СУТЬ ГЕНЕТИЧНО ЗМІНЕННИХ ОРГАНІЗМІВ
Анотація
Актуальність теми дослідження. На сьогоднішній день розвиток генетичної інженерії досяг такого рівня, який перетворив її не тільки на реальну продуктивну силу, а й велику загрозу. З одного боку, використання ГМО дає можливість розв'язувати низку проблем, забезпечує переваги впровадження їх, наприклад, у сільському господарстві. З іншого, - впровадження ГМО передбачає необхідність гарантувати суспільству, що ці технології не заподіюватимуть шкоди здоров'ю людини та довкіллю.
Об’єктом дослідження наукової роботи є генетично модифіковані організми (ГМО).
Предметом дослідження наукової роботи є негативні та позитивні аспекти генетично модифікованих організмів, напрямки розвитку та поширення ГМО в Україні та світі .
Метою наукової роботи є висвітлення властивостей генетично модифікованих компонентів та наслідки їх застосування.
Наукова робота складається зі вступу, шести розділів, висновку та переліку посилань.
Ключові слова, що вживаються в роботі: генетично модифіковані організми, продукти харчування, ризики, трансгени, генна інженерія.
Аннотация
Актуальность темы исследования. На сегодняшний день развитие генетической инженерии достигло такого уровня, который превратил ее не только на реальную производительную силу, но и большую угрозу. С одной стороны, использование ГМО позволяет решать ряд проблем, обеспечивает преимущества внедрения их, например, в сельском хозяйстве. С другой, - внедрение ГМО предусматривает необходимость гарантировать обществу, что эти технологии не причинять вреда здоровью человека и окружающей среде.
Объектом исследования научной работы является генетически модифицированные организмы (ГМО).
Предметом исследования научной работы есть отрицательные и положительные аспекты ГМО, направления развития и распространения ГМО в Украине и мире.
Целью научной работы является освещение свойств генетически модифицированных компонентов и последствия их применения.
Научная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка ссылок.
Ключевые слова, употребляемые в работе: генетически модифицированные организмы, продукты питания, риски, трансгены, генная инженерия.
Annotation
Background research. To date, the development of genetic engineering has reached a level that made it not only the real productive force, but also a major threat. On the one hand, the use of GMOs enables to solve a number of problems provides the benefits of their implementation, such as agriculture. The other - the introduction of GMO implies the need to ensure the public that these technologies are not zapodiyuvatymut harm to human health and the environment.
The object of research is the study of genetically modified organisms (GMOs).
The study examined research is the negative and positive aspects of genetically modified organisms and the direction of propagation of GMOs in Ukraine and abroad.
The aim of the research is to highlight the properties of genetically modified ingredients and their effects.
Research consists of an introduction, six chapters, a conclusion and a list of references.
Key words used in the work: genetically modified organisms , food, risks transgenes , genetic engineering .
ЗМІСТ
ВСТУП.. 3
1 СУТЬ ГЕНЕТИЧНО ЗМІНЕННИХ ОРГАНІЗМІВ.. 6
1.1 Що таке модифікація?. 6
1.2 Для чого використовується генетична модифікація. 7
1.3 Що таке ДНК ?. 8
1.4 Як відбувається генетична модифікація ?. 9
1.5 Історичний розвиток змінювання генів. 11
2 ІСТОРІЯ ВИНИКНЕННЯ ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНИХ ОРГАНІЗМІВ 13
3 НЕГАТИВНІ АСПЕКТИ ГМО.. 16
3.1 Вторгнення в ДНК.. 16
3.2 Основні агротехнічні ризики використання ГМО на сьогодні. 20
3.3 Екологічні ризики. 21
3.4 Медичні ризики. 22
4 ПОЗИТИВНІ АСПЕКТИ ГМО.. 24
4.1 ГМО на службі у медицини. 24
4.2 ГМ-водорості та автомобільне паливо. 25
4.3 ГM-дерева врятують екологію.. 25
4.4 ГМ-бактерії знищують злоякісні пухлини. 26
5 НАПРЯМКИ РОЗВИТКУ ТА ПОШИРЕННЯ ГМО В УКРАЇНІ І СВІТІ 28
6 ШЛЯХИ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ.. 33
ВИСНОВОК.. 36
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ. 38
ВСТУП
Населення нашої планети, що стрімко збільшується, спонукало учених і виробників не тільки інтенсифікувати вирощування сільськогосподарських культур і худоби, але і почати пошук принципово нових підходів до розвитку сировинної бази сторіччя, що почалося.
