Генна модифікація
Історія генних модифікацій почалася в 1972 р., коли американський вчений Пол Берг (Стенфордський університет) вперше об'єднав у пробірці в одне ціле два гени, виділені з різних організмів (бактерії і канцерогенного вірусу мавпи). Він отримав рекомбінацію ДНК, яка не могла утворитися в природі. Така ДНК була внесена в клітини бактерій, і був створений перший трансгенний організм.
Пізніше були створені бактерії, що містять гени мушки дрозофіли, кролика, людини.
Трансгенні організми отримали різноманітні назви: рекомбінантні, живі змінені, генетично модифіковані, генно-інженерні, химерні.
Поява нових організмів схвилювала багатьох вчених. Вони, в тому числі і Берг, опублікували в журналі "Science" лист із проханням призупинити роботи з генної інженерії до встановлення ступеня безпеки трансгенних організмів і розробки правил техніки безпеки при роботі з ними. Передбачалося, що штучно створені людиною організми можуть бути небезпечними для вже існуючих видів, оскільки вони будуть безконтрольно розмножуватися та витісняти природних мешканців з їхніх середовищ існування. Не виключено, що трансгенні організми можуть викликати епідемії невідомих раніше хвороб рослин, тварин і людини, порушити рівновагу в природі, хаотично переносити гени. В зв'язку з цим виникло чимало дискусій морального, релігійного, етичного та політичного характеру.
Британські журналісти охрестили генетично модифіковані продукти (отримані з трансгенних організмів) "їжею Франкенштейна".
На генно-інженерні роботи було накладено нетривалий мораторій. Після створення правил безпеки роботи з генетично модифікованими організмами, з 1976 р., заборону було знято. Спочатку роботи проводилися з жорстким дотриманням правил безпеки в спеціальних спорудах. Однак за 30 років роботи не було створено нічого небезпечного, тому поступово запобіжні заходи були знижені.
Виникла нова галузь промисловості - трансгенна технологія. Вона заснована на конструюванні та застосуванні трансгенних організмів. Тільки в США існує понад 2500 фірм, які застосовують трансгенні технології. У них працюють висококваліфіковані фахівці, що конструюють організми на основі вірусів, грибів, рослин і тварин.
Розробники трансгенних технологій розглядають генно-інженерний спосіб створення сільськогосподарських культур як вдосконалене схрещування, що значно скорочує терміни створення вдосконалених сортів рослин. Супротивники трансгенних технологій вважають, що традиційна селекція проводиться між сортами одного або декількох близьких видів, а це всі встановлені протягом тривалого періоду часу межі між живими організмами. Це призводить до появи принципово нових організмів із зміненою програмою спадковості. Їх пилок і насіння неминуче проникнуть в природне середовище і викличуть незворотні зміни, наслідки яких непередбачувані. Крім того, трансгенні технології недостатньо досконалі. Однак, процес вбудовування нового гена поки що недостатньо контролюється людиною, а отже неможливо передбачити місце нового гена в геномі. Внесений ген може змінити функції генів клітини-хазяїна, стати причиною синтезу нових речовин, побічних ефектів, пов'язаних з плейотропною (множинною) дією генів та інших небажаних результатів.
Передбачається, що трансгенні рослини безпечні для навколишнього середовища. За останні 15 років польові випробування пройшли 25000 трансгенних культур. Першими комерційними трансгенами були помідори сорту "Flavr Savr", створені компанією "Calgene" ("Monsanto"). Вони з'явилися в 1994 р. супермаркетах США. Однак проблеми з їхнім виробництвом і транспортуванням призвели до того, що сорт зняли з продажу. Пізніше цю технологію застосували при виведені багатьох сортів найрізноманітніших сільськогосподарських культур. Найбільш поширеною культурою є соя. Комерційне вирощування її трансгенів розпочато з 1995 р. Друге місце посідає кукурудза, третє - бавовна, далі йдуть олійний ріпак, тютюн, картопля та інші культури.
