biotechnologią - Polska Federacja Biotechnologii
advertisement
Broszura na temat biotechnologii rolniczej wydana pod patronatem Polskiej Federacji Biotechnologii Oddajemy w Paƒstwa r´ce zbiór przyst´pnych informacji o biotechnologii, o jednej z najbardziej perspektywicznych dziedzin nauki i przemys∏u, z którymi ludzkoÊç wkroczy∏a w XXI wiek. Mamy nadziej´, ˝e znajdziecie w niej Paƒstwo wiele u˝ytecznych informacji, które pozwolà zrozumieç, co si´ mieÊci w szerokim terminie „biotechnologia” oraz jak ogromne znaczenie ma ta dziedzina dla nas wszystkich: dla naszego Êrodowiska, naszego zdrowia i dobrobytu. Niniejsza broszura s∏u˝y realizacji misji Polskiej Federacji Biotechnologii – organizacji non-profit propagujàcej rzetelnà wiedz´ na temat biotechnologii. Autorzy: Zespó∏ Redakcyjny PFB Wi´cej informacji na stronie: www.pfb.edu.pl 03 Czym jest biotechnologia? Sam termin „biotechnologia” wywodzi si´ z trzech s∏ów greckich; bios – „˝ycie”, technos – „technika” oraz logos – „myÊlenie”. Wskazuje na po∏àczenie dwóch dziedzin – biologii i technologii. W praktyce biotechnologia sprowadza si´ do wykorzystania ˝ywych organizmów dla uzyskania nowych produktów i innowacyjnych procesów wytwórczych. Dzisiaj biotechnologia to ogromna ga∏àê nauki i przemys∏u, która wykorzystuje osiàgni´cia ró˝nych dziedzin, takich jak genetyka, biologia, in˝ynieria genetyczna, mikrobiologia, medycyna, immunologia, biochemia, informatyka i inne. Zastosowanie biotechnologii w praktyce zmienia ju˝ dziÊ sposoby wytwarzania leków, leczenia skomplikowanych schorzeƒ, ochrony Êrodowiska, uprawy roÊlin i produkcji ˝ywnoÊci. Post´p w biotechnologii dokonuje si´ nieprzerwanie od wielu lat. Si´ga czasu, kiedy Grzegorz Mendel opisa∏ prawa dziedziczenia, k∏adàc „kamieƒ w´gielny” pod rozwój genetyki. Odkrycie struktury DNA przez Watsona i Cricka by∏o kolejnym punktem zwrotnym, podobnie jak pierwsze wprowadzenie materia∏u genetycznego jednego organizmu do innego. Jednak prawdziwy prze∏om w biotechnologii sta∏ si´ mo˝liwy dzi´ki poznaniu genomów mikroorganizmów, roÊlin, zwierzàt i cz∏owieka, a tak˝e roli poszczególnych genów. Wiedza zdobywana na tym polu otwiera przed naukà praktycznie nieograniczone mo˝liwoÊci. W ramach szeroko rozumianej biotechnologii wyró˝nia si´ obecnie 3 odr´bne dzia∏y, tzw. biotechnologi´ bia∏à, czerwonà i zielonà. 04 Bia∏a biotechnologia Bia∏a biotechnologia ma zastosowanie w przemyÊle. Wykorzystuje ona ˝ywe komórki np. pleÊni, dro˝d˝y czy bakterii oraz enzymy do wytwarzania nowych produktów lub inicjowania procesów przetwórczych. Mikroorganizmy wykorzystywane w bia∏ej biotechnologii sà zwykle zmodyfikowane przy zastosowaniu in˝ynierii genetycznej. Ulepszone w ten sposób komórki mikroorganizmów pracujà jako komórkowe fabryki, produkujàc np. liczne enzymy dla przemys∏u chemicznego. Zmodyfikowane genetycznie komórki odgrywajà pierwszoplanowà rol´ w produkcji przyjaznych dla Êrodowiska proszków do prania, przekszta∏caniu niektórych substancji chemicznych w pestycydy, bio-degradowany plastik, ekologiczne paliwa (bioetanol), czy te˝ inne u˝yteczne produkty. Czerwona biotechnologia Czerwona biotechnologia jest zwiàzana z medycynà i ochronà zdrowia, a wykorzystuje si´ jà mi´dzy innymi przy tworzeniu nowych leków, w diagnostyce, profilaktyce i leczeniu dotychczas nieuleczalnych chorób. Ulepszone mikroorganizmy wytwarzajà antybiotyki, witaminy, szczepionki i bia∏ka w∏aÊnie na u˝ytek medycyny. Lecznicze preparaty biotechnologiczne stanowià obecnie ok. 20% sprzedawanych lekarstw i ok. 50% leków b´dàcych na etapie badaƒ klinicznych. Post´p osiàgni´ty w ostatnich latach by∏ mo˝liwy dzi´ki poznaniu genomu ludzkiego. Pozytywne skutki przynios∏y równie˝ inwestycje w tzw. technologie u∏atwiajàce (enabling technologies) i patenty. To w∏aÊnie ochrona w∏asnoÊci intelektualnej gwarantuje zwrot nak∏adów na badania i sprawia, ˝e z odkryç czerwonej biotechnologii korzystamy my wszyscy. Obecnie znanych jest blisko 30 000 schorzeƒ i chorób, a tylko ok. 10 000 z nich mo˝na skutecznie leczyç. Post´p w biotechnologii stwarza nadziej´ na zapobieganie i leczenie nie tylko bardzo rzadkich chorób, ale i tych powszechnych – takich jak choroby serca, rak czy choroba Alzheimera. Nowe mo˝liwoÊci terapeutyczne, uzyskiwane dzi´ki biotechnologii, skutkujà powstaniem wr´cz odr´bnych dziedzin nauki i ca∏kowicie nowych narz´dzi oddawanych do dyspozycji lekarzy. Przyk∏adowo farmakogenetyka bada wp∏yw, jaki mogà mieç geny na indywidualnà reakcj´ organizmu na lekarstwa, a testy genetyczne s∏u˝à przewidywaniu odziedziczalnoÊci chorób oraz sà powszechnie wykorzystywane w kryminalistyce. Wszystkie te osiàgni´cia poprawiajà jakoÊç ˝ycia i przybli˝ajà ludzkoÊç do realizacji niespe∏nionych dotàd marzeƒ o skutecznym zapobieganiu i leczeniu chorób. 05 Zielona biotechnologia Zielonà biotechnologi´ uwa˝a si´ za nast´pny etap „zielonej rewolucji” w rolnictwie, która, poczàwszy od lat 70-tych, dzi´ki wprowadzeniu plenniejszych odmian w po∏àczeniu z nawozami sztucznymi i chemicznà ochronà roÊlin, uratowa∏a od g∏odu setki milionów ludzi. DziÊ zielona biotechnologia mo˝e zapewniç zaspokojenie potrzeb ˝ywnoÊciowych przyrastajàcej populacji na ziemi, w sposób bardziej przyjazny dla Êrodowiska naturalnego i bezpieczniejszy dla zdrowia ludzi. Biotechnologia w rolnictwie wykorzystywana jest przede wszystkim do ulepszania gatunków roÊlin uprawnych o du˝ym znaczeniu gospodarczym. Dokonuje si´ tego poprzez wprowadzenie genów warunkujàcych powstanie nowych, korzystnych cech w tych roÊlinach. Dzi´ki tym cechom roÊliny same chronià si´ przed chorobami i szkodnikami albo ∏atwiej zwalczyç w nich chwasty. Inne wprowadzane cechy podnoszà wartoÊç od˝ywczà lub przetwórczà. Obecnie zielona biotechnologia zaznacza si´ w 3 g∏ównych sferach: • produkcji roÊlin in vitro (w warunkach laboratoryjnych). Przy u˝yciu tej techniki reprodukuje si´ ca∏e roÊliny z ich cz´Êci, pojedynczych komórek, a nawet organelli. Uzyskuje si´ w ten sposób efekt jednorodnoÊci genetycznej i uwolnienia namno˝onego materia∏u od chorób. • in˝ynierii genetycznej. Pozwala ona na precyzyjne umieszczenie genów warunkujàcych powstanie wy∏àcznie po˝àdanych cech w roÊlinach lub u zwierzàt. Ulepszony organizm zachowuje swoje wszystkie w∏aÊciwoÊci i zyskuje jeszcze dodatkowà cech´ o du˝ym znaczeniu z punktu widzenia