Автор: Валентин Георгиев, 19 г., гр.Пазарджик
Населението на Земята се предполага ще достигне почти 10 млрд. през 2050 г. Въпреки огромния технологичен и научен напредък, все още сме изправени пред проблема на световния глад. До 2050 г. се очаква увеличение на консумацията от порядъка на 70-100%. В момента за производството на храна се използва 90% от питейната вода на Земята. Предвид промените в климата, този процент също нараства. Във връзка с този проблем са проведени експерименти, при които е свръхекспресиран определен протеинов комплекс, в резултат на което нужната вода за нормалния растеж на растението е намалена с 25%. Този метод може да се използва за всички видове растения и да спести тонове питейна вода, за да не се налага някой ден да трябва да правим неприятния избор от какво да умрем – от глад или жажда. (1)
Нуждата от генно модифициране на растения е до голяма степен предизвикана от самите нас – температурите започват да надскачат оптимума, диапазонът на температури, при които растенията могат да виреят, което води до тяхната смърт. Промяната в генома на тези растения би позволило те да живеят и съответно дават плодове при по-високи температури.
Противно на разбиранията на повечето хора, генното инженерство е в широка употреба от изключително дълъг период от време. Технически селекцията също спада към генното модифициране. Чрез запазване на видове, които дават повече плодове с по-добро качество, резистентност към вредители, суша и т.н. се изменя (модифицира) геномът на вида. При отглеждане на каквато и да е било култура във всички случаи се предпочита разновидност (сорт), който има повече положителни качества. Същият се използва в следващите години и се запазва, а останалите разновидности – не. Така ние индиректно модифицираме генома на растенията.
По-късно биват прилагани различни практики за постигане на тези цели. Множество растения са били облъчвани с йонизираща радиация, в резултат на което в тяхната ДНК възникват изменения, наричани мутации, повечето от които фатални за растенията. Това се случва единствено при йонизиращите лъчения, които са способни да изменят молекулата на ДНК. При нейонизиращите лъчения, като Wi-Fi сигнал, мобилни телефони, УВ светлина, видима светлина и т.н., такива ефекти не се наблюдават. Част от облъчените растения обаче дават поколение с търсените положителни характеристики. Ефективността на метода не е висока, тъй като силно се разчита на вероятността мутацията да е “доброкачествена”, което се случва рядко.
Различни добавки, продукт от генна модификация, са достъпни до нас, потребителите, благодарение на науката. L- аскорбинова киселина например, позната като витамин C, се произвежда главно в Китай с помощта на бактерията E. coli, която е модифицирана така, че да експресира нехарактерен за нея ген – взет от дрождите Saccharomyces cerevisiae. Това нямаше да бъде възможно без постиженията в генното инженерство.
Недостигът на определени вещества в организма може да предизвика сериозни усложнения. Например, при липса на витамин А най-често се развива слепота. За 2005 г. са установени 190 млн. случая на деца и 19 млн. бременни с недостиг на витамина. Годишно има 1-2 млн. смъртни случая и 500 000 случая на необратима слепота. Golden rice е сорт ориз, модифициран да експресира провитамин А (бета-каротен), който се натрупва в зърната на ориза и му придава характерния златист цвят. С този генетично модифициран продукт се намалява броят на случаите на слепота в развиващите се държави и значително се подобрява качеството на живот. (2)
Глобално се наблюдава бързо растящ брой пациенти с диабет. Това е свързано с нарастване на нуждата от инсулин, особено при хора с диабет тип 2, за които са нужни големи количества. През 20-ти век хормонът се е произвеждал чрез филтрация на свински панкреаси – процес, който е изключително дълъг, скъп и неизгоден (да не забравяме и нелицеприятен). Впоследствие производството се измества от този метод към модифицирани E. coli и дрожди. Потенциална възможност е и използване на трансгенни растения за синтез на хормона. По този начин се получава достатъчно количество и много високо качество и чистота на продукта. (3)
Поредната полза от генетичното модифициране е възможността за лекуване на тежки заболявания, като рак. Проучвания загатват терапевтичния потенциал на генетично модифицирани Т-лимфоцити (бели кръвни клетки със защитна функция) за лечение на меланома, чрез кодиране на рецептори в тях с помощта на ретровирус. Този подход спестява тежките странични ефекти от химиотерапията, чието действие е недостатъчно специфично, което пък води до смъртта на много други, бързоделящи се, нормални клетки. Най-често забележимият страничен ефект, свързан с поразяването на такива клетки, е загубата на коса. Имунотерапията е изключително перспективен метод за лечение на рак. (4)
Йонизиращата радиация има силно негативен ефект върху ДНК – предизвиква разкъсвания и като цяло води до значителна нестабилност на молекулата. Това може да доведе до летални мутации и съответно инвалидизиращи състояния, а дори и смърт. Освен растения, радиацията засяга и хора, особено пребиваващи на Международната космическа станция (МКС) и бъдещи астронавти на мисии в дълбокия космос. Определени организми, наречени екстремофили са радиотолерантни. Това означава, че йонизиращите лъчения, които за хората могат да бъдат смъртоносни, засягат тези индивиди в много по-малка степен. Бавноходката (Tardigrade) е именно такъв организъм, поради наличието на белтъка Dsup (Damage supressor), който предпазва молекулата на ДНК. В лабораторни условия човешки клетки, модифицирани да произвеждат същия белтък, след облъчване са били засегнати в много по-малка степен от обикновени, немодифицирани такива. Следователно, този протеин предпазва ДНК от вредното влияние на йонизиращата радиация. Ако това качество може да бъде имплементирано в други организми (растения, хора), това би разширило хоризонтите и би премахнало усложнения, без които бихме могли да се развиваме и съответно да оцелеем като биологичен вид. (5)
Множество проучвания през годините показват, че опасенията на много хора относно безопасността на ГМО храни са безпочвени. Изследванията до момента не показват вреда за организмите, свързана с консумацията им. Днес, повече от 30 години по- късно след въвеждането на генното инженерство в храната, е постигнат категоричен консенсус, според който този вид храна е с идентично и дори по-добро качество от обикновената и не представлява риск за здравето на хората и животните, които я консумират. Въпреки това, преди да бъде пуснат на пазара, всеки един продукт преминава внушителен брой тестове. (6,7)
Човечеството е извървяло труден път, за да достигне до нивото, на което се намира в момента. Целият ни напредък е резултат от колосално количество труд, интелект и жертви. Колкото и далече обаче да се виждаме в еволюцията, в нас все още се открива една от най-силните емоции и ефективен защитен механизъм за оцеляване – страхът. Хората са предразположени да се страхуват и да изпитват недоверие към новото и към това, което не разбират. Важно е да се осъзнае, че всеки един организъм потенциално е податлив на генно инженерство и в това няма нищо лошо. С напредъка на технологии като CRISPR/CAS9 вероятно съвсем скоро ще станем свидетели на първите случаи на напълно излекувани рак, СПИН, наследствени болести. Заедно с това се отварят вратите към нова ера на дизайнерски бебета и разбира се множеството морални въпроси. Трябва ли всичко това да бъде позволено? Правилно ли е? Или е просто логичното продължение на нашето технологично и научно развитие, което не може да бъде спряно?
Източници:
- https://www.nature.com/articles/s41467-018-03231-x
- http://www.goldenrice.org/Content3-Why/why1_vad.php
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4203937/
- http://science.sciencemag.org/content/314/5796/126.full
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28617314
- https://www.nature.com/articles/s41598-018-21284-2
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278691511006399
