Genetiškai modifikuoti organizmai | GMO

Dėl minėtų praktiškai neribotų genų perkėlimo iš vieno organizmo į kitą galimybių, GMO panaudojimas gali būti labai platus ir tikėtina, kad plėsis. Net ir dabar kai technologija kurti GMO egzistuoja vos 40 metų, dalis žemės ūkio bei pramonės šakų nebeįsivaizduojamos be GMO. Pirmasis GMO sukurtas 1973 m., tai buvo bakterija (žarnyno lazdelė). 1978 m. bakterijos pramoniniu būdu pradėjo gaminti insuliną. Nuo to laiko GMO naudojimas auga ir plečiasi. Valstybės (JAV, Kanada, Vokietija) remia savas biotechnologijų kompanijas, taip pat ir Jungtinės tautos (JT), kadangi GMO potencialiai gali išspręsti daugelį bado ir sveikatos problemų, o taip pat tai labai pelningas verslas ir netgi ekonominio-politinio poveikio priemonė.

GMO maistui

Genetiškai modifikuoti organizmai maistui pradėti naudoti nuo 1990 metų. Iš augalų daugiausia genetiškai modifikuojamos sojos, pomidorai, ryžiai, kukurūzai. Pirmasis GMO, paruoštas prekybai, buvo pomidoras, dėl pakeistos DNR tapęs atspariu puvimui. Daržovę modifikavusiai Kalifornijos kompanijai „Calgene“ 1994 m. buvo leista pateikti ją visuomenei be jokio ženklinimo. Vartotojai su malonumu pirko modifikuotus pomidorus mokėdami dvigubai ar net penkiagubai daugiau negu tuo metu kainavo standartiniai pomidorai. Kita kompanija „Zeneca“, gaminusi pomidorų padažus, naudojo šiuos GMO savo produkcijai gaminti, kuri visa realizuota Europoje 1996 metų vasarą. Bandymas nurodyti, jog sudėtyje yra GMO, parodė, jog europiečiai palankiai priėmė genetiškai pakeistus maisto produktus. Tačiau toks teigiamas požiūris drastiškai pasikeitė po karvių pasiutligės proveržių, po kurių už tai atsakingos institucijos neteko vartotojų pasitikėjimo. Taip pat buvo protestuojama prieš „Monsanto“ kompanijos pristatytas “Roundup-Ready” sojos pupeles. Kitos genetiškai modifikuotos kultūros, įskaitant vabzdžiams atsparią medvilnę bei herbicidus toleruojančią soją, pasiūlytos rinkai 1996 m. Šie GMO pradėti plačiai naudoti Jungtinėse Amerikos Valstijose. Šalyse, kuriose žemės ūkis sudaro didžiąją dalį ekonomikos (Argentinoje, Brazilijoje, Pietų Afrikoje, Indijoje ir Kinijoje), tokia produkcija irgi lengvai rado kelią į sėjamus laukus. Nereikėtų pamiršti ir šio modifikuojamo maisto: kukurūzų, kviečių, rapsų, cukrinių runkelių, graikinių riešutų, bulvių, žemės riešutų, moliūgų, tabako, saldžiųjų pipirų, salotų, svogūnų ir kt.

Šiandien transgeniniai augalai naudojami ne tik Amerikoje, bet ir Europos šalyse. Padaugėjo eksperimentų su organizmais. Atsirado daugiau įterpiamų genų į augalus. Šiuo metu yra registruota daugiau kaip 1700 genetiškai modifikuotų augalų.

Lietuvoje kol kas oficialiai veikla, susijusi su genetiškai modifikuotų organizmų ir genetiškai modifikuotų produktų išleidimu į aplinką, registruota tik keletą kartų: 1999-2000 m. Lietuvos žemdirbystės institute, gavus Aplinkos ministerijos leidimą, buvo atliekami visuotinio veikimo herbicido efektyvumo tyrimai genetiškai modifikuotuose cukriniuose runkeliuose. Lietuvos valstybinis augalų veislių tyrimo centras 1998 – 2000 m. vykdė genetiškai modifikuotų augalų veislių konkursinius bandymus.

Pagal nacionalinius ir Europos Komisijos teisės aktus, informacija vartotojams apie genetiškai modifikuotus organizmus maisto produktų ženklinimo etiketėse turi būti nurodoma, kai produkte yra daugiau nei 0,9 proc. genetinės modifikacijos.

