История развития генной инженерии и риски ее использования для человека

Содержание

 

 

 

Введение                                                                                                      2

1. Краткая история  развития генной инженерии                                  3

2. Трансгенное сырье:  особенности использования и контроля         5

3. Пищевые риски ГМО                                                                           9

Заключение                                                                                                14

Список использованных источников                                                      15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Достижения генной инженерии  совсем недавно казались фантастикой, но реальные воплощения ее результатов в практическую деятельность человека превзошли все ожидания. Очевидные результаты использования генно - инженерных решений в медицине, сельском хозяйстве и в пищевой промышленности доказали огромные возможности улучшения, пре-образования и создания новых объектов человеческой деятельности, но еще больше они открыли перспектив для реализации этой деятельности.

Это молодая, но уже окрепшая область научных изысканий создала мощный фундамент развития отраслей народного хозяйства.

Масштабное распространение  в России генетически модифицированных организмов (ГМО), опасность которых доказана учеными разных стран мира, может привести к развитию бесплодия, всплеску онкологических заболеваний, генетических уродств и аллергических реакций, к увеличению уровня смертности людей и животных, резкому сокращению биоразнообразия и ухудшению состояния окружающей среды.

 Получение ГМО связано  со «встраиванием» чужого гена  в ДНК других растений или  животных (производят транспортировку  гена, т.е. трансгенизацию) с целью  изменения свойств или параметров  последних (Кузнецов и Куликов, 2005), например, получение растений, устойчивых к заморозкам, или к насекомым, или к пестицидам и так далее. В результате такой модификации происходит искусственное внедрение новых генов в геном организма, т.е. в тот аппарат, от которого зависит строение самого организма и следующих поколений.

В данной работе рассмотрены  основные риски, связанные с употреблением  ГМО-продуктов человеком в пищу, так же прослежена история развития генетической инженерии и особенности распространения гмо-культур в мире.

 

 

1. Краткая история развития генной инженерии

В настоящее время  понятие «генетическая инженерия» расширено и в ней выделено два раздела: генная инженерия и геномная инженерия.

Генная инженерия (или трансгеноз) методами in vivo и in vitro решает задачи введения в геном реципиентной клетки одного или нескольких чуже-родных генов либо создания в геноме новых типов регуляторных связей. При

этом видовая принадлежность реципиентных организмов не меняется, но по-

являются не свойственные им признаки.

Геномная инженерия связана со всей генетической программой орга-низма, и перед ней стоят задачи более глубокого вмешательства в геном, вплоть до создания новых видов организмов.

Генная инженерия в  самом широком смысле слова - это рекомбинация in vitro, и суть ее заключается в конструировании организмов с заданными свойствами путем целенаправленных операций над молекулами или структурами, несущими генетическую информацию. При этом видовая принадлежность организмов не меняется, но появляются не свойственные им признаки.

Генная инженерия возникла не вдруг, а имеет богатую предысторию.

Своими корнями она  уходит в период развития методов  классической генетики (1900-1940). В этот период с помощью количественного  анализа, введенного Г. Менделем, и работ  по изучению законов поведения наследственных признаков удалось сформулировать основное понятие об единице наследственности - гене. Однако материальная природа генов оставалась до середины столетия неизвестной, а генетические методы в этот период носили чисто формальный характер.

С введением микроорганизмов в практику генетики (начало 40-х годов XX в.) увеличилась разрешающая способность генетического анализа и поя-

вилась возможность  взглянуть на наследственность и  изменчивость с хими-ческой точки  зрения.

В этот период были заложены основы для возникновения генной инже-нерии как науки, было показано, что материальной основой наследственно-сти и изменчивости являются молекулы ДНК, постулирована двухцепочеч-ная структура ДНК, доказано, что наследственная информация, содержащая-ся в ДНК, кодируется последовательностью пар оснований. Открыта и - РНК

и доказано, что она  содержит информацию, определяющую порядок  распо-ложения аминокислотных остатков в белках, установлено, что ген  не только кодирует структуру определенного продукта, но и регулирует процесс его синтеза. Полностью расшифрован генетический.

В конце 60-70-х годов XX в. получили распространение исследования нуклеиновых кислот методами in vitro, позволившие синтезировать, выделять и перемещать гены.

Стало понятным, что если есть эмбриональные клетки и «чистые» гены, то появляется возможность заменить определенные дефектные гены пол-ноценными, т. е. осуществить генную терапию. На рубеже 70-х годов были созданы условия для перехода от анализа генов к их синтезу, от изучения ге- нетической природы организмов к их переделке. Вскоре ученые пришли к

выводу, что наиболее реальной является задача конструирования  бактерий с

не свойственными им признаками, в том числе высокоэффективных  штаммов промышленных микроорганизмов.

В 1973 г. С. Коэном было обнаружено, что фрагменты ДНК с «липкими концами» можно получить обработкой ДНК рестрикционными эндонуклеа-зами. В плазмиду ДНК были встроены фрагменты чужеродной ДНК, в ре-зультате чего получены химерные плазмиды. В результате проведенных ис-следований было доказано, что их можно ввести обратно в клетки бактерий в функционально активном состоянии, т. е. клонировать. В последующие годы была продемонстрирована принципиальная возможность клонирования фрагментов ДНК в бактериях любого гена, было сформулировано представ- ление о векторных молекулах, разработаны новые методы объединения фрагментов ДНК in vitro, выявлены основные закономерности экспрессии генов в чужеродном окружении.

