Генетическое модифицирование (ГМО) в сельском хозяйстве

 

6. Устойчивые к климатическим и погодным условиям

Как правило, это модифицированные культуры, способные выживать в засушливых районах, солончаках, в районах с обильными осадками и низкой температурой (морозоустойчивые культуры). Именно выращивание подобных культур может помочь местному населению расширить ассортимент продуктов питания, а, следовательно, повысить шансы на выживание, укрепление иммунитета.

 

7. Лекарственные

Лекарства и вакцины, создаваемые при помощи ГМО — это инсулин, гормоны щитовидной железы и вакцины против гепатита В. Это делает проще и дешевле в производстве этих препаратов, следовательно, и более доступными. Инсулин является одним из наиболее старых примеров ГМО продуктов.

 

8. Пищевые добавки

Многие пищевые добавки также создаются с помощью ГМО. Некоторые из

 

 

наиболее широко известных примеров — аспартам и дрожжи. Однако многие другие виды добавок могут содержать ингредиенты, полученные с использованием ГМО.

 

9. Модифицированные животные и люди

Это как домашние животные, так и животные, употребляемые в пищу (сельскохозяйственные) с улучшенными визуальными характеристиками (цвет шерсти, чешуи, светящиеся в темноте животные) и вкусовыми, питательными свойствами (животные больших размеров, содержащие больше питательных веществ) соответственно.

Но также уже созданы животные (описано выше), которые помогают решить ряд экологических и инфекционных проблем. Не стоит забывать и о животных, созданных специально для проведения лабораторных опытов, этим животным специально приданы определенные «отклонения», чтобы можно было более качественно проводить научные исследования, исключив часть вероятностных событий.

Что касается человека, уже созданы первые модифицированные люди и в 2015 году они уже закончат общеобразовательную школу в Великобритании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Направления использования ГМО

 

1. Использование ГМО в научных целях

В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак), процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и медицины.

 

2. Использование ГМО в медицинских целях

Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий. Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы, ВИЧ).

На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифированного сафлора.

Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.

Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека.

В настоящее время генотерапия — один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения.

 

 

 

3. Использование ГМО в сельском хозяйстве

Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью. Созданы сорта и породы, продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов.

Проходят испытания генетически модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом.

 

4. Другие направления использования

Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо. В 2009 году выходит в продажу генно-модифицированный сорт розы с цветами синего цвета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цели создания ГМО

 

Разработка ГМО некоторыми учеными рассматриваются, как естественное развитие работ по селекции животных и растений. Другие же, напротив, считают генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО это не продукт искусственного отбора, то есть постепенного выведения нового сорта (породы) организмов путем естественного размножения, а фактически искусственно синтезированный в лаборатории новый вид. Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путем, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

Сельскохозяйственная организация рассматривает использование методов генетической инженерии для создания трансгенных сортов растений и животных как неотъемлемую часть сельскохозяйственной биотехнологии. Прямой перенос генов, отвечающих за полезные признаки, является естественным развитием работ по селекции животных и растений, расширивших возможности селекционеров в части управляемости процесса создания новых сортов и расширения его возможностей, в частности, передачи полезных признаков между нескрещивающимися видами.

Использование, как отдельных генов различных видов, так и их комбинаций в создании новых трансгенных сортов является частью стратегии по характеризации, сохранению и использованию генетических ресурсов в сельском хозяйстве.

 

 

Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешней численности населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путём, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экономическое значение

 

Генетическая инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или генетически модифицированного организма. В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярного клонирования. Примерами применения генной инженерии являются получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур, производство человеческого инсулина путем использования генномодифицированных бактерий, производство эритропоэтина в культуре клеток или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований. Основой микробиологической, биосинтетической промышленности является бактериальная клетка. Необходимые для промышленного производства клетки подбираются по определённым признакам, самый главный из которых — способность производить, синтезировать, при этом в максимально возможных количествах, определённое соединение — аминокислоту или антибиотик, стероидный гормон или органическую кислоту. Иногда надо иметь микроорганизм, способный, например, использовать в качестве "пищи" нефть или сточные воды и перерабатывать их в биомассу или даже вполне пригодный для кормовых добавок белок. Иногда нужны организмы, способные развиваться при повышенных температурах или в присутствии веществ, безусловно смертельных для других видов микроорганизмов. Задача получения таких промышленных штаммов очень важна, для их видоизменения и отбора разработаны многочисленные приёмы активного воздействия на клетку — от обработки сильно действующими ядами до радиоактивного облучения. Цель этих приёмов одна — добиться изменения наследственного, генетического аппарата клетки.

