Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Prof. zw. dr hab. em. Mirosław Małuszyński współtworzył Katedrę Genetyki na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŚ oraz przez prawie 30 lat był jej kierownikiem. Przez 21 lat pracował także w Wiedniu, gdzie kierował Sekcją Genetyki i Hodowli Roślin w Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (IAEA). Obecnie prowadzi dla studentów UŚ zajęcia poświecone osiągnięciom i zagrożeniom związanym z uprawami GMO (Genetically Modified Organisms).

Rośliny transgeniczne a mutacje

Rośliny transgeniczne (GMO) to rośliny, do których, dzięki metodom inżynierii genetycznej, wprowadzono geny z innych gatunków – warunkujące pożądane przez człowieka cechy.

– Najbardziej pożądanymi w produkcji rolnej cechami, którymi zajmuje się inżynieria genetyczna, są tolerancja na herbicydy i odporność na szkodniki – tłumaczy prof. Mirosław Małuszyński. – Herbicydy to związki chemiczne, które niszczą określone gatunki roślin – chwasty. Tolerancja na herbicydy polega więc na tym, aby roślina użytkowa mogła przeżyć w kontakcie z herbicydem, podczas gdy chwast zginie. Do genomu wprowadza się zatem gen tolerancji na herbicydy. Odmiana z takim genem jest najczęstszym produktem inżynierii genetycznej roślin uprawnych. Druga cecha, którą można wprowadzić, to odporność na szkodniki. W efekcie czego szkodnik, który skonsumuje część tkanek rośliny z transgenem, zginie, zaś sama roślina przetrwa bez konieczności opryskiwania.

Świat roślin jest podzielony na rodziny, rodzaje, gatunki. Gatunek to jest zbiór roślin o określonych cechach, np. typie wzrostu, kolorze liści czy budowie kwiatów. W każdym gatunku roślin uprawnych są odmiany, które nadają się do uprawy w określonym środowisku. Mogą być one uzyskane różnymi metodami w celu otrzymania lepszej odmiany. Przez hodowlę rozumiemy krzyżowanie roślin, które było już stosowane w XIX wieku. Na początku XX wieku pojawiły się nowe metody – mutacje. Wówczas stwierdzono, że promieniowanie X może wywoływać gwałtowne zmiany w genotypie, co wpływa na cały organizm, ponadto są to zmiany dziedziczne. Nie można zatem produktu inżynierii genetycznej nazwać mutantem, gdyż jest to nazwa zastrzeżona do zupełnie innego działania. Mutacja polega na tym, że jeden, kilka, kilkadziesiąt lub nawet kilkaset nukleotydów zostaje zmienionych lub wyrzuconych z genomu. Są to mutacje indukowane, ale w pewnym sensie my wszyscy jesteśmy mutantami, bo mutacje to również zjawisko zachodzące spontanicznie.

– Gdyby nie było mutacji i zmienności (krzyżowania, czyli zmienności rekombinacyjnej), to nie byłoby życia na Ziemi – podkreśla prof. Małuszyński i dodaje: – Raz stworzony konglomerat, który nazywamy życiem, jeżeli by nie miał możliwości dostosowywania się do zmieniającego się środowiska, zginąłby. Żeby była rekombinacja, najpierw musi być zmienność. Jeżeli mielibyśmy dwie identyczne rośliny i je skrzyżowali, to dostalibyśmy taką samą formę w potomstwie, gdyż wśród rodziców nie było zmienności. Jeden organizm musi mieć jedne cechy, a drugi inne – i wówczas, gdy je skrzyżujemy, dostaniemy nową jakość. Bez mutacji nie byłoby życia na ziemi. Ale tych mutacji ciągle dokonuje Natura.

Inżynieria genetyczna

Badania nad inżynierią genetyczną roślin trwają od ponad 20 lat. Początkowo ich celem były markery molekularne, czyli szukano tylko sekwencji nukleotydów, żeby były one charakterystyczne i aby można było dzięki temu rozpoznać poszczególne gatunki czy odmiany. Na początku XXI wieku dokonano pierwszego sekwencjonowania całego genomu. Genom człowieka był jednym z pierwszych całkowicie zsekwencjonowanych, potem Arabidopsis. To roślina modelowa, jej walorem są niewielkie rozmiary, dzięki czemu może być łatwo uprawiana w warunkach laboratoryjnych; ponadto jej cały cykl rozwojowy trwa zaledwie 6 tygodni, a roślina wydaje niezwykle dużo nasion.

