Преди 10 000 години хората са започнали да се занимават със земеделие, което било първата решителна стъпка към изграждането на човешка цивилизация. Нашите предци за избирали полезни за тях растения от направо от природата. И в началото чрез изкуствен отбор, като несъзнателно са запазвали екземплярите, които им харесват, а после и като целенасочена селекция за придобиване на определени качества, земеделците и животновъдите са успели да получат сортове и породи, силно различаващи се от дивите си родоначалници. По-късно, хибридизацията на растенията се превръща във важен метод за по-нататъшно култивиране на определени черти. Всъщност, целите на генното инженерство и традиционната селекция са едни и същи – да се промени генотипа на определени видове, за да се постигнат желани резултати. Какви методи използва традиционната селекция:

Изкуствен отбор и селекция

Изкуственият отбор се е извършвал векове под формата на селекция на растения и животни с желани качества. Недостатъкът на селекцията е, че се налага да се чака дълго за да се появят необходимите качества.

В Мексико и Гватемала расте странното растение вляво – теосинт - дивият прародител на най- продуктивното съвременно културно растение – царевицата. Ботаниците традиционно отнасяха теосинт и царевицата не само към различни видове, а дори към различни родове (съответно, Euchlaena и Zea). Едва през 1977 г. въз основа на нови данни, беше прието да се включва теосинте в род Zea (царевица). Това обаче не намалява радикалните различия между царевица и нейния див предшественик – разлики, създадени от изкуствения подбор.

Произходът на царевицата от дивата мексиканска трева теосинт е доказан неотдавна, така че дори сега сред уфолозите се разпространява историята, че царевицата е донесена на земята от извънземни, защото няма диви родственици и не може да оцелее без помощта на човека. Едва през 1977 г. въз основа на нови данни, беше прието да се включва теосинте в род Zea (царевица). Това обаче не намалява радикалните различия между царевица и нейния див предшественик – разлики, създадени само от изкуствения подбор. Но тази промяна може да бъде трудно да се визуализира. Джеймс Кенеди, учител по химия в Австралия,  създава няколко страхотни инфографики (които ние преведохме) за да покаже колко драстично се е развивала еволюцията на селскостопанските растения. Ето как например царевицата се е променила през последните 9000 години – от дивата трева теосинт до дебелите кочани, които познаваме днес: ГМО безспорно е хранителният продукт, който предизвиква най-голям ужас у потребителите. “Европа и България не приемат ГМО като част от ТТИП“- заявяват нашите политици, европейците наричат генно модифицираните продукти “франкенфууд“, расте съпротивата на масовия купувач и в Съединените щати. Страховете от всякакви генетични манипулации са част от общественият страх, че науката е излязла извън контрол, като една от причините е, че научните достижения станаха неразбираеми за широк кръг от обществото. Това понижи устойчивостта на хората спрямо всякакви митове на нашето време – митът за вредата от хранителните добавки Eххх, митът за “токсините”, от които трябва да се пречистим, митът за полезността на “натуралното” и вредността на “химията”, митът за лекарите-убийци, тровещи хората с ваксини, митът за ужасните ГМО.

За необходимостта от ГМ храни

За последните сто години, населението на Земята се станало три пъти повече и се нуждае от храна. Увеличаването на производството на храни може да стане по два начина:

• или да се увеличат по площ три пъти земеделските земи чрез обезлесяване, разораване на степите, отводняване на влажните зони и т.н. – едно определено не екологично решение,
• или от същата обработваема площ да се събира три пъти по-голяма реколта.

За прилагането на втория метод, трябва да използват нови, по-продуктивни сортове растения и създаването на ГМО е най-ефективният начин да получаване на тези сортове.