ekonomii, zdrowia lub ochrony Êrodowiska. • hodowli z wykorzystaniem markerów molekularnych. Jest to po∏àczenie tradycyjnej hodowli selekcyjnej z in˝ynierià genetycznà. Markery molekularne to „kawa∏ki” DNA przy∏àczane do genu warunkujàcego po˝àdanà cech´, którà hodowca chce uzyskaç w wyniku krzy˝owania i selekcji nowej odmiany. Mo˝na je ∏atwo wykryç w selekcjonowanych liniach i dzi´ki temu byç pewnym wyst´powania danej cechy. Zastosowanie markerów molekularnych znacznie upraszcza prace i przyspiesza uzyskiwanie nowych, wydajniejszych odmian. Biotechnologia rolnicza w uproszczeniu to lepsza, precyzyjniejsza i szybsza metoda hodowli roÊlin oraz sposób na: • uproszczenie agrotechniki, • wzrost op∏acalnoÊci produkcji, • redukcj´ zu˝ycia pestycydów, • ochron´ Êrodowiska naturalnego, • poprawienie jakoÊci produktów, a w efekcie zapewnienie konkurencyjnoÊci produkcji rolniczej. "W 50 lat po odkryciu DNA i znaczàcych post´pach in˝ynierii bioprocesowej, biotechnologia jest jednà z trzech najwa˝niejszych technologii XXI wieku. To w∏aÊnie w biotechnologii widzi si´ nowe mo˝liwoÊci rozwoju w ochronie zdrowia, Êrodowiska, w rolnictwie i w produkcji ˝ywnoÊci.” Prof. dr hab. Stanis∏aw Bielecki, przewodniczàcy Komitetu Organizacyjnego II Krajowego Kongresu Biotechnologii, czerwiec 2003 06 Zastosowanie biotechnologii • • • • • • antybiotyki szczepionki witaminy substancje biologicznie czynne enzymy MEDYCYNA terapie hormonalne i enzymatyczne • przeszczepy (ksenotransplantacja) • terapie genowe PRZEMYS¸ SPO˚YWCZY • • • • • • ulepszona ˝ywnoÊç witaminy kultury posiewowe i zakwasy dodatki smakowe wielocukry enzymy • ulepszone roÊliny • Êrodki ochrony roÊlin ROLNICTWO PRZEMYS¸ CHEMICZNY OCHRONA ÂRODOWISKA • • • • biotransformacje kataliza enzymatyczna bioenergetyka bioplastiki • oczyszczanie Êcieków • utylizacja odpadów • bioremediacja 07 Kamienie milowe w rozwoju biotechnologii 1866 og∏oszenie teorii dziedziczenia przez Grzegorza Mendla stanowiàcej podstaw´ wspó∏czesnej genetyki dowiedziono, ˝e transformacja bakterii zachodzi dzi´ki DNA, a noÊnikiem informacji genetycznej 1944 nie sà bia∏ka odkrycie struktury DNA (podwójna helisa) i przedstawienie teorii na temat mechanizmu 1953 przenoszenia informacji genetycznej przez F. Cricka i J. Watsona 1958 dowiedzenie przez F. Cricka, ˝e DNA koduje RNA, a RNA syntetyzuje bia∏ko z∏amanie kodu DNA – odkryto, ˝e trzy z czterech zasad: A, T, G i C po∏àczone ze sobà w ró˝nych 1965 konfiguracjach, tworzà matryc´ (kodon), kodujàcà dany aminokwas 1969 odkrycie enzymów (restryktaz), które potrafià przeciàç niç DNA w specyficznym miejscu 1972 pierwsza zrekombinowana czàsteczka DNA – w sposób sztuczny utworzona z 2 ró˝nych wirusów pierwsze przeniesienie materia∏u genetycznego z jednego organizmu do drugiego – powstajà 1973 podwaliny nowoczesnej biotechnologii – nauki zastosowanej w praktyce potwierdzenie, i˝ bakteria (Agrobacterium tumefaciens) potrafi przenosiç „na sta∏e” obcy materia∏ 1975 genetyczny do komórek roÊliny 1978 ludzka insulina (lekarstwo dla diabetyków) mo˝e byç produkowana przez zrekombinowane bakterie 1986 pierwsza roÊlina (petunia) ze zmienionà informacjà genetycznà pierwsza roÊlina uprawna zosta∏a uodporniona na chorob´ wirusowà – pomidor odporny na wirusa 1987 mozaiki tytoniu pierwszy „zmodyfikowany genetycznie” produkt spo˝ywczy na rynku – pomidor FlavrSavr® 1994 „z wy∏àczonym” genem odpowiedzialnym za gnicie pierwsze badania polowe w Polsce – z ziemniakiem odpornym na stonk´ i burakami pastewnymi 1997 odpornymi na herbicyd Roundup® Ready 2000 og∏oszenie poznania genomu ludzkiego 2004 w tym roku area∏ roÊlin uprawnych ulepszonych dzi´ki biotechnologii przekracza 81 mln ha Przyspieszenie post´pu w nowoczesnej biotechnologii w ostatnich 20 latach jest porównywalne do przyspieszenia w informatyce. 08 Kolejne fazy rozwoju agrobiotechnologii WartoÊç BIOMATERIA¸Y roÊliny jako „zrównowa˝one” biofabryki CECHY JAKOÂCIOWE produkcja lepszej ˝ywnoÊci i w∏ókien CECHY AGRONOMICZNE pomagajà rolnikom uzyskiwaç wi´ksze plony przy zastosowaniu mniejszej iloÊci Êrodków chemicznych 1-a faza 1995 2-a faza 2000 3-a faza 2005 2010 Nowoczesna biotechnologia znajduje si´ ciàgle w swym „wieku dzieci´cym”. W miar´ rozwoju staje si´ coraz bardziej uniwersalna i interdyscyplinarna. 09 METODA ZASTOSOWANA PRZY WZBOGACANIU RY˚U W BETA-KAROTEN, CZYLI PROWITAMIN¢ WITAMINY A Polska „karta” w biotechnologii roÊlin Dla wi´kszoÊci ludzi w Polsce nie jest znany fakt, ogromnego wk∏adu polskich naukowców i naukowców polskiego pochodzenia w dynamiczny rozkwit biotechnologii – szczególnie zielonej i jej praktycznych zastosowaƒ. • Dr Wac∏aw Szybalski, rodem z Gdaƒska, obecnie pracujàcy na uniwersytecie stanowym w Madison, by∏ wizjonerem wyprzedzajàcym swojà epok´. On jako pierwszy przedstawi∏ pomys∏ i podjà∏ prób´ opatentowania koncepcji wprowadzania korzystnych genów do organizmów w celu poprawy ich cech. • Dr Ernest Jaworski wytrwale realizowa∏ swojà bardzo futurystycznà wizj´ praktycznego zastosowania biotechnologii w rolnictwie. By∏ za∏o˝ycielem i d∏ugoletnim dyrektorem naukowym dzia∏u biotechnologii w jednym z amerykaƒskich koncernów. DziÊ ponad 2/3 wszystkich upraw roÊlin transgenicznych jest m.in. rezultatem jego wizji i pracy. • Dr Jerzy Paszowski, pracujàcy obecnie na uniwersytecie w Bazylei, w swoich badaniach podstawowych k∏ad∏ podwaliny pod nowoczesnà biotechnologi´. Jego osiàgni´cia przyczyni∏y si´ do uzyskania ry˝u wzbogaconego w beta-karoten – prowitamin´ witaminy A (tzw. „golden rice – z∏oty ry˝"). DziÊ technologia i patenty potrzebne do wprowadzenia beta-karotenu do lokalnych odmian ry˝u sà dost´pne bezp∏atnie dla wszystkich zainteresowanych naukowców. Jest to szczególnie istotne dla krajów trzeciego Êwiata, gdzie ok. 400 milionów ludzi choruje z powodu braku witaminy A, a jej drastyczny brak prowadzi do masowej utraty wzroku, szczególnie u dzieci. • Dr Hilary Koprowski, wraz z zespo∏em kilku Polaków, pracuje na uniwersytecie medycznym w Filadelfii nad produkcjà szczepionek, przeciwcia∏ i leków bia∏kowych w roÊlinach transgenicznych lub roÊlinach celowo infekowanych zmodyfikowanymi wirusami, produkujàcymi po˝àdane bia∏ka. WczeÊniej, w latach pi´çdziesiàtych, dr H. Koprowski uwolni∏ Êwiat od straszliwej choroby Heinego-Medina – opracowa∏ skutecznà szczepionk´ na polio. W 1999 roku zosta∏ za to i szereg innych osiàgni´ç uhonorowany tytu∏em Wirusologa Stulecia. • Pierwsze na Êwiecie roÊliny ca∏kowicie uodpornione na choroby wirusowe dzi´ki wprowadzeniu nowych genów (pomidor i tytoƒ odporne na wirusa mozaiki tytoniu i wirusa mozaiki ogórka) wysz∏y spod r´ki dr. Wojciecha Kaniewskiego z Poznania. Jest on równie˝ twórcà transgenicznych ziemniaków i pomidorów odpornych jednoczeÊnie na wirusy i szkodniki. 