Новим підходом до вирішення проблеми зменшення сировинної бази на початку 70-х рр. стала поява такої її галузі науки як генна інженерія. Першим генно-інженерним продуктом став людський інсулін ( продукований бактеріями Е.соli)а також виготовлення ліків, вітамінів, ферментів, вакцин. В той же час енергійно розвивається клітинна інженерія. Особливо великих успіхів вдалося досягти в області мікроклонувального розмноження рослин і одержання рослин з новими властивостями.
Першим, в результаті штучних маніпуляцій з генами, вийшов тютюн, невразливий для шкідників, потім генно-модифікований помідор (в 1994г. фірма Monsanto), кукурудза, соя ,рапс, огірок ,картопля, буряк, яблуко та інші.
ГМО все частіше почали входити до продуктів харчування.В наш час вміст ГМО в продуктах є звичним та прийнятним. Але проблема трансгенних продуктів й досі викликає гострі дискусії , оскільки переваги їх використання очевидні, а віддалені наслідки їх дії, як на екологію, так і на здоров'я людини менш ясні. Але чи варто байдуже ставитися до цієї проблеми?
Оскільки ГМО розмножуються, розповсюджуються і еволюціонують, вони викликають проблеми, значно відмінні від проблем, пов'язаних з безпекою використовування продуктів традиційних технологій. На відміну від більшості фізичних і хімічних з'єднань, ГМО, вивільнюючись в навколишнє середовище починають розмножуватися, розповсюджуватися і, можливо, схрещуватися з місцевими організмами, що робить практично неможливим їх виявлення і знищення, а також утрудняє зміну або усунення їх дії.
Справді генну інженерію можна назвати завершальним етапом адаптації до світу машин. Водночас однієї думки про генну інженерію, генетично модифіковані продукти в науковому світі немає.
Більшість науковців вважає, що випуск генетично модифіковані продукти у навколишньому середовищі можуть спричинити незворотну шкоду біологічному різноманіттю екосистем, а також здоров’ю людей та тварин. Ця група науковців, беручи до уваги обмеженість наших знань про природу ризику від ГМО, закликає уряди ввести 5-річний мораторій на комерційне застосування ГМО, щоб забезпечити необхідний час для більш інтенсивного моніторингу.Окрім цього зростає розрив між країнами Західної та Східної Європи у рівнях поінформованості про потенційний ризик випуску ГМО. Цим користуються для експорту на Схід цієї продукції.
Проблема поглиблюється й тим, що люди мають мало достовірної інформації про генетично модифіковані продукти.
Поняття "генетично модифіковані продукти" знайоме не кожному, а якщо і знайоме, то ставлення пересічного громадянина до генної інженерії не можна назвати надто добрим.
Насправді, генна інженерія – це розділ молекулярної біології та генетики, метою якого є створення організмів з новими комбінаціями спадкових властивостей, зокрема, таких, що не поширені в природі. Наприклад, глобальне потепління можна буде перемогти, створивши рослини та тварини, генетично змінені так, щоби протистояти росту температур та посухам.
Однак, не просто зрозуміти позитив чи то негатив, що в наш час ми не можемо обійтися без генної інженерії та, зокрема, від ГМО.
Генно модифіковані продукти - це трансгенні організми, спадковий матеріал яких змінений методом генної інженерії з метою додання їм бажаних властивостей. Всі продукти, які використовуються в сільському господарстві, вони всі отримані за рахунок технологій, які змінюють генетичний апарат. Це є традиційна селекція, а зараз це є методи генетичної інженерії, які цю селекцію значно пришвидшують. Традиційно селекція дає, наприклад, сорт рослин за 10 – 15 років, а генна інженерія за рік за два.
