Organizm zmodyfikowany genetycznie (Genetically Modified Organism – GMO), czyli tzw. organizm transgeniczny, powstaje w wyniku wprowadzenia do jego genomu obcych genów, najczęściej pochodzących od osobnika innego gatunku. W rezultacie powstaje organizm o nowych cechach, nie spotykanych w przyrodzie.

Historia roślin transgenicznych rozpoczęła się w chwili, gdy odkryto, iż bakteria Agrobacterium tumefaciens potrafi wprowadzić do komórek roślinnych swój DNA. Wystarczy dołączyć do owego fragmentu DNA wybrany gen i zakazić roślinę. W ten sposób do puli własnych genów rośliny zostaje dołączony dodatkowy gen, który powoduje wystąpienie u roślin potomnych jakiejś nowej cechy.

Trzecią lub czwartą generację roślin przesadza się na pole i ocenia, czy zmiana została osiągnięta. Sprawdza się, czy w komórkach rośliny znajduje się obcy gen i czy jest on czynny, a więc czy koduje białko determinujące pożądaną cechę. Jeśli jest ona przekazywana z pokolenia na pokolenie, można uznać, iż powstała roślina utrzymująca linię transgeniczną.

Odkrywanie tajemnicy życia

Jednym z elementów definicji życia jest jego przekazywanie – budowanie organizmów potomnych na podobieństwo organizmów rodzicielskich. Mechanizmy prowadzące do powstania potomstwa poznano dość dobrze już w XIX w., ale ciągle nie było wiadomo, jakie czynniki sprawiają, iż organizmy potomne są takie, jak rodzice.

Pierwszych naukowych przesłanek dostarczył czeski mnich z zakonu augustianów Gregor Mendel. W latach 1856–1868, pełniąc funkcję opata w klasztorze w Brnie, przeprowadzał w przyklasztornym ogrodzie doświadczenia nad krzyżowaniem fasoli i grochu. Odkrył ważne prawidłowości rządzące dziedziczeniem barwy kwiatów tych roślin. Na przykład, po skrzyżowaniu odmiany kwitnącej na czerwono z odmianą białą potomstwo miało wyłącznie barwę czerwoną. Z kolei, w następnym pokoleniu występowały obie barwy, biała i czerwona, tak jak u dziadków, choć w innych proporcjach.

Wyniki te były powtarzalne, a zatem musiały istnieć jakieś stałe czynniki odpowiedzialne za przekazywanie tych cech. Mendel wywnioskował, że każdy organizm posiada dwa takie czynniki – jeden otrzymuje od ojca, drugi od matki. Ich różne kombinacje determinują cechy rośliny.

Prace Mendla uległy zapomnieniu. Ponowne odkrycie praw dziedziczenia nastąpiło dopiero w 1900 r. Tym razem padło na podatniejszy grunt. Wcześniejsze obserwacje podziału komórki pod mikroskopem sugerowały, że nośnikiem dziedziczności może być jądro komórkowe, a ściślej odkryta w nim substancja, zwana chromatyną, która tworzy delikatną siateczkę rozpadającą się podczas podziału jądra na cieniutkie nitki, które nazwano chromosomami. Pasowały one idealnie do roli mendlowskich czynników dziedziczenia.

Okazało się jednak, że czynników dziedziczenia jest zbyt dużo w stosunku do liczby par chromosomów, zatem każdy chromosom musi reprezentować więcej niż jeden czynnik, a więc musi się składać z mniejszych części. Nazwano je genami. Dopiero w 1943 r. lekarzowi Salvadorowi Lurii i fizykowi Maksowi Delbrückowi udało się wykazać, że geny są dużymi cząstkami organicznymi.

Najważniejszą cechą kodu genetycznego jest jego uniwersalność. Podstawowa struktura DNA jest taka sama u wszystkich żyjących na Ziemi organizmów. Rozwój inżynierii genetycznej jest możliwy właśnie dzięki temu, że informację genetyczną można niemal dowolnie przenosić między różnymi istotami.