10 Gen odpowiedzialny za wytwarzanie beta-karotenu wyizolowano z ˝onkila, skàd przy pomocy wektora, bakterii Agrobacterium tumefaciens, wprowadzono go do genomu ry˝u. Dzi´ki opanowaniu tej metody mo˝liwe jest ulepszanie najpopularniejszych odmian ry˝u w wielu krajach. • Dr Karl Maramorosch wykszta∏cony w Polsce, a obecnie pracujàcy na Rutgers University w New Jersey zas∏u˝y∏ si´ opracowaniem – opartych o biologi´ molekularnà – metod ochrony upraw przed owadami i przenoszonymi przez nie wirusami. Przez lata, wraz z doktorem Koprowskim, redagowali „Methods in Virology” przyczyniajàc si´ do rozkwitu biotechnologii. • Rodzice dr. Fryderyka Perlaka przybyli do USA z Polski. Naukowiec ten jako pierwszy wpad∏ na pomys∏ syntetycznego (stworzonego w sposób sztuczny) genu, który wprowadzany do roÊlin zwi´ksza∏ produkcj´ bia∏ek do poziomu umo˝liwiajàcego zastosowania praktyczne. On te˝ jest autorem uprawianej ju˝ na milionach hektarów bawe∏ny, odpornej na szkodniki i herbicydy. • Dr Józef Bujarski jest Êwiatowym ekspertem w dziedzinie wymiany genów mi´dzy organizmami (np. wirusami a roÊlinami). Wykszta∏cenie zdoby∏ w Poznaniu, a obecnie kontynuuje prac´ na Uniwersystecie w DeKalb. Walnie przyczyni∏ si´ do naukowego potwierdzenia bezpieczeƒstwa upraw transgenicznych. Pozwoli∏o to instytucjom odpowiedzialnym za dopuszczenie produktów transgenicznych do obrotu wydawaç pozytywne decyzje. • Dr Stanis∏aw Flasiƒski z Bydgoszczy to wybitny ekspert od ekspresji transgenów w ró˝nych roÊlinach. W ramach programów charytatywnych nakierowanych na walk´ z g∏odem pomaga naukowcom z krajów rozwijajàcych si´ tworzyç roÊliny broniàce si´ przed chorobami. • Maria Berezowska-Kaniewska, mieszkajàca od 17 lat w USA jest doskona∏ym analitykiem ekspresji transgenów, propagatorkà biotechnologii i nauczycielkà naukowców z krajów trzeciego Êwiata. Jej praca zaowocowa∏a powstaniem s∏odkiego ziemniaka odpornego na wirusy, dzi´ki czemu mo˝na podnieÊç plon tej roÊliny o 60%. S∏odki ziemniak jest podstawowym po˝ywieniem w najbiedniejszych krajach Afryki i Azji. • Glen Rogan, którego rodzice emigrowali z Polski w czasie wojny, jest ekspertem w dziedzinie badania sk∏adu, w∏aÊciwoÊci i bezpieczeƒstwa roÊlin genetycznie zmodyfikowanych. Badania te stanowià podstaw´ przy dopuszczaniu roÊlin transgenicznych do obrotu. • Dr Molly Cline-Niedbalski urodzona w USA, ale czujàca si´ Polkà, jest wybitnà organizatorkà i propagatorkà biotechnologii w nowoczesnym rolnictwie. To ona mi´dzy innymi zorganizowa∏a, a potem kierowa∏a grupà naukowców pracujàcych nad uzyskaniem kukurydzy produkujàcej leki. 11 Dlaczego Êwiatu potrzebna jest biotechnologia i jak Êwiat „przyspiesza” dzi´ki biotechnologii Nowe rolnicze technologie sà niezb´dne. 10 Przyrost populacji (w miliardach) 0,5 8 IloÊç ziemi uprawnej na g∏ow´ mieszkaƒca (w ha) 0,4 6 0,3 4 0,2 2 0,1 0 0 1950 1970 1990 2010 2025 1950 1970 1990 2050 Dost´pnoÊç ziemi i populacja: stan delikatnej równowagi. 15,5 milionów km2 ziemi jest dzisiaj pod uprawà. Bez ciàg∏ego zwi´kszania plonów do roku 2050 potrzebne by∏oby ponad 38 milionów km2. • Wi´kszoÊç przydatnej do produkcji rolniczej ziemi jest ju˝ pod uprawà • Zagospodarowanie obszarów naturalnych dla potrzeb rolnictwa nie jest rowiàzaniem na przysz∏oÊç • Biotechnologia umo˝liwia lepsze wykorzystanie dost´pnego area∏u i bardziej zrównowa˝onà praktyk´ rolniczà èród∏o: The Monaco Summits – Agro and Food Industry Forum, 26-29.11.1998, Monte Carlo 12 Tradycyjna hodowla roÊlin po˝àdany gen KRZY˚OWANIE DAWCA ODMIANA KOMERCYJNA DNA jest ∏aƒcuchem genów podobnych do naszyjnika z pere∏. W tradycyjnej hodowli w sposób przypadkowy ∏àczy si´ wiele genów od dawcy i odmiany ulepszanej przez hodowc´. NOWA ODMIANA Niepo˝àdane geny trzeba usunàç poprzez wielokrotne selekcje, trwajàce wiele lat. Tradycyjne krzy˝owanie odmian jest procesem bardzo ˝mudnym i d∏ugotrwa∏ym. Przebiega ono bez kontroli nad poszczególnymi genami, które „migrujà” z roÊliny do roÊliny w doÊç dowolny sposób. W efekcie poprawienie jednej w∏aÊciwoÊci odmiany mo˝e wiàzaç si´ z wystàpieniem innych cech – nie zawsze po˝àdanych. Skuteczne rozwiàzanie tego problemu przynios∏a hodowla roÊlin ulepszonych biotechnologicznie, gdzie do roÊliny wprowadza si´ ÊciÊle okreÊlone geny o znanym dzia∏aniu. Dzi´ki temu odmiana zachowuje wszystkie pierwotne w∏aÊciwoÊci i zyskuje nowe cechy bez koniecznoÊci wielokrotnego krzy˝owania roÊlin. Wprowadzenie po˝àdanego genu przebiega nast´pujàco: • Wybrany fragment DNA zostaje wyci´ty z genomu organizmu dawcy (genom to kompletny zestaw DNA organizmu, który zawiera jego ca∏kowità informacj´ genetycznà). Wykonuje si´ to przy pomocy specjalnych zwiàzków – enzymów restrykcyjnych. • Wyci´ty fragment DNA zostaje po∏àczony z DNA wektora, który posiada umiej´tnoÊç przenoszenia kodu genetycznego do komórek innych organizmów. Wektorami sà organizmy lub plazmidy posiadajàce zdolnoÊç przenoszenia w∏asnych genów oraz genów do nich do∏àczonych. • Fragment DNA przenoszony przez wektor zostaje nast´pnie „wbudowany” w DNA biorcy. W efekcie organizm biorcy rozpoczyna produkcj´ po˝àdanych substancji zakodowanych w przeniesionym fragmencie. Hodowla roÊlin ulepszonych biotechnologicznie po˝àdany gen TRANSFER DAWCA Dzi´ki in˝ynierii genetycznej, do ∏aƒcucha DNA mo˝na przy∏àczyç pojedynczy, ÊciÊle okreÊlony gen. ODMIANA KOMERCYJNA NOWA ODMIANA Nie ma potrzeby usuwania niepo˝àdanych genów. 