Потреба у генно модифікованих продуктах виникла не так і давно, а проблема перенаселення людства спонукала до цього. Не потрібно забувати про те, що нас вже 6 млрд., а прогнози передбачають на 2020р. – 7 млрд.. Ще однією проблемою е те, що за останні тільки 20р. людство втратило більше 15% ґрунтового шару. При цьому світові не вистачає білка, його світовий дефіцит складає 35-40 млн. тон/год. та зростає щоденно на 2-3%. Тому виросла потреба у в збільшенні сільськогосподарських продуктів для того, щоб вирішити продовольчу проблему так, як традиційними способами вже це важко зробити.[1]
СУТЬ ГЕНЕТИЧНО ЗМІНЕННИХ ОРГАНІЗМІВ
1.1 Що таке модифікація?
Це зміна, покращення. Якщо, приміром, на упаковці вашого улюбленого кетчупу стоїть напис „модифікований крохмаль”, не поспішайте з висновками.
Як правило, крохмалі, що входять до продуктів харчування, модифікуються за допомогою хімічних методів. На прикладі наслідки модифікації можна побачити, якщо заварити такий крохмаль, як заварюється кисіль. Одна модифікація крохмалю дає звичайний кисіль, інша – желеподібний. Компанії - виробники таких модифікованих крохмалів мають власні ноу-хау щодо розробки нових і нових, безпечніших модифікацій.
Генетична модифікація – це зміни у генетичному коді рослини – геномі. Ще у минулому столітті видатні селекціонери за допомогою схрещування намагалися поліпшити властивості рослин, їхню стійкість до хвороб та шкідників. Легендою стала столітня пшениця, яку можна було б косити кілька разів на рік і сіяти лише раз на сторіччя.
Гени несуть інформацію про всі риси, що їх успадковує будь-який організм - жива істота. Вони складаються з ДНК. Генетична модифікація є результатом зміни ДНК або введення генетичного матеріалу з одного організму до іншого, який може бути різновидом або того самого, або іншого виду. Наприклад, гени можуть бути перенесені з однієї рослини до іншої, з рослини до тварини чи з тварини до рослини. Перенесення генів між рослинами та тваринами є предметом окремої дискусії.
Нині генетики можуть усе. Ну, майже все. Їм вдалося вивести сорти пшениці, яка не приваблює колорадських жуків, або винограду, що не боїться заморозків. Така модифікація – це зміна одного чи кількох генів у геномі, тобто – виведення нових рослин з новими функціями.
Надалі абревіатура „ГМ” вживатиметься для позначення терміна „генетично модифікований”.
1.2 Для чого використовується генетична модифікація
Генетична модифікація дозволяє отримувати рослини, тварин та мікроорганізми, зокрема бактерії, зі специфічними властивостями, що дуже важко досягти традиційними методами. Крім того, вона дає змогу переносити гени з одного виду до іншого, для отримання певних ознак, чого взагалі неможливо добитися шляхом традиційної селекції.
Століттями люди розводили тварин та нові види рослин, прагнучи розвивати певні ознаки або ж уникати їх. Серед найяскравіших прикладів - скакові коні, що їх розводили, добиваючись щоразу більшої швидкості та сили, - а також троянди, селекція яких покликана розширити розмаїття їхньої кольорової гами, а також зробити стійкішими до хвороб. Протягом багатьох поколінь, іноді тисяч років, найголовніші у світі сільськогосподарські культури селекціонували, схрещували, намагаючись домогтися від них якнайкращого пристосування до умов вирощування і водночас вдосконалюючи їхні смакові якості.
Так, свійську худобу розводять, виходячи з того, чи це м'ясні чи молочні стада. На сьогодні, більшість особин молочної худоби суттєво відрізняється від тих тварин, яких людина приручила вперше. Роками в селекції молочної свійської худоби основний акцент ставився на збільшенні надоїв молока та поліпшенні його якості.