Przysmaki z laboratorium

Pierwszym produktem rośliny transgenicznej, który trafił na półki sklepowe w USA, były pomidory o nazwie Flavr Savr – dzieło amerykańskiej firmy biotechnologicznej Calgene. Ich przewaga nad naturalnymi polegała na tym, że dłużej pozostawały twarde i były odporniejsze na transport i przechowywanie. Działo się to w roku 1994.

Jednak to nie pomidory są sztandarowym produktem biotechnologii. Najczęściej zmienianą genetycznie rośliną jest rzepak. Na kolejnych miejscach znajdują się: ziemniaki, kukurydza, len, soja, bawełna, buraki cukrowe, ryż, jabłoń, ogórki, truskawki, słoneczniki i tytoń.

Najczęściej zmienianą cechą w roślinach uprawnych jest tolerancja na herbicydy – chodzi o uzyskanie odmiany, która byłaby odporna na stosowane do niszczenia chwastów środki chemiczne. Ważne jest również wykształcenie odporności na wirusy oraz owady, a także grzyby i inne choroby roślin. Przede wszystkim zatem inżynieria genetyczna służy zwiększeniu plonów. Dopiero w następnej kolejności modyfikuje się cechy związane z atrakcyjnością spożywczą, np. walory smakowe czy wygląd owoców i warzyw.

Niektóre pomysły na wykorzystanie biotechnologii zapierają dech w piersiach. Jednym z nich jest idea, by wykorzystać jadalne części roślin do przenoszenia szczepionek. Prace takie prowadzone są od 1995 r. Projektuje się m.in. pomidory zawierające szczepionkę przeciwko wściekliźnie i banany ze szczepionką przeciwko malarii.

Pytanie, czemu służą rośliny transgeniczne, ma wiele odpowiedzi. Celem czysto naukowym jest możliwość sprawdzenia, jaką funkcję pełnią określone geny czy białka. Zastosowań użytkowych także nie brakuje. Może to być, jak w przypadku pomidorów Flavr Savr, poprawienie trwałości owoców. Albo skłonienie rośliny do wytwarzania środków owadobójczych. Transgeniczna bawełna jest odporna na specyfiki chwastobójcze i posiada włókna o zwiększonej wytrzymałości, co ułatwia przędzenie. Istnieje również bawełna zawierająca gen kodujący truciznę, która zabija gąsienice niszczące uprawy.

Biotechnolodzy pracują nad stworzeniem roślin odpornych na przymrozki, suszę, nieczułych na silne zasolenie gleby. Wśród projektów wyróżnia się niewątpliwie pomysł stworzenia jabłek spowalniających rozwój choroby Alzheimera, a także jabłek chroniących nasze uzębienie. W jaki sposób? Otóż, będą one zawierać peptyd uniemożliwiający bakteriom przyczepianie się do powierzchni zębów, a powodem próchnicy są właśnie bakterie.

W grudniu 2000 r. naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu donieśli o wyhodowaniu ziemniaka, który świeci, gdy ma zbyt mało wody i trzeba go podlać. Osiągnięto to dzięki genowi meduzy odpowiedzialnemu za produkcję białka fluorescencyjnego.

Najpiękniejszym chyba, na razie, wytworem inżynierii genetycznej są błękitne róże, nie występujące w stanie naturalnym.

Po co modyfikuje się zwierzęta?

Modyfikacje zwierząt mają na celu głównie uzyskanie zwierząt o pożądanych cechach w hodowli, na przykład szybciej rosnących świń, ryb, zastosowaniu ich w produkcji białek, enzymów, innych substancji wykorzystanych w przemyśle farmaceutycznym, uodpornieniu na choroby.

Modyfikacje zwierząt nie są tak popularne jak roślin, głównie ze względu na trudności w samym procesie modyfikacji. Proces jest bardzo skomplikowany i trwa długo; bardzo wysokie są też koszty. Zwierzęta modyfikowane genetycznie często chorują, są bezpłodne. Zwierzęta transgeniczne nie są też dostępne w sprzedaży.

Za najważniejszą modyfikację należy uznać takie przekształcenie genomu zwierzęcia, by jego organizm wytwarzał białka wykorzystywane jako leki. Mówi się o takich zwierzętach, że są bioreaktorami.