13 Zdaniem firm biotechnologicznych dzi´ki rozpowszechnieniu biotechnologii rolniczej nast´puje jakoÊciowy skok w sposobie wytwarzania ˝ywnoÊci Poni˝sze porównanie dotyczàce ziemniaka uodpornionego na stonk´ obrazuje przewartoÊciowania zachodzàce dzi´ki wykorzystaniu genów, celowo wprowadzanych i „zaprz´ganych” do pracy dla dobra cz∏owieka i Êrodowiska. Biotechnologiczna i tradycyjna Êcie˝ka ochrony najpopularniejszej odmiany ziemniaka przeciwko stonce ziemniaczanej w USA wg firmy Monsanto Roczne zu˝ycie surowców i energii na tradycyjnà ochron´ ziemniaka przeciwko stonce ziemniaczanej 14 Dwa przyk∏ady najpopularniejszych cech, o które wzbogaca si´ roÊliny uprawne OdpornoÊç roÊlin uprawnych na szkodniki na przyk∏adzie kukurydzy oraz ziemniaków Wprowadzenie do genomów wa˝nych roÊlin uprawnych, takich jak kukurydza i ziemniaki, genu z naturalnie wyst´pujàcej bakterii glebowej: Bacillus thuringiensis. Wprowadzony gen koduje powstanie bia∏ka Bt, które chroni roÊlin´ przed ˝erowaniem larw i owadów doros∏ych szkodliwych muchówek, chrzàszczy i motyli. Efekty ˝erowania larwy omacnicy prosowianki w ∏odydze kukurydzy i na kolbach Stonka ziemniaczana Praktyczne efekty uodpornienia kukurydzy na Bia∏ko Bt omacnic´ prosowiank´ – po prawej: odmiana • od ponad 35 lat wykorzystywane w ochronie tradycyjna, po lewej: ta sama odmiana roÊlin, m.in. do oprysków w gospodarstwach uodporniona przy pomocy bia∏ka Bt. ekologicznych • powoduje zaprzestanie ˝erowania szkodnika ju˝ po pierwszym k´sie ulepszonej lub Efekt uodpornienia ziemniaków na stonk´ opryskanej roÊliny ziemniaczanà – na pierwszym planie • jest nieszkodliwe dla owadów po˝ytecznych tradycyjna odmiana ziemniaków, na drugim (pszczó∏, biedronek, z∏otooków i innych), planie ta sama odmiana ulepszona pod ca∏kowicie bezpieczne dla ludzi, innych kàtem odpornoÊci na stonk´ ziemniaczanà. ssaków, ptaków i ryb Tolerancja na herbicyd Roundup® Ready Herbicyd Roundup® Ready blokuje dzia∏anie enzymu EPSP, wyst´pujàcego wy∏àcznie w roÊlinach, który bierze udzia∏ w produkcji aminokwasów. Wprowadzenie do genomu roÊliny genu odpowiedzialnego za nadprodukcj´ enzymu EPSP pozwala roÊlinie uodporniç si´ na dzia∏anie Roundup’u. Roundup: Opryskiwana Roundup’em • substancja aktywna – glifosat roÊlina uprawna przezwyci´˝a • wch∏aniany przez wszystkie cz´Êci zielone transgenicznej roÊliny dzia∏anie glifosatu. Uzyskanie roÊliny • zwalcza prawie wszystkie roÊliny zielone odpornej na Roundup. • ca∏kowicie bezpieczny dla Êwiata zwierzàt 15 Komercjalizacja biotechnologii Rozwój biotechnologii na Êwiecie mo˝na wykazaç na podstawie wielu wskaêników. W pewnym uproszczeniu mo˝na przyjàç, i˝ wszystkie 3 dzia∏y biotechnologii rozwijajà si´ z podobnà dynamikà. Naj∏atwiej zobrazowaç to na przyk∏adzie zielonej biotechnologii. Biotechnologia rolnicza rozwija si´ bardzo intensywnie g∏ównie w obu Amerykach, Australii, Chinach, a ostatnio tak˝e w Indiach i na Filipinach. Analizy i raporty publikowane w ostatnich latach przez OECD i unijny Joint Research Center wskazujà na ogromny potencja∏ zielonej biotechnologii w rozwiàzywaniu problemów zwiàzanych z ochronà upraw rolniczych przed chorobami i szkodnikami w krajach Unii Europejskiej. Zastosowanie zielonej biotechnologii w Europie przyczyni∏oby si´ do znacznego podniesienia wydajnoÊci, obni˝enia corocznych strat p∏odów rolnych i obni˝enia kosztów produkcji. Wprowadzenie do powszechnej uprawy tylko kilku odmian ulepszonych trzech podstawowych gatunków uprawnych (kukurydza, buraki i ziemniaki) w krajach „starej 15-tki” przynios∏oby 1 miliard euro oszcz´dnoÊci i zysku dla rolników. Bardzo istotne stajà si´ równie˝ mo˝liwoÊci znaczàcego zmniejszenia negatywnego oddzia∏ywania rolnictwa na Êrodowisko, np. zredukowanie iloÊci stosowanych pestycydów, ograniczanie emisji CO2, zapobieganie erozji gleby itd. Wg raportu ISAAA, w 2004 roku, 8,25 mln rolników w 17 krajach Êwiata uprawia∏o 81 mln hektarów roÊlin ulepszonych biotechnologicznie. W stosunku do 2003 roku, odnotowano wzrost powierzchni upraw o 13,3 mln ha (o 20%) i przyrost liczby rolników uprawiajàcych roÊliny zmodyfikowane genetycznie o 1,25 miliona. W 9 lat od skomercjalizowania pierwszych roÊlin transgenicznych, ca∏kowity area∏, na którym je uprawiano, wyniós∏ ponad 385 mln ha, czyli 27 razy wi´cej ni˝ wynosi ca∏kowita powierzchnia gruntów ornych w Polsce. W stosunku do pierwszego roku uprawy (1996) do 2004 roku nastàpi∏ 47-krotny przyrost area∏u, co jest najszybszym rozpowszechnieniem si´ nowej technologii w rolnictwie w jego historii. Wg przewidywaƒ ekspertów ISAAA, do koƒca dekady, ok.15 mln rolników b´dzie uprawiaç roÊliny ulepszone biotechnologicznie na areale blisko 150 mln ha. 16 Ca∏kowity area∏ uprawy roÊlin transgenicznych od 1996 do 2004 (mln hektarów) 1,7 11 27,8 39,9 44,2 52,6 58,7 67,7 81 80 RZEPAK 70 BAWE¸NA KUKURYDZA 60 SOJA 50 40 30 20 10 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 50000 èród∏o: ISAAA, Clive James, 2004 Area∏ upraw roÊlin GM (w tysiàcach hektarów), w latach 1996-2004 w czo∏owych trzech krajach STANY ZJEDNOCZONE ARGENTYNA 45000 KANADA 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 èród∏o: ISAAA, Clive James, 2004 17 Area∏ upraw roÊlin GM z podzia∏em na kraje KRAJ 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 (tys. ha) Stany Zjednoczone 1 500 8 100 20 500 28 700 30 300 35 700 39 000 42 800 Argentyna 1 000 1 400 4 300 6 700 10 000 11 800 13 500 13 900 Kanada 100 1 300 2 800 4 000 3 000 3 200 3 500 4 400 Brazylia - - - - - - - 3 000 Chiny - 0 <100 300 500 1 500 2 100 2 800 RPA - - <100 100 200 200 300 400 Australia <100 100 100 100 200 200 100 100 Indie - - - - - - <100 <100 Rumunia - - - <100 <100 <100 <100 <100 Hiszpania - - <100 <100 <100 <100 <100 <100 W´gry - - - - <100 <100 <100 <100 Meksyk <100 <100 100 <100 <100 <100 <100 <100 Bu∏garia - - - - <100 <100 <100 <100 Indonezja - - - - - <100 <100 <100 Kolumbia - - - - - - <100 <100 Honduras - - - - - - <100 <100 Niemcy - - - - <100 <100 <100 <100 Francja - - <100 <100 <100 - - - Ukraina - - - <100 - - - - Portugalia - - - <100 - - - - Filipiny - - - - - - - <100 ¸ÑCZNIE 1 700 11 000 27 800 39 900 44 200 52 600 58 700 67 700 èród∏o: ISAAA, Clive James, 2003 18 Oddzia∏ywanie zielonej biotechnologii w latach 1996-2002 RoÊliny transgeniczne uodpornione na szkodniki i choroby przynios∏y nast´pujàce rezultaty: 2,5 miliarda dolarów wzrostu dochodu farmerów 5,5 miliona ton wi´cej plonów 65 000 ton mniej zastosowanych pestycydów Dane oparte na 40 raportach dotyczàcych obecnych i potencjalnych odmian 27 roÊlin uprawnych w USA. èród∏o: Narodowe Centrum Polityki Rolnej i ˚ywnoÊciowej, Waszyngton DC, USA 19 Bezpieczeƒstwo biotechnologii „...