Genetiškai modifikuoti maisto produktai, parduodami Lietuvos Respublikos rinkoje:

• Saldumynai: šokoladinė plytelė Dinastija, Samari, šokoladiniai vafliai Smakdown, saldainiai Vkus leščiny-siurpriz, šokoladinis kremas Cikonella, riešutinis tepamasis kremas Finetti.

• Augaliniai aliejai: Brolio, Lankų, Sodžiaus, Kolumbo, Tėviškės, Augalinis aliejus, Dolores, Maxima, Optima linija, Perla, Karolina, Žemaičio, Aukselis, Saulutė, Omili, Huilor, Oilio, Vitela, Luccija, Jasmine, Caroli, Zitos sojų aliejus.

• Margarinai: Optima linija, Aukselis, Aima, Lisette, Extra, Osrini.

• Majonezai: Sodžiaus, Provanso.

Kodėl maisto produktus prireikė genetiškai modifikuoti? Atsakymas paprastas – siekiama pagerinti maisto kokybę bei pasididinti už jį gaunamą pelną.

Štai pavyzdys, kaip pakeitus ryžių genetinę medžiagą buvo išpręsta vitaminų stokos problema trečiojo pasaulio šalyse.

Vitaminas A yra labai svarbus palaikyti žmogaus sveikatai. Šis vitaminas ypač svarbus vaikams, nes jo trūkumas gali sukelti visišką arba nevisišką aklumą. Tradiciniai kryžminimo metodai nepadėjo papildyti augalus vitaminu A. Todėl į ryžius buvo įterpti trys genai: du – iš gelsvojo narcizo, o vienas – iš mikroorganizmo. Transgeniniai ryžiai produkavo beta karotiną, kuris yra vitamino A pirmtakas. Ryžių sėkla yra geltonos spalvos. Tokiu būdu buvo išspręsta problema dėl vaikams trūkstamo vitamino A atogrąžose. Taip pat žmogaus organizmui svarbi geležis. Geležies trūkumas sukelia anemiją nėščioms moterims ir mažiems vaikams. Afrikoje ir Azijoje pastebėta, jei trūksta geležies, - vaikai gimsta negyvi, mažo svorio. Įterpus į ryžius genų, padidinančių geležies kiekį bei atsakingus už geležies surišimo baltymą, kuris palengvina geležies pasisavinimą su maistu, buvo gauti ryžiai su 2-4 kartus padidintu geležies kiekiu nei laukinio tipo ryžiuose.

Plačiai naudojami mikroorganizmų pagaminti fermentai, be kurių negali apsieiti pieno, duonos, sulčių, alkoholio gamyba. Remiamasi nuostata, kad genetiškai modifikuotų organizmų išskirti fermentai nesiskiria nuo natūralių junginių, tik yra geresnės kokybės, nes išvalyti nuo priemaišų, gryni. Gaminant fermentinius sūrius, vartojamas fermentas chimozinas. Tradiciškai jis buvo gaunamas iš jaunų veršiukų skrandžių, dabar jį gamina Escherichia coli, Kluyveromyces lactis, Aspergillus niger var. avamori. Bioreaktoriuose gautas fermentinis preparatas yra identiškas gyvuliniam, bet turi apie 95 proc. chimozino, o tradiciniame jo tik 2 proc.

Modifikuotos mielės, pelėsiai, bakterijos taip pat vartojamos maisto pramonėje. Anglijoje įteisintas modifikuotų mielių, aktyviai gaminančių dujas fermentuojant maltozę, vartojimas tešlos paruošimui. Mielės, išskiriančios fermentus dekstranų hidrolizei iki lengvai fermentuojamos gliukozės, vartojamos mažai kaloringo alaus gamybai. Jau nuo 1985 metų pramonėje vartojamas Lactococcus lactis, aktyvus bakteriocinų sintetintojas (gamintojas).

Kava ir arbata taip pat neišvengia genų modifikacijos. Kofeino pašalinimas iš kavos – dar viena iš dabartinių genetiškai modifikuotų augalų tyrimo krypčių. Du mokslininkai iš Havajų ir Škotijos aptiko skirtingus genus, kurie kontroliuoja kofeino produkciją kavos pupelėse ir arbatos lapuose. Jei pavyktų pašalinti iš augalų šiuos genus, būtų sukurti kavos ir arbatos augalai, produkuojantys natūraliai dekofeinizuotus produktus su aromatu.