Перевага трансгенних рослин полягає в тому, що вони вирощуються без застосування хімікатів. Широко застосовується тип інсектицидних трансгенних рослин, які несуть ген бактерій, що сприяють стійкості до шкідників кукурудзи (кукурудзяного стеблового метелика), картоплі (колорадського жука) і бавовни. Інсектицидний бактеріальний токсин, який синтезується рослиною, нешкідливий для людини і тварин. Тому застосування інсектицидних трансгенних рослин може підвищити чистий дохід на 35% в порівнянні з немодифікованими рослинами. З випробуваних модифікованих рослин 40% - стійкі до вірусів, 25% - стійкі до гербіцидів, 25% - стійкі до шкідливих комах.
Генетично модифіковані рослини мають ряд переваг. Вони менш вибагливі, більш стійкі до хвороб, комах-шкідників, до пестицидів, відрізняються підвищеною врожайністю. Отримані з них продукти довше зберігаються, мають кращий товарний вигляд, мають підвищену харчову цінність. Наприклад, рослинні олії з трансгенної кукурудзи, сої та рапсу має знижену кількість насичених жирів. У трансгенній картоплі і кукурудзі міститься менше води і більше крохмалю. З такої картоплі отримують "повітряні" чіпси та картоплю фрі. При цьому потрібно менше олії для смаження. Такі продукти легше засвоюються організмом.
У 1999 р. був отриманий трансгенний "золотий рис" з підвищеним вмістом каротину. В країнах, що розвиваються, де він є основним продуктом харчування, його використовують для профілактики дитячої сліпоти.
Світовими лідерами у вирощуванні трансгенних рослин є такі країни, як США, Аргентина, Канада і Китай. Так, за 12 років у США було вирощено 3500 млрд. т. трансгенних рослин, тоді як у країнах ЄС та Росії масові посіви таких рослин взагалі заборонені. Країни ЄС виступають проти продуктів, отриманих шляхом генетичної модифікації. Однак до Росії та України ввозяться деякі модифіковані продукти, такі як соя, кукурудза і картопля.
Генетично модифіковані рослини широко використовують для виробництва продуктів харчування і харчових добавок. Наприклад, соєвий лецитин (Е322) застосовується як емульгатор і стабілізатор в кондитерській промисловості, а шкурки соєвих бобів - при виробництві пластівців, закусок, висівок. Модифікована соя широко використовується в харчовій промисловості як дешевий наповнювач (входить до складу таких продуктів, як ковбаса, хліб, шоколад і ін.) Модифіковані картопля і кукурудза входять до складу чіпсів, а також крохмалю, який використовують як загущувач в хлібопекарській та кондитерській промисловостях. Їх використовують також у виробництві багатьох кетчупів, соусів, майонезів. Модифіковану кукурудзяну і ріпакову олію додають у вигляді добавок у маргарин, випічку, бісквіти.
Перспективним напрямком вважається застосування трансгенних продуктів у імунопрофілактики. Так, вже отримано тютюн, в генетичному коді якого знаходиться людський ген, відповідальний за вироблення антитіл проти вірусу кіру. Прогнозується, що зовсім скоро будуть створені рослини з противірусними генами тварин і людини.
Фахівці Грінпісу підготували список продуктів, які можуть містити трансгенні продукти, із зазначенням компаній-виробників. До них відносяться: шоколадні батончики "Mars", "Snickers", "Twix" безалкогольні напої "Coca-Cola", "Pepsi Cola", шоколадний напій "Nesquik", соуси "Knorr", чай "Lipton", жувальна гумка "Stimorol" та багато інших. З більш повним списком може ознайомитися кожен користувач мережі Інтернет.
Основним питанням для дискусій залишається питання про безпеку трансгенних продуктів для організму і навколишнього середовища, тому трансгенні продукти проходять тестування на токсичність і алергенність. Однак не існує абсолютно надійних методів перевірки на нешкідливість, а останнім часом з'явилися свідчення про їх негативний вплив на живі організми.
У квітні 1998 р. британський професор Арпад Пуштай, який працював у Державному інституті Роветт міста Абердін, в телевізійному інтерв'ю заявив, що в організмі щурів, що харчувалися трансгенною картоплею, відбулися незворотні зміни. Тварини почали страждати пригніченням імунної системи, спостерігалися різні порушення роботи внутрішніх органів. Після таких заяв вченого звільнили за розповсюдження нібито неправдивої інформації.