Какво е ДНК, ген, генетичен код

Както е известно, носител на генетичната информация (генома) е ДНК. Тя е много дълга молекула, която прилича на двойна спирала, която се съдържа във всяка клетка на организма и съхранява пълната информация за организма. В редки случаи, например при вирусите, носител на генетичната информация е РНК. ДНК молекулата може да се разглежда като текст, написан с азбука от четири букви (нуклеотида). Всички нуклеотиди, съставящи хромозомата на един организъм, се нарича геном. Човешкият геном съдържа около три милиарда “букви”. Отделните участъци на генома представляват обособените гени – функционални елементи, които най-често отговарят за синтеза на конкретни протеини. Човекът има около 22 000 гени, кодиращи протеините. Протеините, както и молекулите ДНК, са полимери, но се състоят не от нуклеотиди, а от аминокиселини. “Азбуката” на аминокиселините, влизащи в състава на протеините има 20 молекули. Генетичният код е със следните характеристики:

1. кодът е триплетен, т.е. една аминокиселина се задава с последователност от три нуклеотида, наречен кодон
2. кодът не се припокрива, т.е. последователността на първите три бази кодира една аминокиселина, следните три -.друга и т.н.
3. 20 аминокиселини са представени от 61 кодона – на почти всяка аминокиселина съответстват няколко кодони-синоними.
4. Нуклеотидната последователност на гена определя последователността на аминокиселините в протеина. Това съответствие осигурява генетичния код.
5. Генетичният код е универсален, т.е. всички живи организми (еукариоти, прокариоти и вируси) използват един и същ генетичен код, а тази универсалност позволява на гените от един организъм да работят в друг организъм и при това да произвеждат същия протеин.

Генното инженерство

Генното инженерство е възможно, защото всички живи същества използваме един и същ генетичен код. То представлява конструиране в лаборатория на функционално активни генетични структури (рекомбинантни или хибридни ДНК) или с други думи - създаването на изкуствени генетични програми. За да се накара една клетка да синтезира нови, необичайни за нея вещества, тя трябва да синтезира съответните набори от ензими. А за да стане това, трябва или целенасочена промяна в гените на клетката, или да се вкарат в нея нови гени, такива, каквито тя не е имала досега. Промяната на гените в живите клетки е мутация.

Естественото е добро, неестественото е лошо

Психологът Робърт Щернберг (Robert Sternberg) пише, че за масовото съзнание, “естествено” е това, което ни се струва познато, а “неестествено” – новото, непознатото или сложното като “естественото” се възприема като положително, а “неестественото” – не. Всичко, което изисква човешко вмешателство е “неестествено” и ГМО обира тези отрицателни нагласи.

“ГМО не може да бъде безопасно по дефиниция, защото размяната на гени между различни организми е противоестествена“

В живите организми, постоянно възникват мутации. Често в разговорната реч, под “мутация” се разбира “злополука”, нещо лошо и опасно, но това е едно напълно нормално и неизбежно биологично явление, то е просто промяна на ДНК последователностите, които съставят геномите на живите същества. Ако това не се случваше, еволюцията би била невъзможна, а естественият отбор е механизмът, по който еволюцията се развива. Между естествения и изкуствен отбор няма принципна разлика, както няма принципна разлика и между резултатите на традиционната селекция и генното инженерство.

Традиционна селекция

Всъщност, целите на генното инженерство и традиционната селекция са едни и същи – да се промени генотипа на определени видове за да се постигнат желани резултати. Какви методи използва традиционната селекция:

• Отбор – Изкуственият отбор се е извършвал векове под формата на селекция на растения и животни с желани качества. Недостатъкът на селекцията е, че се налага да се чака дълго за да се появят необходимите качества.