Kita problema kavos plantacijose – skirtingas kavos pupelių prinokimo laikas. Havajuose kuriami metodai, leidžiantys prinokti pupelėms tuo pačiu metu, kad derliaus nuėmimo mašinos galėtų nuskinti pupeles nuo vaismedžių tuo pačiu metu.

GMO medicinoje

Genų inžinerija jau daugiau nei 10 metų yra naudojama ir medicinoje: naujų vaistų gamyboje bei sunkių ligų gydyme (genų terapija). Tradiciniai baltyminių vaistų ir vakcinų gaminimo būdai dideliais kiekiais užima daug laiko bei yra brangūs. Genų inžinerijos mokslas leidžia išspręsti šią problemą. Taip pat ligų gydymui jau pradėti taikyti genų terapijos metodai; atliekami organų ksenotransplantaciniai eksperimentai.

Genų terapija suteikia pacientui sveikus genus vietoj defektyvaus geno. Genų terapija taip pat naudoja genus gydant genetinius sutrikimus ir kitas žmonių ligas. Egzistuoja ex vivo ir in vivo genų terapijos metodai.

Ex vivo (už gyvo organizmo ribų) terapijos metu paimamos paciento ląstelės, apdorojamos ir vėl grąžinamos į paciento organizmą. Retrovirusas, turintis iš RNR (ribonukleininė rūgštis) sudarytą genomą, dažnai naudojamas sveikiems genams pernešti į paciento ląstelę.

Prieš keletą metų dvi mergaitės, sergančios sunkia kombinuoto imunodeficito sindromo forma buvo gydomos ex vivo genų terapijos metodu. Šios mergaitės neturėjo fermento, reikalingo T ir B leukocitų brendimui, todėl joms grėsė gyvybei pavojingos infekcijos. Iš jų kraujo buvo paimtos leukocitų ląstelės ir užkrėsto retrovirusu su normaliu genu, koduojančiu reikiamą fermentą. Tada ląstelės buvo grąžintos į mergaičių kraują. Vėliau vienai iš tų mergaičių ir dviems naujagimiams berniukams buvo įvestos kaulų čiulpų ląstelės, taip pat genetiškai modifikuotos. Genetiškai modifikuotas kaulų čiulpų ląsteles naudoti geriau, nes jos yra ilgaamžės ir pacientas gali visiškai pasveikti.

Tarp daugelio genų terapijos bandymų galima paminėti šio metodo panaudojimą šeiminei hipercholesterolemijai gydyti. Liga išsivysto, kai kepenų ląstelėse nėra receptoriaus, reikalingo šalinti iš kraujo cholesterolį. Didelis cholesterolio kiekis kraujyje gali sukelti mirtiną širdies infarktą dar pacientui esant jaunam. Neseniai sukurtos procedūros metu pacientui išpjaunama nedidelė kepenų dalelė ir užkrečiama retrovirusu su normaliu genu, koduojančiu receptorių. Chemoterapija vėžiu sergančių pacientų organizme dažnai sunaikina ne tik vėžines, bet ir sveikas ląsteles. Klinikinių bandymų metu tyrinėtojai įvedė pacientams genus, kurie arba sustiprina sveikų ląstelių atsparumą chemoterapijai, arba padidina naviko ląstelių jautrumą gydymo priemonėms.

In vivo. Kitų genų terapijos procedūrų metu virusai, laboratorijoje užaugintos ląstelės ar net sintetiniai pernešėjai naudojami genams įterpti tiesiai į pacientų organizmą. Jei naudojama in vivo terapija, iš paciento organizmo ląstelės nėra imamos. Tikriausiai kada nors in vivo terapija bus naudojama hemofilijai, diabetui, Parkinsono ligai ar AIDS gydyti. Gydant nuo hemofilijos, pacientai galėtų gauti reguliarias dozes ląstelių su normaliais kraujo krešėjimo faktorių genais. Arba tokias ląsteles būtų galima patalpinti į organoidus, dirbtinius organus, kuriuos galima implantuoti į pilvo ertmę. Parkinsono ligai gydyti dopaminą gaminančios ląstelės galėtų būti įskiepytos tiesiai į smegenis. Šioms procedūroms galima naudoti laboratorijoje užaugintas ląsteles, neturinčias antigenų (kad būtų sumažintas imuninės sistemos pasipriešinimas).

Vaistų gamyboje taip pat naudojami genetiškai modifikuoti organizmai. GM mikroorganizmai gamina insuliną (gamina genetiškai modifikuota bakterija, į kurios DNR grandinę įterptas žmogaus insulino genas), įvairius hormonus.