Według profesora Małuszyńskiego, bez inżynierii genetycznej nie ma dalszego rozwoju biologii. Jest podstawowym narzędziem do poznania funkcji poszczególnych genów. Obecnie umiemy już sekwencjonować genom komórki roślinnej, wyizolować z niej cały DNA, a następnie, nukleotyd po nukleotydzie, ułożyć w pewnego rodzaju mapę.

– Wydawało się, że jesteśmy już na końcu drogi, ale pojawiło się pytanie: jaką funkcję ma określona sekwencja tych nukleotydów? Za co odpowiada? I trafiono na paradoks w biologii molekularnej – w organizmach mamy dużo mniej genów niż białek. Jak to się dzieje? – pyta badacz i kontynuuje. – Kiedyś mówiono, że określony gen równa się określone białko. To był absolutny kanon genetyki – dziś okazuje się to nieprawdą. Jeden gen może być odpowiedzialny za wiele białek, nawet do kilkudziesięciu.

Również w organizmie człowieka jest dużo mniej genów niż białek, które są niezbędne dla wszystkich funkcji życiowych. Wydaje się, że jedyną i najlepszą formą do zbadania tego problemu jest przeniesienie badanego genu do innego organizmu i sprawdzenie, jakie cechy w nim się pojawią.

GMO na świecie i w Polsce

Ogółem na świecie jest 148 milionów hektarów upraw roślin zmodyfikowanych genetycznie. To stanowi obszar pięciokrotnie większy od Polski. Często w dyskusjach nad GMO pada hasło, że rośliny transgeniczne mogą dopomóc w walce z biedą i głodem, bo dzięki nim kraje rozwijające się będą miały więcej żywności. Jak się jednak okazuje, rośliny genetycznie zmodyfikowane uprawia się jedynie w 29 krajach (na prawie 200). Nie jest też tak, że Polska została na szarym końcu, a wszyscy inni uprawiają GMO. W obu Amerykach uprawiane są w: USA, Kanadzie, Meksyku, Hondurasie, Kostaryce, Kolumbii, Brazylii, Boliwii, Paragwaju, Chile, Urugwaju i Argentynie (z czego w ośmiu krajach na obszarze powyżej 50 tys. hektarów); w Azji i Australii: w Chinach, Pakistanie, Indiach, Birmie, Filipinach i Australii; w Europie: w Szwecji, Niemczech, Polsce, Czechach, Słowacji, Hiszpanii (powyżej 50 tys. hektarów), Portugalii i Rumunii; w Afryce: w Egipcie, Burkina Faso, RPA. Nie są natomiast uprawiane w krajach muzułmańskich gatunki wchodzące w łańcuch pokarmowy – głównie z powodów religijnych. Roślinami modyfikowanymi genetycznie najczęściej uprawianymi na świecie są: soja, kukurydza, rzepak, bawełna, a sporadycznie burak cukrowy, lucerna, papaja, dyniowate i, ostatnio, ziemniak.

W Polsce wolno uprawiać rośliny genetycznie zmodyfikowane, ale nie są dopuszczone do obrotu nasiona. W sierpniu 2011 roku prezydent RP Bronisław Komorowski zawetował ustawę o nasiennictwie zawierającą przepisy dotyczące GMO. 6 lutego 2015 roku prezydent RP podpisał nowelizację ustawy o GMO, która zakłada zaostrzenie obowiązujących dotychczas procedur. Nowela reguluje hodowlę w laboratoriach organizmów modyfikowanych genetycznie oraz wprowadza termin GMM – mikroorganizmy genetycznie zmodyfikowane. Obowiązujący wcześniej system polegał na wydawaniu zgód na zamknięte użycie GMO. W nowym minister środowiska będzie wydawał „zezwolenia na prowadzenie zakładu inżynierii genetycznej oraz zgody na zamknięte użycie mikroorganizmów i organizmów genetycznie zmodyfikowanych”. W sklepach produkty pochodzące z roślin transgenicznych powinny być specjalnie oznakowane i znajdować się najlepiej na oddzielnych półkach, aby konsument był świadom tego, co kupuje. A nie zawsze są.