˚ywnoÊç ulepszonà biotechnologicznie nale˝y uznaç za co najmniej równie bezpiecznà i zdrowà, jak produkowanà tradycyjnie.” Âwiatowa Organizacja Zdrowia – WHO – Rzym 1997 „Ta publikacja podsumowuje 81 projektów sfinansowanych ze Êrodków UE w wysokoÊci 70 mln Euro, które zaanga˝owa∏y ponad 400 zespo∏ów badawczych z ca∏ej Europy. Dotychczasowe badania, dotyczàce roÊlin GM oraz produktów z nich pochodzàcych, stosujàce powszechne procedury oceny ryzyka, nie wykaza∏y ˝adnych nowych zagro˝eƒ dla ludzkiego zdrowia czy Êrodowiska poza dotychczasowymi wàtpliwoÊciami zwiàzanymi z tradycyjnymi metodami uprawy. Faktycznie zastosowanie precyzyjniejszej technologii oraz bardziej rozleg∏ych badaƒ czyni je (roÊliny i produkty ulepszone biotechnologicznie – przyp. aut.) nawet bezpieczniejszymi ni˝ konwencjonalne uprawy i ˝ywnoÊç”. Komisarz Philippe Busquin, Raport Dyrektoriatu Generalego ds. Badaƒ Komisji Europejskiej, paêdziernik 2001 „W celu uzyskania 100% gwarancji nieszkodliwoÊci GMO dla zdrowia, od wielu ju˝ lat przeprowadzane sà testy na toksycznoÊç i sk∏onnoÊç do alergii. Do tej pory wyniki ˝adnego z nich nie sà niepokojàce. Równie˝ w prasie specjalistycznej nie pojawi∏ si´ ani jeden artyku∏, oparty na przypadkach klinicznych czy danych epidemiologicznych, na temat skutków ubocznych stosowania GMO. JeÊli by∏yby jakiekolwiek przes∏anki, aby niepokoiç si´ negatywnym wp∏ywem efektów ubocznych, z pewnoÊcià zosta∏yby podj´te wszelkie kroki, aby uniemo˝liwiç wejÊcie takich produktów na rynek”. Konferencja OECD w Edynburgu na temat naukowych i zdrowotnych aspektów GMO, 2000 „Królewskie Towarzystwo Naukowe podziela opini´ Komisji Europejskiej dotyczàcà oceny bezpieczeƒstwa ˝ywnoÊci modyfikowanej genetycznie. Bazujàc na fakcie wykorzystywania DNA w celu polepszenia ˝ywnoÊci, od d∏ugiego ju˝ czasu Królewskie Towarzystwo Naukowe wyjaÊnia, ˝e GMO nie jest ryzykowne dla zdrowia, a wykorzystywanie DNA GMO nie stanowi ˝adnego zagro˝enia”. The Royal Society of London, „Genetically Modified Plants for Ford Use and Human Health – An Update", 2002 „Dost´pne dowody naukowe wyraênie stwierdzajà, ˝e potencjalne efekty uboczne powsta∏e w wyniku stosowania GMO nie ró˝nià si´ niczym od tych, powsta∏ych na skutek stosowania konwencjonalnej uprawy roÊlin, chowu zwierzàt czy te˝ wzmacniania mikroorganizmów. Dodatkowo dowody te sà doskonale znane toksykologom, tak˝e ewentualna interwencja by∏aby b∏yskawiczna”. The Society of Toxicology, Position Statement, wrzesieƒ 2002 „Nie ma ˝adnej ró˝nicy, jeÊli chodzi o potencjalne ryzyko dla zdrowia czy Êrodowiska, spowodowane uprawà roÊlin, które dzi´ki najnowszym technikom molekularnym sà modyfikowane genetycznie i uprawà tych roÊlin, które modyfikowane sà w sposób konwencjonalny”. The US National Research Council Press Release, „Genetically Modified Pest-Protected Plants: Science and Regulation", maj 2000 Niezwykle rozbudowane przepisy i procedura rejestracyjna stanowià o tym, ˝e ˝ywnoÊç oparta na produktach ulepszonych biotechnologicznie jest obecnie najlepiej przebadanà ˝ywnoÊcià na Êwiecie. 20 Biotechnologia a etyka Jak ka˝da nowa dziedzina wkraczajàca bardzo szeroko i dynamicznie w nasze ˝ycie – biotechnologia wzbudza kontrowersje. Powstaje mnóstwo dylematów moralnych i rozwa˝aƒ natury etycznej. Czy cz∏owiek powinien ingerowaç w natur´ tak g∏´boko? Buddyzm, którego jednym z kanonów jest wiara w reinkarnacj´, odrzuca tak g∏´bokà ingerencj´ cz∏owieka w natur´. Prawdopodobnie w tych kwestiach b´dàcych domenà etyków, organizacji religijnych i filozofów – przekonania ludzi zawsze b´dà si´ ró˝niç. Rolà polityków i decydentów jest stworzenie prawnych ram uwzgl´dniajàcych system wartoÊci obowiàzujàcy powszechnie, ale równoczeÊnie zapewnienie rozwoju nauki i przemys∏u, bo to od nich pochodzi dobrobyt i post´p cywilizacyjny. Biotechnologia jest tak ˝ywo dyskutowanym tematem i mo˝e mieç tak ogromne znaczenie, ˝e nawet poszczególne zwiàzki wyznaniowe i KoÊcio∏y zabierajà g∏os w jej sprawie. Ju˝ kilka lat temu, jednoznacznie pozytywnie wypowiedzia∏ si´ m.in. KoÊció∏ Anglikaƒski, a ostatnio tak˝e Stolica Apostolska. O ile w sprawach klonowania Watykan zajmuje nieprzejednane stanowisko, to w przypadku zielonej biotechnologii wskazuje na pozytywne mo˝liwoÊci eliminacji ubóstwa, szczególnie w krajach rozwijajàcych si´. W opublikowanym w 2004 roku raporcie Watykaƒskiej Akademii Nauk, poÊwi´conym biotechnologii rolniczej w kontekÊcie walki z g∏odem na Êwiecie („Study-document on the use of Genetically Modified Foods Plants to combat hunger in the world”) wyra˝a si´ zaniepokojenie nieobiektywnym sposobem informowania o biotechnologii. Ponadto eksperci podkreÊlajà podstawowe fakty, takie jak to, ˝e wi´kszoÊç od dziesiàtków lat uprawianych roÊlin jest ju˝ od dawna zmodyfikowanych i to w o wiele wi´kszym stopniu ni˝ te, które ostatnio uzyskuje si´ z zastosowaniem in˝ynierii genetycznej. Co wi´cej, eksperci wskazujà, ˝e w takich modyfikacjach genetycznych nie ma nic, co powodowa∏oby, i˝ produkty spo˝ywcze pochodzàce z takich roÊlin sà niebezpieczne. Raport w cz´Êci: „Rekomendacje” mówi o 2 bardzo powa˝nych wyzwaniach: 1. Raptownie rosnàca populacja Êwiata wymaga rozwoju nowych technologii w celu w∏aÊciwego wy˝ywienia ludzi. Nawet w tej chwili 1/8 ludzi na Êwiecie zasypia z poczuciem g∏odu. Modyfikacje genetyczne roÊlin uprawnych mogà pomóc sprostaç temu wyzwaniu. 2. Rolnictwo obecnie praktykuje si´ w sposób niezrównowa˝ony, co jest widoczne po masowej utracie ˝yznych frakcji gleby (w wyniku erozji – przyp. aut.), która wystàpi∏a w ciàgu ostatnich dziesi´cioleci; podobnie jak po konsekwencjach masowego stosowania pestycydów. Techniki modyfikacji genetycznej roÊlin uprawnych mogà wnieÊç wa˝ny wk∏ad do rozwiàzania tych problemów. 