Jau sukurti uodai, kurie yra atsparūs maliarijos sukėlėjams ir nebegalėtų platinti šios ligos.

Žmogui išvengti tam tikros ligos ar mirties padeda vakcinos. Jos sudarytos iš susilpnintų tam tikro štamo patogenų. Siekiant išvengti ligos, vakcinos injektuojamos į organizmą. Dabar atsirado galimybė vakcinoms atsirasti tam tikruose augaluose. Į augalą įvedamas genas, kuris koduoja imunogeninių patogenų baltymus. Tokiu būdu augalas tampa valgomąja vakcina. Šio metodo privalumas – nereikia injektuoti vakcinos, o užtenka suvalgyti genetiškai modifikuotą vaisių (bananą) ar daržovę (bulvę) ir vakcina patenka į žmogaus organizmą. Tokie švieži vaisiai turi antigenų. Vakcina įsisavinama per virškinimo traktą. Tokios vakcinos sėkmingai taikomos prieš tokias ligas kaip hepatitą B, cholerą, pasiutligę bei kitas ligas. Dabar kuriamos augalų vakcinos ir naminiams gyvūnams, ir gyvuliams. Augaluose gali būti gaminami antikūnai. Geriausias pavyzdys – augaluose bandoma gauti antikūnių prieš Streptococcus mutans bakterijas, kurios sukelia dantų ėduonį. Įterpus į obuolį geną nuo šių bakterijų, bus galima sumažinti ėduonies riziką.

GMO žemės ūkyje

Žemės ūkis yra viena iš sričių, kuriose genetiškai modifikuoti organizmai (augalai) yra plačiausiai naudojami. 1996 m. pirmosios komerciniais tikslais GM sėklos buvo pasodintos JAV. Po dešimties metų auginamos GM žemės ūkio kultūros jau užėmė 102 milijonų hektarų žemės ploto visame pasaulyje.

Daugiausia genetiškai pakeistų pasėlių augina JAV. Nuo jos šiek tiek atsilieka Argentina, Brazilija ir Kanada. Kinija ir Indija taip pat yra šio sąrašo pirmosiose gretose dėl vis besiplečiančio GM medvilnės žemės ukio.

Genetiškai modifikuotos kultūros auginamos net ir Europos Sąjungoje. 2006 metais GM kukurūzai buvo auginami beveik 60 000 hektarų plote Prancūzijoje, Ispanijoje, Čekijoje, Portugalijoje bei Vokietijoje. Tai sudarė 8 proc. visų ES auginamų kukurūzų. Europos Sąjungoje GM kukurūzai yra naudojami išimtinai gyvulių pašarui.

Populiariausios genetiškai modifikuojamos kultūros:

Soja. 2004 m. daugiau nei pusė (56 %) pasaulyje užaugintos sojos buvo genetiškai modifikuota soja. Kiekvienais metais apie 40 milijonų tonų sojos yra importuojama į ES. Daugiausia ji naudojama gyvulių bei viščiukų pašarams, taip pat daugeliui maisto priedų gaminti.

2005 m. 221 milijonų tonų sojos buvo užauginta visame pasaulyje. Pirmaujančios šalys: JAV (36 %), Brazilija (27 %), Argentina (18 %) ir Kinija (8 %). Šias šalis vejasi Indija bei Paragvajus.

JAV ir Argentinoje GM sojoms nėra jokių apribojimų ir jos laikomos kaip įprastinės kultūros. Šiose šalyse gamintojai bei valstybinės institucijos nemato reikalo genetiškai modifikuotas ir ekologiškas sojas laikyti atskirai auginimo, sandėliavimo, transportavimo ar apdirbimo metu.

Kukurūzai. Pirmą kartą GM kukurūzai buvo užauginti JAV ir Kanadoje 1997 metais. Nuo tada tokių kukurūzų auginimas paplito po visą pasaulį. Šiandien daugiau kaip pusė auginamų kukurūzų Jungtinėse Amerikos Valstijose turi pakeistus genus. Modifikuojant šiai kultūrai suteikiama viena iš savybių: atsparumas vabzdžiams ir herbicidams. Vis daugiau kukurūzų turi abi.

Kukurūzai yra vienintelė genetiškai modifikuota kultūra, kuri auginama ES komerciniams tikslams. Ispanija yra pirmoji Europoje kuri tai įgyvendino. Dabar 12 % Ispanijoje užaugintų kukurūzų yra genetiškai modifikuoti.