Незалежна група з 20 учених вивчила роботу А.Пуштая. У лютому 1999 р. вона опублікувала висновок, в якому підтверджувала достовірність отриманих результатів. Після цього міністерство сільського господарства Великобританії розглянуло питання про заборону продажу генетично модифікованих продуктів без всебічного дослідження та ліцензування.
Приблизно в цей же час в Йоркській лабораторії харчування було виявлено, що в людей, які часто вживали модифіковану сою, за останні два роки почастішали алергічні ускладнення та з'явилися проблеми з травленням. Причому один із сортів сої небезпечний для людей, які страждають алергією на горіхи. Компанія - виробник насіння ввела в соєву ДНК ген бразильського горіха. Його запасаючий білок багатий амінокислотами, цистеїном і метіоніном. Постраждалі отримали від компанії компенсацію, а проект по модифікації був згорнутий.
Трансгенні продукти можуть виробляти й токсичні речовини. Наприклад, після декількох років застосування харчової добавки аспартам (Е951), допущеної до застосування в харчовій і фармацевтичній промисловості більш ніж в 100 країнах, з'явилися відомості про серйозні побічні ефекти. Аспартам солодше цукру в 200 разів, тому використовувався як підсолоджувач (але не цукрозамінник, який за своєю природою є вуглеводом і володіє високою калорійністю) самостійно або в складі сумішей підсолоджувачів ("сладекс", "аспарвіт", "сламікс" і т. п.). За хімічною будовою - це метілізований дипептид, який складається із залишків двох амінокислот (аспарагінової кислоти і фенілаланіну). Аспартам рекомендували хворим на цукровий діабет, для профілактики карієсу, застосовували при виробництві більш ніж 5000 видів продукції (молочних десертів, йогуртів, жувальної гумки і т. п.), яка не потребує теплової обробки.
Однак виявилося, що при тривалому впливі температури вище 300 С компоненти аспартама роз'єднуються. Метанол перетворюється на формальдегід (отруйний, викликає згортання білків), а потім - в мурашину кислоту. Отруєння метанолом викликає симптоми, схожі з симптомами розсіяного склерозу, але на відміну від останнього, є смертельним.
Фенілаланін, що входить до складу аспартаму, згідно з останніми медичними дослідженнями, ефективно можуть засвоювати навіть не всі здорові люди. Додаткове введення фенілаланіну значно підвищує його рівень у крові і становить серйозну загрозу для роботи мозку. Аспартам протипоказаний хворим на фенілкетонурію (спадковим захворюванням). Популярні газети в США назвали аспартам "солодкою отрутою".
Переміщення генів через трансгенні продукти є реальною загрозою, про що свідчать експерименти з переміщенням стійких до антибіотиків генів. Ці експерименти були проведені Гаррі Гільбертом та його колегами з університету Ньюкасла, і їх результати були опублікованих Агентством харчових стандартів безпеки Великобританії. Експеримент проводили на добровольцях (12 здорових і 7 - з хірургічно видаленою товстою кишкою). Їх годували гамбургерами і поїли молочними коктейлями, що містять модифіковану сою. Аналізи екскрементів показали, що у здорових людей бактерії не містили модифікованої ДНК, тоді як бактерії добровольців з видаленою товстою кишкою мали таку ДНК. Вчені припустили, що ДНК зберігається в тонкому кишечнику, але руйнується повністю в товстому.
Застосування у модифікованих продуктах генів, що забезпечують стійкість до антибіотиків (томатів, стійких до канаміцину, кукурудзи - до ампіциліну), може призвести до потрапляння їх у геном бактерій, що живуть у кишечнику людини і тварин. З фекаліями бактерії будуть виведені назовні, а звідти гени передадуться хвороботворним мікроорганізмам. Це призведе до появи нових мікроорганізмів, стійких до всіх наявних лікарських препаратів.
Згідно з Протоколом про біобезпеку до Конвенції про біологічне різноманіття ООН, повинна бути доведена безпека генетично модифікованих організмів і лише потім визнана їх придатність.
У багатьох країнах існують закони, що дозволяють наявність лише незначного вмісту трансгенного матеріалу в продуктах (наприклад, в країнах ЄС - до 1%). Незважаючи на заборони, генетично модифіковані продукти з належним маркуванням і без нього постійно проникають на ринок. Рівень можливої небезпеки таких продуктів остаточно не виявлено, однак наслідки можуть проявитися лише через декілька років.