21 Odbiór spo∏eczny biotechnologii Wielu ludziom zdumiewajàca mo˝e si´ wydaç intensywnoÊç sporu pomi´dzy zwolennikami a przeciwnikami biotechnologii. Poni˝ej próbujemy wskazaç na zasadnicze przyczyny takiego stanu rzeczy. Nowoczesna biotechnologia, umo˝liwiajàca wymian´ genów pomi´dzy organizmami przy pomocy in˝ynierii genetycznej jest stosunkowo nowà dziedzinà. Dla wi´kszoÊci ludzi niezajmujàcych si´ na co dzieƒ naukà ju˝ sama terminologia u˝ywana w tej dziedzinie brzmi bardzo obco i groênie, nie mówiàc o zrozumieniu zawi∏oÊci samej technologii. Jest to jedna z wielu barier w szerokiej akceptacji spo∏ecznej. Ponadto problem le˝y w tym, i˝ postrzeganie biotechnologii odbywa si´ przez pryzmat indywidualnych przekonaƒ (np. stosunek do ekologii) czy ideologii (np. antyglobalizm). W takiej sytuacji trudno jest przeciwnikom biotechnologii zaakceptowaç naukowe argumenty. Tymczasem produkty zielonej biotechnologii sà w obrocie handlowym od 1995 roku. W ciàgu tego czasu area∏ upraw przekroczy∏ ju˝ 300 milionów ha, a ponad po∏owa populacji na ziemi spo˝ywa ˝ywnoÊç „transgenicznà”. Na rzecz bezpieczeƒstwa biotechnologii b´dzie tu Êwiadczy∏ fakt, i˝ nie odkryto ˝adnego przypadku negatywnego oddzia∏ywania GMO na ludzi, zwierz´ta lub Êrodowisko. Wr´cz przeciwnie – stwierdza si´ ogromny dobroczynny wp∏yw biotechnologii rolniczej wsz´dzie, gdzie jest ona stosowana – w krajach wysoko rozwini´tych i rozwijajàcych si´. Pozytywne skutki wykorzystania roÊlin GMO dostrzega równie˝ Watykan, o czym by∏a mowa w poprzednim rozdziale. Bia∏a i czerwona biotechnologia nie budzà takich kontrowersji, poniewa˝ dajà namacalne, pozytywne skutki dla konsumenta czy te˝ pacjenta. Cz´sto sà to tak wielkie korzyÊci jak ratunek dla zdrowia czy ˝ycia. Warto jednak pami´taç, ˝e tak˝e uprawy roÊlin zmodyfikowanych genetycznie przynoszà spo∏eczeƒstwom korzyÊci, choç nie zawsze sà one przez wszystkich zauwa˝alne. Przyk∏adowo w Afryce uodpornienie s∏odkiego ziemniaka na jednà chorob´ wirusowà mo˝e podnieÊç – bez dodatkowych nak∏adów i z dnia na dzieƒ – plon o 60%, zapewniajàc nie tylko mo˝liwoÊç pos∏ania dziecka do szko∏y, ale dos∏ownie prze˝ycia ca∏ej rodziny. 22 Poni˝ej wymieniamy kilka przyk∏adów korzyÊci wynikajàcych z uprawy roÊlin ulepszonych biotechnologicznie dla konsumenta. • mniej pestycydów w po˝ywieniu i w Êrodowisku, a wi´cej owadów po˝ytecznych, nieniszczonych „przy okazji” insektycydami – np. dzi´ki ziemniakom Bt odpornym na stonk´ ziemniaczanà, • mniej toksyn w ˝ywnoÊci pochodzàcych z grzybów atakujàcych pora˝one przez szkodniki roÊliny uprawne – np. w kolbach kukurydzy Bt odpornej na omacnic´ prosowiank´, • mniej pozosta∏oÊci herbicydów w glebie i wodach gruntowych – np. dzi´ki burakom cukrowym odpornym na herbicyd Liberty® o doskona∏ej charakterystyce dla Êrodowiska, • mniej szkodliwych nasion chwastów w zebranym plonie – np. w soi RoundupReady® odpornej na herbicyd Roundup® o doskona∏ej charakterystyce dla Êrodowiska, • zachowanie nieodnawialnych zasobów surowców i energii – np. dzi´ki odpornoÊci ró˝nych gatunków na szkodniki i choroby, co ogranicza iloÊç zabiegów chemicznych, • ochrona gleby przed erozjà i zachowanie jej ˝yznoÊci dla przysz∏ych pokoleƒ oraz zmniejszenie emisji CO2 do atmosfery dzi´ki po∏àczeniu roÊlin odpornych na herbicydy z technologiami siewu bezpoÊredniego. Pomimo opinii, ˝e spo∏eczeƒstwo Unii Europejskiej jest przeciwne biotechnologii rolniczej, przedstawiciele Komisji Europejskiej otwarcie i wielokrotnie podkreÊlali znaczenie biotechnologii dla dalszego rozwoju Wspólnoty, natomiast europejscy naukowcy wskazujà na pog∏´biajàcà si´ przepaÊç technologicznà pomi´dzy USA a Europà. „Europa ma w tej chwili wybór: albo zaakceptujemy pasywnà rol´ i przyjmiemy do wiadomoÊci skutki rozwoju tych technologii w innym miejscu, albo rozwiniemy proaktywnà polityk´ pozwalajàcà na ich eksploatacj´ w odpowiedzialny sposób. Biotechnologia powinna staç si´, zaraz po IT (informatyka – przyp. aut.), kolejnà falà technologicznej rewolucji w gospodarce opartej na wiedzy, tworzàc nowe mo˝liwoÊci dla spo∏eczeƒstw i systemów ekonomicznych”. Przewodniczàcy Komisji Europejskiej, Romano Prodi 23 Nieprawda, ˝e ... czyli najcz´Êciej powtarzane b∏´dne opinie na temat biotechnologii i ich wyjaÊnienie W ostatnich latach pojawia∏o si´ wiele doniesieƒ na temat biotechnologii, a szczególnie na temat jej wp∏ywu na bezpieczeƒstwo ˝ywnoÊci, zdrowie ludzi i zwierzàt oraz wp∏ywu na Êrodowisko. Poruszano tak˝e kwestie zwiàzane z etykà, klonowaniem i terapiami genetycznymi. Niestety cz´sto przedstawia si´ biotechnologi´ w sposób nieobiektywny, sensacyjny i nastawiony na wzbudzenie obaw wÊród spo∏eczeƒstwa. Poni˝ej przywo∏ujemy kilka z mitów, które zaistnia∏y w ÊwiadomoÊci spo∏ecznej wraz z wyjaÊnieniami. 24 1. „Gen orzecha brazylijskiego w soi powodujàcy alergie”. Pewne bia∏ka orzecha brazylijskiego, podobnie jak bia∏ka wi´kszoÊci orzechów, sà ogólnie znanymi alergenami. Geny odpowiedzialne za wytwarzanie tych bia∏ek w orzechu, u˝yte do modyfikacji genomu soi, b´dà produkowaç w soi te same alergenne bia∏ka co w orzechu. Potwierdzono to doÊwiadczalnie w laboratorium. Ten przyk∏ad, na który powo∏ujà si´ bardzo cz´sto przeciwnicy biotechnologii, nie ma nic wspólnego z rzeczywistym zagro˝eniem dla zdrowia ludzi. Wspomniany eksperyment nigdy nie wyszed∏ z fazy prac laboratoryjnych; nigdy nie zosta∏ skomercjalizowany. Niezwykle rygorystyczna procedura dopuszczania produktów do obrotu oraz odpowiedzialnoÊç naukowców stanowià zabezpieczenie przed wprowadzaniem dodatkowych alergenów do produktów spo˝ywczych. Natomiast prowadzone sà liczne prace badawcze nad usuni´ciem alergenów z podstawowych produktów spo˝ywczych (np. wyeliminowanie alergennego dzia∏ania glutenu w pieczywie). 2. „Modyfikowana kukurydza paszowa „StarLink” w produktach spo˝ywczych „Taco Shells””. We wrzeÊniu 2000 roku w produktach spo˝ywczych w USA znaleziono Êladowe iloÊci zmodyfikowanych bia∏ek kukurydzy, która zosta∏a dopuszczona tylko do sprzeda˝y na pasz´. Zmieszanie kukurydzy paszowej z kukurydzà u˝ywanà na cele spo˝ywcze by∏o oczywistym naruszeniem zasad rejestracji i dopuszczenia do obrotu. W konsekwencji firma Aventis wycofa∏a kukurydz´ z obrotu, a produkty „Taco Shells” usuni´to ze sklepów. Jednak po przebadaniu tysi´cy ludzi nie stwierdzono najmniejszego negatywnego oddzia∏ywania „nieautoryzowanego” bia∏ka na zdrowie ludzi. Intencjà firmy by∏o i tak zarejestrowanie tej kukurydzy do obrotu w produktach spo˝ywczych, co prawdopodobnie mia∏oby miejsce zaledwie kilka miesi´cy póêniej. 