Europoje auginami GM kukurūzai išskiria tam tikrą toksiną, kuris apsaugo juos nuo europinio kukurūzus graužiančio vikšro. Jie graužia stiebus, todėl augalas gali nuvirsti. Tai pat išgraužos gali atverti kelią grybelinėms ligoms. Šios priežastys ir skatina ūkininkus auginti GM kukurūzus, nes taip ne tik išsaugomi pasėliai, bet ir nereikia purkšti cheminių pesticidų.

Daugiausia kukurūzai naudojami gyvulių pašarui ir maisto produktams bei krakmolui:

• Iš didžiosios dalies kukurūzų gaminamas pašaras gyvuliams. Tam, kad ūkininkas galėtų jį pagaminti, reikia sutrinti burbuoles ir po fermentacijos susidaro silosas.

• Tik nedaugelis iš karto tampa maistu: dribsniai, “popcorn”, saldinti kukurūzai skardinėse ir t.t.

• Kukurūzai, kaip kviečiai ir bulvės, yra krakmolo šaltinis. Maždaug pusė pagaminamo krakmolo yra suvartojama maistui, kita dalis – popieriaus, pakavimo medžiagų, chemikalų bei kitų medžiagų gaminimui.

• Kukurūzų krakmolas taip pat naudojamas maisto priedų gamybai.

Rapsai. Visai neseniai rapsai buvo gan nereikšmingas augalas žemės ūkyje. Bet kai atsirado galimybės iš jų pašalinti dvi nenaudingas medžiagas, išaugo didelis susidomėjimas šia kultūra. Šiandien rapsai auginami ne tik kaip žaliava biodyzeliui ar techniniams tepalams gaminti, bet ir aliejaus kepimui bei margarino produkcijai.

Šiuo metu pasaulyje auginami GM rapsai yra atsparūs herbicidams. Ateityje bus įmanoma keisti ir rapsų aliejaus savybes, lemiančias jo fizines bei maistines savybes: būtų galima sukurti rapsus, turinčius daugiau ilgagrandžių riebiųjų rugščių. Šios rūgštys išlieka nepakitusios aukštesnėje temperatūroje. Tai reiškia, kad sutrumpėtų margarino gamybos procesas.

Medvilnė. 2005 metų duomenimis, medvilnės pasėlių plotas visame pasaulyje sudarė 9,8 milijonų hektarų. Tai yra 11 proc. visos užauginamos žemės ūkio produkcijos. Daugiausia GM medvilnės užauginama JAV ir Kanadoje. Ji kultivuojama ir kitose šalyse: Indijoje, Pietų Afrikoje, Australijoje, Argentinoje, Meksikoje ir Kolumbijoje. Šiandien ši kultūra yra atspari vabzdžiams ir herbicidams.

Kol kas ES leidimai auginti GM medvilnę neišduodami.

Medvilnės pluoštas, naudojamas tekstilės pramonėje, yra gaunamas iš augalo Gossypium hirsutum sėklų plaušelių. Kai žalios spalvos medvilnės sėklinės subręsta, jos plyšta ir pasirodo pūkų pavidalo pluoštelis. Po derliaus nuėmimo šis pluoštelis turi būti atskirtas nuo sėklų. Sėklos, turinčios proteinų ir aliejų, gali būti perdirbtos į įvairiausius šalutinius produktus:

• Medvilnės sėklų aliejus naudojamas kaip aukštos kokybės kepimo aliejus ir kartais iš jo gaminamas margarinas. Aleijus taip pat yra vitamino E šaltinis.

• Daug proteinų turinčios medvilnės sėklos naudojamos gyvulių pašarams.

• Tie medvilnės plaušeliai, kurie netinkami tekstilės pramonėje, naudojami maisto priedams gaminti. Mat plaušeliai sudaryti iš celiuliozės. Celiuliozė (E 460) ir metilceliuliozė (E 461) gali būti naudojamos kaip stabilizatoriai, emulsikliai ir užpildai.

GMO miškų ūkyje

GMO miškininkystėje kol kas naudojama labai menkai, tik eksperimentuojama. Siekiama išvesti naujas medžių veisles, kurios greičiau augtų, būtų atsparios ligoms ir kenkėjams; taip pat norima, kad GM medžiai įgytų vienokių ar kitokių savybių, pavyzdžiui, gamintųsi mažesnis lignino kiekis auginant medžius popieriaus pramonei.