Мутантите са отдавна на нашата трапеза и без генно инженерство

Всъщност, 80% от отдавна присъстващите на трапезата ни храни от растителен произход са мутанти – като започнем от пшеницата и другите зърнени култури, захарното цвекло и захарната тръстика, ядките до плодовете и зеленчуците като картофи, зеле, репички, чушки, банани, ягоди, грозде, пъпеши, и т.н. Те са много по-големи и по-продуктивни от дивите си събратя, но както сте се уверили, предполагам, нямат техния вкус и аромат. Защо? Те са такива, защото са мутанти. Полиплоидия Тези мутанти са продукт на естествена или изкуствена полиплоидия. Тя е дублиране на хромозомите в растенията, което води до увеличаване размерите на клетката и на цялото растение. Хромозомите са подобни на нишки структури, които се образуват от една единствена и извънредно дълга молекула ДНК, която съдържа множество гени. Тя също така съдържа протеини (хистони), които помагат в пакетирането на ДНК и контролират функциите й. Нормално, ние имаме 46 хромозоми в повечето ни клетки. Ние наследяваме нашите хромозоми от родителите ни, 23 от майка ни и 23 от баща ни. Следователно имаме 2 комплекта от по 23 хромозоми или 23 двойки. Тъй като хромозомите са изградени от гени, ние унаследяваме по две копия от повечето гени, по едно от всеки родител. Това е причината, поради която често имаме сходни черти с нашите родители. Същото се отнася и за другите полово възпроизвеждащи се същества, които са по-голямата част от животните и растенията, които познаваме. Полиплоидия е наличие на няколко комплекта хромозоми. Това често се наблюдава в растителните клетки, но не в животинските клетки. Полиплоидните растения са по-едри като цяло, имат по-големи листа, цветове и плодове и са по-устойчиви на студ. Нечетните полиплодии са безплодни, но също се търсят като триплоидите на диня, грозде, банан, защото са без семки. Това са все търсени ценни качества за производители и търговци. Ще ви дам два примера: Това, на горната снимка е диворастящата версия на бананите. Те имат толкова много семенца, че едва ли щяха да се ядат толкова масово. Културните им събратя, за разлика от тях имат три комплекта хромозоми във всяка клетка, т.е. са триплоидни. Това им дава предимството да са без семки, но това, че са стерилни, задължава производителите им изкуствено да ги размножават чрез резници. Ягодите и гроздето са подобни случаи. Плодовете им са огромни, е сравнение с дивите им варианти, често са и без семена.  Това дублиране на хромозомите в растеният, тази мутация, може по изключение да възникнат и естествено в природата. Но това ще е случайност, а агробизнесът няма време да чака случайности и затова такива мутации се предизвикват принудително като се използват специални мутагени. Например:

• семената се облъчват с радиоактивни вещества в т.н. “атомни градини” като тази в Япония, която може да видите вдясно:
• използват се отровни вещества като алкалоида колхицин. Колхицинът е бил планиран за борба с рака заради високата му токсичност спрямо раковите клетки, но после са го забранили, когато открили, че и за обикновените клетки също е отровен.

Традиционната селекция използва широко методи, които да предизвикат мутации и с помощта на токсични вещества или рентгеново облъчване. Освен, че не много полезни за здравето, тези методи не могат да контролират или направляват мутациите. Затова учените предпочитат да разработват методи за въвеждане в клетката на нови гени, носители на необходимите качества. Съвременните технологии и научни изследвания в областта на генното инженерство предлагат най-безопасния начин процесът на селекция да се ускори.

За трансгенните чудовища

Анти-ГМО настроенията се дължат не само на чисто психологическо неприемане, а и на заблуди и обикновен недостиг на знания. ГМО е понятие, означаващо всички организми с изкуствено променен геном. Те са два вида: цисгенни и трансгенни като цисгенни са, когато се прехвърля ген от близкородствен организъм, с какъвто може и естествено да се кръстосват, а трансгенни са, когато получат ген от неблизкородствен организъм. Именно последният вид предизвиква ужас и повод за подобни картинки: Хората си представят тези чудовищни хибриди, но след разчитането на човешкия геном и геномите на други организми, се оказва, че нашите гени са идентични с 50% от гените на банана, например, с 80% от гените на мишките, с  шимпанзето процентът е вече 98, а не сме чудовища и тези факти не ужасяват никой. Нашата ДНК съдържа гени от поне 8 ретровируса. Това са вид вируси, които използват клетъчният механизъм за кодиране на ДНК, за да превземат клетката. В някакъв момент от човешката история, тези гени се включват в човешката ДНК. Тези вирусни гени сега имат важни функции за възпроизвеждането ни, въпреки че са напълно чужди на нашите генетични прадеди. Тоест, не само че в природата хоризонталният пренос на гени е нещо обичайно, но и самите ние сме продукт на такъв пренос. Всъщност, разпространението на подобни забавни картинки, както и такива на плодове и зеленчуци със забити спринцовки (колко страшно!) не са аргумент в научен спор, а пропаганда. Между другото, генното инженерство не борави със спринцовки.