3. „Superchwasty”. Przeciwnicy biotechnologii w rolnictwie straszà wizjà „superchwastów”. „Superchwasty” mia∏yby powstaç, gdy samosiewy zmodyfikowanej roÊliny uprawnej wyrosnà w uprawie nast´pczej. Inna mo˝liwoÊç to przekrzy˝owanie zmodyfikowanych roÊlin uprawnych ze spokrewnionymi gatunkami dzikimi. Takie roÊliny, dzi´ki uzyskaniu nowych cech, mia∏yby zdominowaç inne gatunki, naruszyç bioró˝norodnoÊç i zwi´kszyç koszty dla rolników. RoÊliny uprawne sà ulepszane pod kàtem odpornoÊci na Êrodek chwastobójczy o lepszym profilu ekologicznym, o bardzo szerokim spektrum zwalczanych chwastów i Êwietnej skutecznoÊci. To znakomicie u∏atwia prac´ rolnikom, gdy˝ mogà oni stosowaç tego typu Êrodki chwastobójcze bez obaw o zniszczenie przy tym uprawianych roÊlin. Modyfikacja genetyczna uodparnia roÊlin´ uprawnà na jeszcze jeden herbicyd. Teoretycznie mo˝liwe przekrzy˝owanie roÊliny uprawnej z gatunkiem dzikim i przeniesienie na niego tej nowej cechy odpornoÊci nie powoduje powstania ˝adnej przewagi ekologicznej takiej roÊliny w Êrodowisku naturalnym. JeÊliby nawet dosz∏o do pojawienia si´ takiej rosliny, to ∏atwo mo˝na by jà zwalczyç standardowymi metodami mechanicznymi i innymi herbicydami. 25 4. „Kukurydza zabijajàca larwy motyla Monarch”. Laboratoryjne badania przeprowadzone w Cornell University wykaza∏y, ˝e py∏ek kukurydzy Bt (zmodyfikowanej pod kàtem odpornoÊci na omacnic´ prosowiank´) mo˝e dzia∏aç owadobójczo na larwy motyla Monarch. W doÊwiadczeniu badano larwy motyla Monarch, które ˝ywiono liÊçmi chwastu: trojeÊci, posypanego du˝à iloÊcià takiego py∏ku. Doniesienia te sta∏y si´ jednym z powodów wstrzymania procesu dopuszczania do obrotu w Unii Europejskiej, nowych, genetycznie zmodyfikowanych organizmów na blisko 6 lat. Tymczasem entomolodzy z Cornell University sami opublikowali sprostowanie po wykonaniu badaƒ polowych, które nie potwierdzi∏y zagro˝enia. Dawki py∏ku u˝yte w doÊwiadczeniu laboratoryjnym by∏y ca∏kowicie nieproporcjonalne w stosunku do potencjalnych dawek w warunkach polowych. Ponadto stwierdzono, ˝e motyle ginà równie˝ w wyniku stosowania zabiegów chemicznych koniecznych dla ochrony kukurydzy nieulepszonej biotechnologicznie. G∏ównym czynnikiem wp∏ywajàcym negatywnie na populacje motyla Monarch jest niszczenie siedlisk ich naturalnego wyst´powania. 5 „Modyfikacja ziemniaków jest Êmiertelna dla szczurów”. W´gierski uczony, Arpad Pusztai, pracujàcy w Wielkiej Brytanii, og∏osi∏ w wywiadzie telewizyjnym wyniki swych nierecenzowanych badaƒ. Ich wyniki zosta∏y zinterpretowane przez media jako potencjalnie zabójcze dzia∏anie biotechnologii na organizmy ˝ywe. Pusztai wprowadzi∏ do ziemniaków gen produkujàcy lektyn´ – dobrze znanà substancj´ anty˝ywieniowà. Efekt jej obecnoÊci w po˝ywieniu by∏ z góry do przewidzenia. Nikt nigdy nie prowadzi∏ badaƒ nad takà modyfikacjà ziemniaków w celach komercyjnych, bo nie mia∏aby ona ˝adnego sensu ekonomicznego. Za brak rzetelnoÊci w badaniach i nieetycznà postaw´, nieprzystajàcà naukowcowi, Rowett Research Institute nie przed∏u˝y∏ kontraktu z Pusztaiem. 6. „Âmiertelne przypadki po za˝yciu tryptofanu w USA”. Przyk∏ad ten jest propagowany przez przeciwników biotechnologii, ale nie ma nic wspólnego z bezpieczeƒstwem biotechnologii. Tryptofan jest sprzedawany w USA jako od˝ywka i biosyntetyzowany przez zmodyfikowane genetycznie bakterie. Przyczynà Êmierci kilku osób by∏o zanieczyszczenie preparatu (dimerem tryptofanu) na skutek uproszczenia procedury oczyszczania. Nie by∏ to efekt uboczny dzia∏ania produktu biotechnologicznego albo modyfikacji genetycznej bakterii, a skutek ludzkiego niedbalstwa. 26 7. „Markery antybiotykowe przeniosà si´ na mikroorganizmy przewodu pokarmowego i spowodujà uodpornienie na leki antybiotykowe”. Obok genu warunkujàcego powstanie danej cechy w ulepszanej roÊlinie, zwykle wprowadza si´ drugi gen np. warunkujàcy opornoÊç na antybiotyk (przewa˝nie kanamycyn´), s∏u˝àcy do selekcji linii zmodyfikowanych. Powsta∏a obawa, i˝ ten gen mo˝e przenieÊç si´ na mikroorganizmy przewodu pokarmowego ludzi lub zwierzàt i spowodowaç uodpornienie na antybiotyk. Ponad 99,9 % wszystkich „obcych” genów jest degradowanych w przewodzie pokarmowym ssaków. ZdolnoÊci rekombinacyjne (tzn. zdolnoÊç do wbudowania obcego materia∏u genetycznego do swojego genomu) mikroorganizmów przewodu pokarmowego sà bardzo niewielkie. Aby taki transfer nastàpi∏, gen musi byç wbudowany w genom mikroorganizmu, co w warunkach panujàcych w przewodzie pokarmowym jest praktycznie niemo˝liwe. Ponadto wiele mikroorganizmów ju˝ posiada rozwini´tà opornoÊç na kanamycyn´. Pomimo stwierdzonego bezpieczeƒstwa wykorzystywania markerów antybiotykowych, w celu ograniczenia obaw naukowcy pracujà nad nowymi, „nieantybiotykowymi” markerami selekcjonujàcymi. 8. „Konflikt pomi´dzy tzw. rolnictwem ekologicznym a zielonà biotechnologià”. Przeciwstawianie ulepszonych roÊlin, w∏aÊnie „stworzonych” do czystszej ekologicznej produkcji roÊlinom uprawianym tzw. metodami ekologicznymi jest ca∏kowicie sztucznym, marketingowym problemem. Spór nie ma ˝adnego merytorycznego uzasadnienia i wynika jedynie z konfliktu interesów mi´dzy producentami taniej i zdrowej ˝ywnoÊci ulepszonej biotechnologicznie a producentami ˝ywnoÊci produkowanej tzw. metodami ekologicznymi, która jest znacznie dro˝sza. 9. „Geny z ˝ywnoÊci mogà przejÊç do genotypu cz∏owieka”. W∏àczenie nowego genu w sk∏ad dowolnego organizmu wy˝szego jest procesem bardzo skomplikowanym i nie mo˝e zajÊç poprzez przenikni´cie do organizmu drogà pokarmowà lub innymi normalnymi tzw. drogami wejÊcia (np. oddechowymi). W przeciwnym razie cz∏owiek zmienia∏by si´ genetycznie pod wp∏ywem tego, co spo˝ywa. 27 S¸OWNICZEK POMOCNY W ZROZUMIENIU BIOTECHNOLOGII • Agrobacterium tumefaciens – bakterie naturalnie wyst´pujàce w glebie, posiadajàce zdolnoÊç do wprowadzania w∏asnej informacji genetycznej do komórek roÊlin motylkowych. Agrobacterium u˝ywane sà w warunkach laboratoryjnych do transformacji, czyli wprowadzania po˝àdanych genów do komórek ulepszanych roÊlin. • Aminokwasy – podstawowe jednostki budulcowe bia∏ek i polipeptydów. Zawierajà charakterystyczne elementy struktury chemicznej: grup´ karboksylowà i aminowà. Jest dwadzieÊcia podstawowych aminokwasów. Ssaki nie sà zdolne do biosyntezy wszystkich aminokwasów, dlatego niektóre z nich (okreÊlane jako egzogenne) sà dostarczane z po˝ywieniem. • Bacillus thuringiensis (Bt) – bakterie naturalnie wyst´pujàce w glebie i u˝ywane od ponad 30 lat przez ogrodników i rolników do zwalczania niektórych gatunków szkodników. Bakteria Bt wytwarza specyficzne bia∏ko, nazywane „bia∏kiem Bt", zaburzajàce funkcjonowanie uk∏adu trawienia szkodnika. Bia∏ko Bt jest nieszkodliwe dla innych gatunków owadów, zwierzàt i ludzi. Gen kodujàcy bia∏ko Bt jest obecnie przenoszony metodami in˝ynierii genetycznej do roÊlin, by uodporniç je na niektóre szkodniki, np. ziemniaki odporne na stonk´ ziemniaczanà. • Bia∏ko – ∏aƒcuch aminokwasów po∏àczonych wiàzaniem peptydowym; bia∏ka pe∏nià podstawowe funkcje w organizmie (katalityczne, budulcowe, transportowe i inne), natomiast nie sà noÊnikami informacji genetycznej. Sà zasadniczymi elementami metabolicznymi i strukturalnymi komórek, tkanek i narzàdów roÊlin i zwierzàt. Syntetyzowane sà cz´Êciowo z aminokwasów endogennych, które ustrój mo˝e sam wytwarzaç oraz z aminokwasów egzogennych (tzn. pochodzàcych z zewnàtrz) , pobieranych z pokarmów rozk∏adanych w procesie trawienia. UnikalnoÊç danego bia∏ka jest funkcjà sekwencji i konfiguracji aminokwasów. • Chromosom – jednostka zawierajàca „upakowany” DNA, mikroskopijna struktura wewnàtrz komórki przechowujàca informacje genetyczne w postaci genów. Chromosomy wyst´pujà w jàdrze komórek roÊlin, ssaków i grzybów. 