Modyfikowane w tym celu są głównie krowy, kozy i owce, gdyż pożądane białka wytwarzane są w gruczołach mlecznych i wydzielane z mlekiem. Produkowana jest antytrombina – ludzki enzym, czynnik krzepliwości krwi, pozwalający na kontrolę powstawania zakrzepów. Produkuje się także antytrypsynę stosowaną w leczeniu rozedmy płuc oraz erytropoetynę – niezbędną w leczeniu anemii.

Wyhodowano też genetycznie zmodyfikowane buhaje, z genem odpowiedzialnym za produkcję lakoferytyny – białka o znaczeniu farmaceutycznym, którego preparaty polecane są osobom zagrożonym niedoborami żelaza, chorym po przewlekłych chorobach wirusowych i bakteryjnych, a także osobom starszym.

Istnieją też owce wytwarzające ludzki enzym, który może pomóc w leczeniu stwardnienia rozsianego.

Dla hodowców niezwykle ważne są modyfikacje mające na celu uzyskanie szybszego wzrostu zwierząt hodowlanych. Polegają one na wprowadzeniu genów produkujących hormon wzrostu. W ten sposób modyfikowane bywają głównie ryby: karpie i łososie. Ale prowadzone są także badania na zwierzętach gospodarskich: świniach, królikach i owcach.

Szczególnie dobrym obiektem inżynierii genetycznej mogą być krowy. Celem jest uzyskanie zwierząt dających więcej mleka, a także mleka specjalnie przystosowanego do produkcji serów.

Krowom wprowadzono dodatkowe kopie genów kodujących proteiny: beta- i kappa- kazeinę. Kazeina jest składnikiem twarogów i białych serów. Modyfikacja powoduje, że z mleka łatwiej jest uzyskać ser – można go uzyskać więcej z tej samej objętości mleka oraz szybciej.

Podobnie jak w przypadku roślin, do organizmów zwierząt także wprowadza się geny warunkujące oporność na określone choroby. Dla celów naukowych modyfikuje się zwierzęta laboratoryjne – myszy i szczury.

Pomysłowi naukowcy wymyślili także sposób na uzyskanie transgenicznych owiec, wytwarzających wełnę toksyczną dla moli i nie kurczącą się w praniu.

Transgeniczne zagrożenia

W połowie lat 90., w doniesieniach o kolejnych zmodyfikowanych genetycznie organizmach, pobrzmiewały tony optymizmu. Od tego czasu wiele się zmieniło i choć biotechnologia rozwija się nadal, równie szybko rośnie opór wobec niej. Głównym problemem jest nasza niewiedza w kwestii długofalowych skutków spożywania transgenicznych produktów. Nie wiadomo, jaki może to wywrzeć wpływ na organizm ludzki. Być może skutki ujawnią się dopiero w następnych pokoleniach.

Kolejne zagrożenie – po zagrożeniach dla środowiska i dla człowieka – to zagrożenie dla rolnictwa. Biotechnologia jest kosztowną dziedziną nauki, co może spowodować zmonopolizowanie rynku przez międzynarodowe koncerny. Jeżeli ich produkty będą atrakcyjniejsze cenowo, mogą wyprzeć z rynku tradycyjne uprawy. Skutki dla populacji i krajów utrzymujących się z rolnictwa mogą być katastrofalne.

Zachęta czy ostrzeżenie?

Konsument powinien mieć prawo wyboru między produktami naturalnymi a transgenicznymi. Służy temu odpowiednie oznaczenie na etykiecie lub opakowaniu.

Po raz pierwszy formułkę: „Produkt przetworzony metodą inżynierii genetycznej” zastosowała w 1994 r. firma Calgene, wypuszczając na rynek pomidory Flavr Savr. Co prawda, producent nie traktował tego jako ostrzeżenia, ale raczej jako reklamę, gdyż pomidory te były pierwszym dopuszczonym do sprzedaży produktem transgenicznym. Liczono na to, że ich zakup stanie się swego rodzaju modą – znakiem czasów. To, co Calgene wprowadził jako chwyt promocyjny, stosuje się obecnie jako informację dla coraz liczniejszego grona konsumentów obawiających się produktów genetycznie modyfikowanych.