W hodowli odmian GM przodują Stany Zjednoczone, ale właściwie lepiej mówić o firmach/ ogromnych koncernach, niż o krajach. I to jest problem, że proces hodowli GMO nie znajduje się pod kontrolą państw. W grę wchodzą ogromne pieniądze, dlatego do końca nie wiemy, co dzieje się w laboratoriach należących do tych koncernów, a jedynie po produktach możemy zobaczyć, nad czym pracowali w ostatnim czasie. Wyniki ich bieżących prac nie są publikowane, a laboratoria ściśle strzeżone i nie ma do nich dostępu. Koncerny te wywodzą się głównie z firm farmaceutycznych, np. Bajer, znany producent aspiryny, to jedna z potężniejszych firm produkujących rośliny genetycznie zmodyfikowane. W Polsce z trudem gonimy za technologiami światowymi i nie mamy szansy rywalizować z potężnymi koncernami.

Bać się czy nie?

Na to pytanie na razie nikt nie jest w stanie odpowiedzieć. Nie ma danych naukowych, że produkty pochodzące z roślin genetycznie zmodyfikowanych są toksyczne dla człowieka.

Nie ma jednak też dowodów naukowych, że są obojętne dla naszych organizmów. Zresztą, wykonanie takich badań jest praktycznie niemożliwe, aby były one wiarygodne statystycznie. Na pewno jest wiele problemów, przed którymi stoi inżynieria genetyczna. Po pierwsze, aby wraz z cechą odporności na herbicydy nie przenieść odporności na antybiotyki (by fragmenty genów, poprzez łańcuch pokarmowy, nie przedostały się do naszego organizmu i nie wpływały na odporność na antybiotyki).

Dużym zagrożeniem jest także tzw. ucieczka genów (poziomy transfer genów) do środowiska przyrodniczego. Mamy wtedy do czynienia z outcrossinigiem, czyli przekrzyżowywaniem się transgenów do chwastów – z gatunków pokrewnych. Niepożądane rozprzestrzenienie się ich, poprzez przepylenia w naturalnym środowisku, może doprowadzić do nieprzewidywalnych zmian w ekosystemach. Konieczne jest zatem monitorowanie takich „ucieczek” oraz efektów, jakie mogą wywołać. Prowadzenie takich badań jest jednak niezwykle trudne.

– Nie można przecież biegać po lasach, łąkach, nieużytkach i zbierać listków, a następnie sprawdzać, czy mają one transgeny czy nie oraz, czy te rośliny GM mają przewagę selekcyjną w tym środowisku czy nie – zauważa biolog. – Trzeba natomiast sprawdzić, czy uprawiane rośliny mają swoich krewnych w środowisku, a co za tym idzie, jaka jest szansa na ucieczkę ich transgenów do gatunków pokrewnych żyjących na określonym terenie.

Innym problemem są kwestie regulatorów w obcych genach. Jak wiadomo, regulatory działania genu mogą być włączone lub wyłączone. Zakłada się, że mają one wpływ tylko na transgen. Ale być może jeden regulator wcale nie musi działać tylko na jeden gen, może być powiązany z innymi regulatorami i oddziaływać na zupełnie inne geny. Nie mamy zatem gwarancji, że wprowadzony gen z określonym regulatorem nie wpłynie na zupełnie inne cechy, np. nie spowoduje sterylności w potomstwie. Prof. Małuszyński cytuje raporty Instytutu Żywienia w Wiedniu (2008). Są w nich wyniki badań nad myszami karmionymi paszą z kukurydzą GMO, u których nie zauważono żadnych reakcji toksycznych, natomiast zaczęła spadać ich płodność w kolejnych pokoleniach. To bardzo poważne zagrożenie.

Wrzawa wokół GMO ma jednak zupełnie przyziemne oblicze – ekonomiczne. Żaden rolnik nie zgodzi się na uprawy, które nie przyniosą mu zysku, inaczej mówiąc – musi na tym zarobić. Według prof. Mirosława Małuszyńskiego, walka o GM roślin uprawnych naprawdę nie dotyczy istoty sprawy – dotyczy pieniędzy, finansowego zysku z wprowadzenia na rynek i do uprawy tego typu produktów.

Artykuł "GMO – zbawienie czy zagrożenie?" był opublikowany w "Gazecie Uniwersyteckiej UŚ" [nr 3 (193) grudzień 2011]