28 • DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) – wyst´pujàcy w chromosomach i jàdrach komórkowych noÊnik informacji genetycznej ˝ywej komórki. Czàsteczka DNA zbudowana jest z czterech podstawowych nukleotydów (czyli zasad po∏àczonych grupami fosforanowymi) – „cegie∏ek elementarnych": A, T, G i C. W sk∏ad czàsteczki DNA wchodzà dwa ∏aƒcuchy, które biegnà antyrównolegle (tzn. ˝e koniec jednego jest dok∏adnie naprzeciw poczàtku drugiego). ¸aƒcuchy owijajà si´ wokó∏ wspólnej osi i tworzà podwójnà helis´. • Enzym – substancja (najcz´Êciej bia∏ko), która katalizuje (u∏atwia) przebieg procesów biochemicznych. Ka˝dy enzym katalizuje ÊciÊle okreÊlonà reakcj´ chemicznà, dotyczàcà okreÊlonego substratu i okreÊlonych warunków (np. temperatury i pH). • Enzymy restrykcyjne, restryktazy – enzymy, które majà zdolnoÊç „przecinania” ∏aƒcuchów DNA w ÊciÊle okreÊlonych miejscach. • Fenotyp – ogó∏ cech ˝ywego organizmu (morfologicznych, anatomicznych, fizjologicznych i biochemicznych) wykszta∏cony w trakcie jego rozwoju osobniczego, a zale˝ny od sk∏adu genowego osobnika (genotypu) i oddzia∏ujàcych naƒ czynników Êrodowiskowych. • Gen – podstawowa jednostka dziedziczenia, zlokalizowana w chromosomach, decydujàca o przekazywaniu cech potomstwu. Gen jest odcinkiem ∏aƒcucha DNA, zawierajàcym pewnà liczb´ nukleotydów, których sekwencja stanowi informacj´ genetycznà, warunkujàcà syntez´ okreÊlonych bia∏ek i kwasu RNA. W dalszej konsekwencji w toku skomplikowanych ciàgów reakcji prowadzi to do wykszta∏cenia si´ okreÊlonej cechy organizmu. Geny wyst´pujà u wszystkich organizmów. • Genom – DNA umiejscowiony w pojedynczym (haploidalnym) zespole chromosomów danego organizmu, zawierajàcy kompletnà informacj´ genetycznà. • Genotyp – zespó∏ wszystkich genów obecnych w komórkach organizmu, warunkujàcy w∏aÊciwoÊci dziedziczne danego organizmu. Ka˝dy ˝ywy organizm ma swój indywidualny zestaw genów, ró˝ny od genotypów innych osobników tego samego gatunku. Identyczne genotypy mogà mieç tylko organizmy bliêniacze (bliêni´ta jednojajowe), choç i one mogà genetycznie ró˝niç si´ nieco od siebie w wyniku mutacji. Genotyp wespó∏ z warunkami otoczenia wp∏ywa na wykszta∏cenie cech zewn´trznych organizmu, czyli fenotypu. • Herbicyd – Êrodek chemiczny u˝ywany do zwalczania niepo˝àdanych roÊlin – chwastów. • Hybryda – organizm powsta∏y ze skrzy˝owania spokrewnionych organizmów macierzystych (lecz nie identycznych genetycznie) lub potomek powsta∏y w wyniku skrzy˝owana dwóch osobników wyraênie ró˝nych pod wzgl´dem genetycznym, najcz´Êciej nale˝àcych do innych odmian lub gatunków. • Hybrydyzacja – proces kojarzenia dwóch osobników o odmiennym genotypie. W wyniku hybrydyzacji powstaje mieszaniec (hybryda). • In˝ynieria genetyczna – technika dodawania, usuwania lub modyfikacji genów prowadzàca do zmiany genomu modyfikowanej komórki lub organizmu, a w konsekwencji zmiany ich w∏aÊciwoÊci. 29 • Klonowanie – metoda, która umo˝liwia reprodukcj´ ˝ywych organizmów metodami pozap∏ciowymi i uzyskiwanie w ten sposób identycznych osobników potomnych, b´dàcych dok∏adnà kopià genetycznà organizmu macierzystego. • Kodon – trzy nukleotydy kodujàce aminokwas. • Komórka – podstawowa jednostka ˝ywej materii zdolna do reprodukcji. • Kwasy nukleinowe – zwiàzki wielkoczàsteczkowe wyst´pujàce we wszystkich ˝ywych komórkach, odgrywajàce zasadniczà rol´ w przekazywaniu cech dziedzicznych i kierowaniu syntezà bia∏ek. Istniejà dwa podstawowe kwasy nukleinowe: DNA i RNA. • Mikroorganizm – najmniejsza forma ˝ycia; potocznie oznacza bakterie, wirusy, grzyby i organizmy jednokomórkowe. • Mutacje – zmiany w materiale dziedzicznym (czyli w DNA) wywo∏ane pod wp∏ywem ró˝nych bodêców zewn´trznych, prowadzàce do zmiany we w∏aÊciwoÊciach fizykochemicznych. Mutacje zachodzà stale w organizmach; tylko niektóre prowadzà do chorób. • Nukleotyd – jednostka elementarna czàsteczki DNA. • Outcrossing – przypadkowe przekrzy˝owanie si´ roÊliny uprawnej z dzikim gatunkiem spokrewnionym. • Plazmid – czynnik dziedziczny pozachromosomowy, istniejàcy autonomicznie i dziedziczàcy si´ niezale˝nie od chromosomów. Najcz´Êciej plazmidy wyst´pujà w bakterii w postaci kolistych DNA. Plazmidem cz´sto wykorzystywanym w biotechnologii roÊlinnej jest plazmid Ti, pochodzàcy z bakterii Agrobacterium tumefaciens. • Rekombinacja – zastosowanie procesów biologicznych i chemicznych do skonstruowania nowej czàsteczki DNA. • RNA – kwas rybonukleinowy wyst´pujàcy zarówno w jàdrze komórkowym, jak i w cytoplazmie; wyst´puje w komórce w postaci jednej nici polinukleotydowej. • Sekwencja DNA – kolejnoÊç nukleotydów – A, T, C i G w ∏aƒcuchu DNA. Sekwencja determinuje informacj´ genetycznà, która stanowi o cechach i w∏aÊciwoÊciach ca∏ego organizmu. • Transgen – organizm zawierajàcy zmodyfikowany lub obcy gen, wprowadzony za pomocà technik in˝ynierii genetycznej. • Transgeniczny – przymiotnik okreÊlajàcy organizm, który zawiera materia∏ genetyczny pochodzàcy z innych organizmów. • Wektor – organizm przenoszàcy paso˝yta lub drobnoustrój zakaêny. W genetyce wektor jest wirusem lub plazmidem, który ma zdolnoÊç przenoszenia DNA do komórek innych organizmów w sposób umo˝liwiajàcy jego powielanie. Wektor przenosi w∏asne geny i ka˝dy gen, jaki jest do niego do∏àczony. • Wirus – organizm mniejszy od bakterii, zdolny do rozmna˝ania si´ tylko w innym organizmie. 30 Broszura opracowana w 2004 roku.