 

 

Их результат — получение многочисленных микробов-мутантов, из сотен и тысяч которых учёные потом стараются отобрать наиболее подходящие для той или иной цели. Создание приёмов химического или радиационного мутагенеза было выдающимся достижением биологии и широко применяется в современной биотехнологии. Но их возможности ограничиваются природой самих микроорганизмов. Они не способны синтезировать ряд ценных веществ, которые накапливаются в растениях, прежде всего в лекарственных и эфирномасличных. Не могут синтезировать вещества, очень важные для жизнедеятельности животных и человека, ряд ферментов, пептидные гормоны, иммунные белки, интерфероны да и многие более просто устроенные соединения, которые синтезируются в организмах животных и человека. Разумеется, возможности микроорганизмов далеко не исчерпаны. Из всего изобилия микроорганизмов использована наукой, и особенно промышленностью, лишь ничтожная доля. Для целей селекции микроорганизмов большой интерес представляют, например, бактерии анаэробы, способные жить в отсутствие кислорода, фототрофы, использующие энергию света подобно растениям, хемоавтотрофы, термофильные бактерии, способные жить при температуре, как оказалось недавно, около 110 гр. C, и др. И всё же ограниченность "природного материала" очевидна. Обойти ограничения пытались и пытаются с помощью культур клеток и тканей растений и животных. Это очень важный и перспективный путь, который также реализуется в биотехнологии. За последние несколько десятилетий учёные создали методы, благодаря которым отдельные клетки тканей растения или животного можно заставить расти и размножаться отдельно от организма, как клетки бактерий. Это было важное достижение — полученные культуры клеток используют для экспериментов и для промышленного получения некоторых веществ, которые с помощью бактериальных культур получить невозможно.

 

 

История развития и достигнутый уровень технологии

 

Во второй половине ХХ века было сделано несколько важных открытий и изобретений, лежащих в основе генной инженерии. Успешно завершились многолетние попытки "прочитать" ту биологическую информацию, которая "записана" в генах. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены. Изменения генов в живых клетках — это мутации. Такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку.

Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:

1. Получение изолированного гена.

2. Введение гена в вектор для  переноса в организм.

3. Перенос вектора с геном  в модифицируемый организм.

4. Преобразование клеток организма.

5. Отбор генетически модифицированных  организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плюсы и минусы генетического модифицирования

 

Плюсы:

- Генетически модифицированные  продукты избавят человечество от голода.

- Выращивать трансгены гораздо  дешевле.

- Модифицированные растения полезнее, чем натуральные.

- Генетические модифицированные  растения более устойчивы к  болезням и погоде, быстрее созревают  и дольше хранятся, умеют самостоятельно  вырабатывать инсектициды против вредителей. ГМО-растения способны расти и приносить хороший урожай.

 

Минусы:

ГМО несут три основных угрозы:

1. Угроза организму человека:

- Организмы с измененным генотипом  могут мутировать.

- ГМО угнетают иммунитет, вызывают  аллергические реакции, нарушения обмена веществ, появление желудочной микрофлоры, стойкой к антибиотикам

- Накопление в организме токсинов, гербицидов.

- Сокращение поступления в организм необходимых веществ.

- Невыяснено влияние на организм при длительном многолетнем употреблении.

- Неизвестно влияние на репродуктивную функцию, т.е. на будущие поколения.

- В некоторых сортах трансгенов  слишком много сельхозхимии

 

2. Угроза окружающей среде:

- Трансгенные растения нарушают экологию.

 

 

- Появление вегетирующих сорняков.

- Загрязнение исследовательских участков, химическое загрязнение.

- Уменьшение генетической плазмы.

- Трансгены нелегально распространяются.

 

3. Глобальные риски – активизация критических вирусов, экономическая безопасность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Генетически модифицированные продукты стали одним из достижений биологии ХХ в. Но основной вопрос — безопасны ли такие продукты для человека, пока остается без ответа. Учитывая то, что в научном мире нет единого мнения относительно безопасности ГМО, решение есть или не есть трансгенные продукты каждый должен принимать самостоятельно.