Естествено генно инженерство или защо е позволено на бактериите, а на хората – не?

Един от основните методи на генното инженерство на растенията използва т.н. агробактерия (Agrobacterium) и нейния механизъм за модификация на растителните геноми. Гените на обитаващите почвата агробактерии кодират специални протеини, които могат да вкарат определена молекула ДНК в растителната клетка, да я вградят в генома на растението и по този начин да накарат растението да произвежда желаните за бактериите хранителни вещества. Учените са заимствали тази идея от агробактерията, само че вместо желаните за нея гени, слагат тези, които кодират протеини, необходими за селското стопанство.

Генните инженери въвеждат генетичен материал с нужните им свойства в т.н. Т ДНК (трансферна ДНК), която е разположена в агробактерия с Ti плазмид – кръгло парче ДНК, открито в почти всички бактерии. В природата плазмидите често се прехвърлят от една бактерия към друга и така извършват хоризонтален трансфер на гени, с други думи природно “генно инженерство”.

Този метод се нарича Т-ДНК-инсерционна мутагенеза и често се използва за трансформация на растения.

Друг пример е Bt-токсинът, който произвеждат почвените бактерии Bacillus Thuringiensis, той е абсолютно безвреден за бозайниците, но е отровен за насекомите или протеините, които предизвикват устойчивост на раститението към хербицидите. Обменът на гени при бактериите е много често срещано явление. Заради това микробите, които са устойчиви към пеницилин, се появиха само няколко години след началото на неговата масова употреба и в днешно време проблемът с резистентността към антибиотици се превърна в един от най-тревожните в медицината.

Добрите дела на генното инженерство

В един свят, където има постоянна нужда да се произвежда все повече храна, генното инженерство разработва култури, които да растат върху земя, която в момента не е подходяща за отглеждане на конвенционални култури. Чрез манипулиране на гените се получават нови растения, които имат по-добри хранителни качества и по-добри добиви. Семена могат да бъдат проектирани така, че да са устойчиви на вредители и да оцеляват в сравнително сурови климатични условия. Биотехнологията може да се използва за забавяне на процеса на разваляне на храната, така че плодовете и зеленчуците да имат по-дълъг срок на годност. Наистина е за учудване защо  генното инженерство не получава повсеместно одобрение. Една от целите на приложенията на генното инженерство е и да модифицира култури, от които може да се произвеждат храни, които са същевременно и лекарства.

ГМ храни-лекарства

“Златният” ориз под ударите на “Грийнпийс”

Един от най-шумните скандали около ГМО е борбата на “Грийнпийс” срещу генно модифицирания “златен” ориз. Оризът е една от най-разпространените храни в бедните страни. Учените добавят гени на глухарче, които произвеждат бета-каротин – милиони деца по света умират и ослепяват от липса на витамин А, който се синтезира именно от бета-каротин. Организацията “Грийнпийс” започва кампания срещу доставката на “златен” ориз в Югоизточна Азия, твърдейки, че неговата безопасност и полезност са съмнителни – каротинът може да се загуби по време на топлинна обработка, а витамин А и не се произвежда в резултат на недостатъчен прием на мазнини и цинк на жителите на бедните страни. В изследвания на китайски и американски учени тези опасения са опровергани, но това не е достатъчно да преодолее негативното отношение и този полезен продукт на генното инженерство все още не е одобрен за производство с търговска цел.