Генная инженерия и  возникшее на ее основе новое направление  био- технологии, несомненно, стали мощным средством воздействия человека на

окружающую среду и  самого себя.¹

 

2. Трансгенное  сырье: особенности использования  и контроля

С ростом населения Земли  увеличивается производство пищевых  про-дуктов, к тому же за право использования продуктивных земель с сельским

хозяйством соперничают  урбанизация и индустриализация. Ожидается, что к

2020 г. Китаю потребуется импортировать такое количество зерна, которое эквивалентно общему объему его производства в США в 1999 г. Африка, где

в настоящее время средняя урожайность кукурузы составляет одну треть, а сладкого картофеля - меньше половины среднего мирового показателя для этих культур, импортирует 25 % потребляемого ею зерна. Второй проблемой

является непредсказуемый  и неконтролируемый характер болезней сельско-

хозяйственных культур, особенно в развивающихся странах.

Произошедшая в 60-70-х годах XX в. «зеленая революция» в производ-стве хлебных злаков позволила утроить мировые запасы продовольствия бла-

годаря улучшению сортов сельскохозяйственных культур и применению аг-рохимикатов (удобрений и пестицидов). Однако во всем мире величина потерь выращенного урожая из-за сорняков, болезней и вредителей сопоставима с объемами сельскохозяйственного производства в Европе 500 лет назад.

После достигнутого в 80-х годах пика урожайности зерновых культур их продуктивность падает в связи с истощением плодородия почв при много- польной системе севооборота и снижением эффективности химических средств защиты растений.

Технология продуктов  питания, полученных путем генетической модификации, имеет чрезвычайно большое значение для увеличения производства продуктов питания и улучшения экологической обстановки.

Самыми распространенными  из трансгенных сельскохозяйственных растений является соя (51 %), за ней следуют быстро набирающая объемы культивирования кукуруза (31 %), хлопок (13 %) и рапс (5 %). Необходимо отметить, что некоторые генно-модифицированные культуры (например, ГМ-соя) уже обогнали по захваченной площади свои «традиционные» аналоги.²

Для ответа на вопрос, представляют ли полученные путем генетической модификации пищевые продукты опасность для человека по сравнению с традиционными, в первую очередь следует остановиться на показателях безвредности традиционных продуктов питания.

Степень безопасности пищевого продукта, полученного из генетически модифицированного организма, определяется на основании результатов сравнения данного продукта с наиболее сходным с ним продуктом, безопас-ность использования которого доказана временем. Такой подход получил на- звание концепции существенной эквивалентности, которая является ис- ходной точкой при оценке безопасности генетически модифицированного продукта. Эта концепция разработана совместно несколькими независимыми международными организациями, а также специально созданными группами

экспертов.

Существенная эквивалентность  или ее отсутствие устанавливаются  для того, чтобы определить, по каким методикам необходимо проводить оценку безопасности продукта. Такой подход подразумевает, что целью оценки не может быть установление абсолютной безопасности. Важным является вывод, что если пищевой продукт, полученный методом генетической модификации, является существенно эквивалентным, то он так же безопасен, как и соответствующий ему обычный пищевой продукт.

Однако, несмотря на огромные возможности генной инженерии, суще-ствует поляризация мнений о безопасности использования генно-модифицированных источников (ГМИ) и продукции на их основе. Это при-ковывает пристальное внимание ученых как в России, так и за рубежом к проблеме государственного контроля за использованием ГМИ на рынке пи-щевых продуктов.

В последние годы созданы  генно-модифицированные микроорганизмы для пищевой индустрии (GRAS), влияние которых на продукт пока не изуче- но. Поэтому методы оценки их безопасности требуют усовершенствования.

Они должны опираться  на пристальное изучение риска неблагоприятного воздействия штаммов на нормальную микрофлору желудочно-кишечного тракта человека, индукцию незаданных метаболических или аллергических сдвигов в макроорганизме, наличие и способность к передаче генного материала, кодирующего антибиотикорезистентность, токсикогенность и др.

Принципиально важным этапом регулирования является государствен-ная  регистрация ГМИ пищевых продуктов  и кормов из ГМИ, основанная на научной оценке риска и являющаяся гарантом их биобезопасности как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Процедура госрегистрации осуществляется Минпромнауки России, Минздравом России и Минсельхо-зом России в части их компетенции. К решению проблемы подключены ве-дущие научно-исследовательские организации, вузы, отдельные именитые ученые и их научные школы.

В ближайшие 20 лет население  Земли увеличится на 1,5 млрд человек.

Главный демографический  рост придется на развивающиеся страны, где ограничены возможности расширения аграрного производства. В этой ситуа-

ции необходимо ускоренное внедрение биотехнологий, в том  числе исполь-зование ГМО. Площадь сельскохозяйственных земель, занятая трансгенными растениями во всем мире, неуклонно растет. Только с 2005 по 2006 гг. рост посевов трансгенных культур составил 13 % или 30 млн га (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Площадь сельскохозяйственных земель,

занятая трансгенными растениями, млн га (1995 – 2006 гг.)

Продукты, произведенные  из трансгенных растений, составляют сейчас

заметную долю в рационах жителей США. В традиционных для этой страны

продуктах питания используется генно-модифицированные картофель и го-вядина, помидоры и соя, рапс и молоко, хлопок и  кукуруза. Причем некото-

рые продукты и блюда  уже полностью могут быть изготовлены с применени-ем технологий генной инженерии (гамбургеры, салаты, картофель-фри и дру-гие). Американцы потребляют 90 % всего трансгенного картофеля, произво-димого в мире.

В связи с отсутствием  в России моратория на ввоз из-за рубежа транс-генной пищевой продукции она поступает на российский продовольственный рынок. Более того, если в конце 90-х годов прошлого века в России случаи

применения импортных  генетически модифицированных источников при производстве продуктов питания были единичными, то в настоящее время объем и темпы их использования многократно увеличились. Российский ры-нок таких продуктов превышает 1 млрд $, только ежегодный импорт транс-генной пищевой продукции оценивается в 650 млн долларов. По некоторым