mniej toksycznych substancji w procesie produkcyjnym oraz pośrednie, rezygnacja z zanieczyszczeń środowiska powstających przy alternatywnych metodach pozyskiwania wykorzystywanych związków chemicznych. Modyfikowane genetycznie bakterie mogą rozkładać związki toksyczne na już skażonych terenach. Zmodyfikowane bakterie należące do Pseudomoas służą do oczyszczania skażonych terenów. Bakterie rozkładają toksyczne związki organiczne do substancji prostych nieszkodliwych dla organizmów.

Odmiana genetycznie zmodyfikowanej soi pozwala na utrzymanie pól pozbawionych chwastów.

Niemal cała uprawiana w Stanach Zjednoczonych soja to odmiana modyfikowana genetycznie. Możliwość pozbycia się chwastów przez stosowanie tylko jednego herbicydu zawierającego glifosat, pozwala ograniczyć użycie innych bardziej toksycznych środków ochrony roślin. Ilość plonów uzyskiwana z takiej samej powierzchni jest większa. Podobnych efektów można się spodziewać przy stosowaniu kolejnych gatunków odpornych na glifosat. Pola roślin opryskiwanych substancją zabijającą pozostałe rośliny są drastycznie zubożone pod względem ilości występujących na nich gatunków. Brak różnorodności biologicznej i związane z nim zmniejszanie obszarów występowania dzikich roślin i zwierząt jest poważnym zagrożeniem. Zwiększanie obszarów z uprawami odpornymi na glifosat ogranicza występowanie wielu gatunków roślin i towarzyszących ich zwierząt do terenów nie wykorzystywanych rolniczo. Potencjalnie w przyrodzie mogą występować dzikorosnące rośliny odporne na glifosat, może zajść także mutacja dającą taką odporność. W takiej sytuacji odporne chwasty rozwiną się na polach z uprawami GMO. Dotychczas nie stwierdzono występowania odporności na glifosat u niemodyfikowanych roślin. Potencjalnym zagrożeniem jest także przeniesienie genu, w wyniku krzyżowania, na dzikie formy odmian uprawnych.

Liście orzecha ziemnego. Na górze roślina zaatakowana przez szkodniki, na dole roślina wytwarzająca białko Bt toksyczne dla owadów.

W Indiach pojawiły się szkodniki odporne na białko Bt wytwarzane przez zmodyfikowaną genetycznie odmianę bawełny.

Modyfikacja roślin polegająca na dodaniu genu Bt odpowiedzialnego za wytwarzanie białka toksycznego dla owadów pozwoliła zrezygnować ze środków owadobójczych rozpylanych w postaci oprysków. Środki takie mogą działać drogą pokarmową, muszą być zjedzone przez owady lub działać kontaktowo, powodując śmierć owadów nawet wtedy, gdy nie zjadają opryskanych roślin. Selektywna ochrona roślin przed szkodnikami przynosi korzyść środowisku, organizmy nie powodujące szkód nie są zabijane chemicznymi środkami ochrony roślin. Gdy kukurydza z genem Bt trafiła na pola, pojawiły się obawy, że doprowadzi to do wyginięcia gatunku motyla, nazywanego danaidem wędrownym lub monarchą, żywiącego się pyłkiem kukurydzy. Toksyczność pyłku powinna być naturalną konsekwencją wprowadzenia dodatkowego genu. Przeprowadzone badania laboratoryjna i terenowe wykazały tylko znikomy wpływ kukurydzy Bt na motyla. Pomimo tego, że w roku 1999 około 30% uprawianej Stanach Zjednoczonych kukurydzy stanowiła odmiana Bt liczebność populacji motyla również wzrosła, obawy nie potwierdziły się. W Chinach i Indiach, gdzie uprawy z genem Bt są również rozpowszechnione, potwierdzono występowanie mszyc, wełnowców i pluskwiaków niewrażliwych na toksyczne białko. Na polach z uprawami GMO szkodniki te szybko się rozmnażają i odmiany modyfikowane przestają być opłacalne. Stwierdzanie obecności owadów odpornych na białko Bt wymusiło stosowanie szczególnej strategii upraw GMO. W kilku krajach wprowadzono obowiązkowe obszary, na których nie mogą być uprawiane rośliny z genem Bt, co ma prowadzić do powstrzymania rozprzestrzeniania się genów odporności na toksynę wśród szkodników. Nie wiadomo czy ta stratega okaże się skuteczna. Zostały opublikowane wyniki badań potwierdzających przeniesienie genu Bt do roślin dzikorosnących w Meksyku. Po podjęciu badań sprawiających opublikowane w czasopiśmie naukowym wyniki, w kilku kolejnych badaniach potwierdzono opisany proces. Zagrożenie przeniesienia dodatkowego genu do naturalnych ekosystemów przestało być zagrożeniem tylko potencjalnym.