Безвредни пържени картофи

Знае се, че много от традиционно консумираните храни не са най-доброто за нашето здраве. Не малко хора са пристрастени към пържените картофи, например. Чипсът и пържените картофи съдържат големи количества от акриламид - веществото, отговорно за повишаване на риска от рак. Аминокиселината аспарагин обикновено реагира с някои захари и се окислява до акриламид при 49С и особено при високата температура при пържене. Генните инженери на американската компания Simplot, един от най-големите доставчици на МакДоналс са създали нов вид генно модифицирани картофи, които преди месец вече са одобрени от американските регулаторни органи. Тези картофи, освен че са по-издръжливи на наранявания, са така модифицирани, че е заглушено въздействието на гена, произвеждащ аминокиселината аспарагин. По този начин се намалило количеството на акриламид с 50 до 75%, а от тук и канцерогенността на пържените картофи.

ГМ домати срещу лошия холестерол

Изследователи от UCLA (Университета на Калифорния, Лос Анжелис) пишат в вестник Lipid Research , че са създали генно модифицирани домати, които произвеждат пептид, който при консумация имитира действията на добрия холестерол, съобщава UCLA newsroom. Изследователите са открили, пептидът бил активен в тънките черва, но не и в кръвта. Това предполага насочването към тънките черва ще бъде новата стратегия за предотвратяване на предизвиканата от храна атеросклероза, която е заболяване на артериите, водещо до инфаркт и инсулт.

ГМО лекарства

Определено съществува по-широка обществена подкрепа за трансгенните здравни терапии, отколкото за генно инженерство в земеделието. Разбира се, някои анти-ГМО активисти казват “не” на всичко произлизащо от генетична модификация. Досега има едно единственото медикаментозно лечение на базата на генетично-модифицирани растения (за разлика от бактерии или клетки на бозайници), което е одобрено.

Лекарство, отгледано в ГМ моркови

През 2012 г, Федералната администрация по лекарствата на САЩ одобри хуманно лекарство, което се произвежда чрез генното инженерство на растителни клетки. Одобрението може да отвори вратата за редица биологични лекарства, които се генерират в растителните клетки и след това се прехвърлят на пациенти. Одобреното лекарство, наречен Elelyso, е за лечение на едно сериозно вродено заболяване, известно като болест на Гоше, което е резултат от липсата на специфичен ензим. Инженерите от израелската биотехнологична фирма Protalix Biotherapeutics измислили как да се създава този ензим в клетки на морков чрез вмъкване на специфичен ген в тях, който ги кодира за този човешки ензим. Elelyso, освен, че се произвежда евтино и лесно е показало по-добри резултати при проучвания, извършени с търговска версия на ензима, в сравнение с досегашното лекарство, получавано от клетки от хамстер. Лекарството е представено в списание Nature.

Китайски ГМ ориз кръводарява

През 2011 г. в Бюлетина на Националната академия на науките (PNAS) учени от Китай публикуват статия. Чрез отглеждане на генетично модифициран ориз, изследователите твърдят, че може да се произвежда масово човешки серумен албумин за използване в болници, което ще намали нуждата от кръводаряване. Генетично модифицираният ориз ще помогне на жертвите на изгаряния и пациенти, които страдат тежка загуба на кръв. Списъкът на полезните приложения на генното инженерство е много дълъг, в него има възможности за лечение на болестта на Алцхаймер, за ефективно лекарство срещу човешките паразити и др. Дали трябва да се лишим от тях, а и от перспективни проучвания за такива болести като ХИВ и Ебола?

 Когато емоцията измества дискусията

Нашите страхове се отразяват на решенията, които вземат правителствата ни, а посредством тях и на решенията на наднационалните структури. Те от своя страна се отразяват на бъдещето на всички. Живеейки в един сравнително сит свят, не трябва да забравяме, че междувременно, половината от населението на планетата страда от недохранване, а 1/7 от глад. И ако ние имаме възможност да правим избор какво да ядем, то нашите предразсъдъци и емоции могат да лишат тези хора от възможността да оцелеят.