Najczęściej wykonywana modyfikacją wśród zwierząt hodowlanych jest dodanie genu odpowiedzialnego za wytwarzanie hormonu wzrostu. Zwierzęta takie osiągają większe rozmiary niż dotychczas hodowane odmiany. W wyniku modyfikacji otrzymano odmianę łososia, która szybciej przybiera na masie, jednak osobniki pozostają bezpłodne co uniemożliwi rozprzestrzenienie się tak zmodyfikowanych zwierząt w naturalnych ekosystemach. Ryzyko pojawiania się genów ze zmodyfikowanych zwierząt jest jednak w populacjach dzikich jednym z ważniejszych zagrożeń.

Genetycznie zmodyfikowane świnie wytwarzają mniej szkodliwych dla środowiska związków fosforu

Przykład odmiany świń, które wraz z odchodami wydalają zmniejszone ilości związków fosforu, to projekt mający na celu zmniejszenie ilości zanieczyszczeń powstających w rolnictwie. Uwzględniając ilość hodowanej w wielu krajach trzody chlewnej, potencjalne korzyści dla środowiska płynące z ograniczenia ilości zanieczyszczeń powstających podczas hodowli są bardzo duże.

Korzyści i zagrożenia dla zdrowia człowieka

Odmiana ryży wzbogacona w prowitaminę A daje szansę poprawy zdrowia mieszkańców biednych państw azjatyckich

Trudno przeceniać możliwości produkcji ludzkich białek przez zmodyfikowane genetycznie bakterie. Wielu ludzi na świecie żyje tylko dzięki lekom produkowanym z zastosowaniem inżynierii genetycznej. Jakość życia wielu osób z chorobami genetycznymi została poprawiona. Opisana wcześniej odmiana złotego ryżu to sposób na poprawę zdrowia całych grup ludności. Zwiększenie wartości odżywczych i ilości produkowanej żywności to potencjalna korzyść, która może rozwiązać problemy żywieniowe występujące na Ziemi.

Okres, w którym wykorzystywane i badane są organizmy transgeniczne, jest stosunkowo krótki. Dotychczas nie stwierdzono, aby produkty GMO zaszkodziły ludziom. Wskazywane są potencjalne zagrożenia, takie jak możliwość wywoływania alergii przez dodatkowe białka. Wykorzystywanie organizmów modyfikowanych genetycznie w wielu krajach, w tym w Polsce, wymaga szczegółowej analizy potencjalnych zagrożeń. Bez przeprowadzenia badań i uzyskania zgody nie można uprawiać roślin GMO lub hodować zmodyfikowanych zwierząt. Nie mogą być też one dodawane do żywności lub żywność powstała z ich wykorzystaniem musi być oznaczona tak, aby konsument sam mógł zdecydować o tym czy ją kupi i spożyje.

Soja z genem pochodzącym z orzecha brazylijskiego nie została zarejestrowana. Udowodniono, że może powodować reakcje alergiczne tak samo jak orzechy.

Procedury oceny zagrożeń na etapie projektu zadziałały podczas prac nad odmianą soi, która po modyfikacji miała zawierać pełnowartościowe białko, porównywalne z białkiem zwierzęcym. W tym celu do genomu soi naukowcy dodali gen orzecha brazylijskiego, odpowiedzialny za kodowanie biała S2 bogatego w aminokwas metioninę, którego brakuje w białku sojowym. W takcie badań nad nową odmianą okazało się, że wprowadzone białko wywołuję reakcje alergiczne u osób uczulonych na orzechy brazylijskie. Nowa odmiana transgenicznej soi nie została zarejestrowana.

Mechanizmy kontrolne zawiodły w przypadku kukurydzy odmiany Starlink uprawianej w Stanach Zjednoczonych. Odmiana zawiera gen odpowiedzialny za wytwarzanie białka, które mogło być przyczyną alergii u ludzi. Świadomość zagrożenia spowodowała dopuszczenie do uprawy z przeznaczeniem wyłącznie na pasze. Po kilku latach okazało się, że kukurydza przeznaczona do produkcji żywności dla ludzi jest zanieczyszczona odmianą przeznaczoną dla zwierząt. Odmiana Starlink została wycofana z rynku.

Uwzględnianym w badaniach zagrożeniem jest również wykorzystywanie podczas modyfikacji genów odporności na antybiotyki. W procesie transformacji geny mogą być przenoszone pomiędzy bakteriami. Znajomość procesu pozwala przypuszczać, że geny odporności na antybiotyki z nieszkodliwych bakterii lub komórek innych organizmów mogą zostać włączone do genomu bakterii chorobotwórczych. Gen odporności na antybiotyk zawiera dopuszczona do uprawy w Europie odmiana ziemniaka Amflora. Odmiana przeznaczona jest do produkcji ziemniaków wykorzystywanych w przemyśle i nie powinna być pokarmem dla ludzi. Warunkiem jej uprawy jest również odpowiednio wczesny zbiór przez wytworzeniem nasion tak, aby modyfikacja nie mogła rozprzestrzenić się w naturze i objąć innych uprawianych odmian. Opisane przykłady zagrożeń pokazują, że uniknięcie będzie możliwe tylko przy właściwej wiedzy rolników i konsumentów.

Wątpliwości etyczne

Rozwijanie technik inżynierii genetycznej i wykorzystanie GMO nie jest akceptowane przez niektórych ludzi ze względów etycznych. Stworzenie nowej odmiany hodowlanej wymaga wielu doświadczeń przeprowadzanych na zwierzętach. Cierpienia, konieczności zabijania podczas prowadzenia badań, nieudane osobniki cierpiące z powodu chorób to poważne argumenty. Po drugiej stronie są realne możliwości ratowania życia lub ulżenia chorym ludziom. Modyfikacje genetyczne to także możliwości wyprodukowania nowej wyjątkowo skutecznej broni biologicznej. Chociaż żadne państwo oficjalnie nie prowadzi takich badań to protesty wzbudziły publikacje naukowców opisujące możliwości tworzenia śmiercionośnych wirusów. Te same badania, które mają ułatwić tworzenie szczepionek i leków mogą być również wykorzystane do prowadzenia wojen. O sposobie wykorzystania wiedzy i techniki decydują ludzie.

Naturalność przenoszenia genów

Materiał genetyczny może być przenoszony pomiędzy niespokrewnionymi organizmami.

Krytyczne podejście do GMO jest również argumentowane nienaturalnością przenoszenia genów między gatunkami. Według osób sceptycznie nastawionych do osiągnięć inżynierii genetycznej w naturze nie jest możliwe przeniesienie genów między organizmami niespokrewnionymi. Nie jest to jednak zgodne z obecną wiedzą naukową. Znane jest zjawisko poziomego transferu genów polegające na przeniesieniu materiału genetycznego między gatunkami. Jest to zjawisko występujące naturalnie w przyrodzie. W świecie bakterii wymiana materiału genetycznego może zachodzić zarówno między osobnikami tego samego gatunku, jak i różnych gatunków. Cześć bakterii posiada specjalne struktury, pile, ułatwiające wymianę materiału genetycznego. Możliwość przenoszenia genów między różnymi gatunkami bakterii pozwala zrozumieć szybkość z jaką pojawiają się szczepy bakterii odporne antybiotyki. Przenoszenie materiału genetycznego między gatunkami zostało także udowodnione u organizmów wyższych. U mszyc stwierdzono występowanie genów pozwalających wytwarzać związki obecne zwykle w roślinach. Geny te prawdopodobnie pochodzą od grzybów. U muszki owocowej stwierdzono obecność całego genomu pasożytniczej bakterii. Wiele dowodów wskazuje na to, że mitochondria i chloroplasty były kiedyś oddzielnymi organizmami bakteryjnymi. Wyizolowane z komórki nie są jednak w stanie samodzielnie żyć. Wiele genów niezbędnych do działania tych szczególnych organelli znajduje się w jądrze komórkowym. Zostały tam przeniesione na którymś z etapów ewolucji. Obecność obcego materiału genetycznego nie jest też niczym niezwykłym w komórkach ludzkich. Około 8% ludzkiego genomu to materiał genetyczny pochodzący z retrowirusów endogennych, wirusów, które wiele pokoleń wstecz zainfekowały komórki rozrodcze. Współcześnie geny wirusowe są nieaktywne.

Pamiętaj

1. Informacje dotyczące organizmów modyfikowanych genetycznie są nowe i nie zawsze pewne.
2. Rzetelne wiedza naukowa wymaga wielu doświadczeń, które potwierdzą przypuszczenia.
3. Organizmy modyfikowane genetycznie mogą być mogą przynosić korzyści środowisku oraz ludziom chorym i zdrowym.
4. Istnieją udowodnione i potencjalne zagrożenia związane z wykorzystaniem GMO, niektórych z nich można uniknąć, przeprowadzając badania i udostępniając niezbędne informacje obywatelom.
5. Wątpliwości etyczne muszą być rozstrzygane przez każdego człowieka indywidualnie.
6. Zjawisko przenoszenia materiału miedzy gatunkami występuje naturalnie w przyrodzie.