Однак, якщо традиційні методи включають змішування тисяч генів, то генетична модифікація дозволяє додавати один, окремий ген або невелику кількість генів до генетичної структури рослини чи тварини, і це тягне за собою ті чи інші зміни. За допомогою генетичної модифікації, гени можна „ввімкнути” чи „вимкнути”, міняючи у такий спосіб процес розвитку рослини чи тварини.
Наприклад, гербіциди використовуються для знищення бур'яну на полях, де вирощують сільськогосподарські культури, однак вони можуть зашкодити росту культур, які мають захищати. Використовуючи генетичну модифікацію, ген із окремою властивістю, такою як стійкість до конкретного гербіциду, можна ввести до культурної рослини.
В такому разі гербіцид, яким обприскують поля з метою знищення бур'яну, не перешкоджатиме росту культурних рослин.
В свою чергу, генетичну модифікацію можна використовувати для зменшення кількості внесення пестицидів - відповідні зміни ДНК рослини збільшать її опір шкідникам, певним сільськогосподарським культурам.
З іншого боку, генетична модифікація використовується для того, аби зміцнити імунітет рослини до вірусів або поліпшити її поживну цінність. Це стосується передусім, тварин, яких вирощують задля м'яса, генетична модифікація може потенційно підвищити такі показники, як швидкість росту та кінцевий розмір тварини.
1.3 Що таке ДНК ?
Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) — один із двох типів природних нуклеїнових кислот, який забезпечує зберігання, передачу з покоління в покоління і реалізацію генетичної програми розвитку і функціонування живих організмів. Основна роль ДНК в клітинах — довготривале зберігання інформації про структуру РНК і білків. У клітинах еукаріотів (наприклад, тварин, рослин або грибів) ДНК знаходиться в ядрі клітини в складі хромосом, а також в деяких клітинних органелах (мітохондріях і пластидах). У клітинах прокаріотів (бактерій і архей) кільцева або лінійна молекула ДНК, так званий нуклеоїд, знаходиться в цитоплазмі і прикріплена зсередини до клітинної мембрани. У них і у нижчих еукаріот (наприклад дріжджів) зустрічаються також невеликі автономні кільцеві молекули ДНК, так звані плазміди. Крім того, одно- або дволанцюжкові молекули ДНК можуть утворювати геном ДНК-вірусів.
З хімічної точки зору, ДНК — це довга полімерна молекула, що складається з послідовності блоків — нуклеотидів. Кожний нуклеотид складається з азотистої основи, цукру (дезоксирибози) і фосфатної групи. Зв'язки між нуклеотидами в ланцюжку утворюються за рахунок дезоксирибози і фосфатної групи. У переважній більшості випадків (окрім деяких вірусів, що містять одноланцюжкові ДНК) макромолекула ДНК складається з двох ланцюжків, орієнтованих азотистими основами один проти одного. Ця дволанцюжкова молекула утворює спіраль. В цілому структура молекули ДНК отримала назву «подвійної спіралі».
Історична довідка. Кінець 17 ст. Перший детальний опис клітини та структури і функції рослин. У Нідерландах починають систематично розводити квіти. Описана статева основа розмноження рослин, що пояснює, як можуть схрещуватись різні роди культур у процесі створення нових типів.
1719 р. Томасу Фейерчайлдові (Thomas Fairchild) вдалося вперше отримати штучний гібрид рослини, схрестивши звичайну гвоздику з турецькою.
1.4 Як відбувається генетична модифікація ?
Генетична модифікація передбачає вбудову або зміну генів організму, наслідком чого стає поява потрібної ознаки.
Коли одна рослина, наприклад, модифікується шляхом вбудовування в неї гена з іншої, то процес має такий вигляд:
- визначається рослина, що має бажану властивість;
- в ДНК цієї рослини відшукується, а відтак вирізається специфічний ген, який відповідає за виникнення цієї властивості;
- щоб вставити ген у клітини рослини, яка модифікується, його слід приєднати до носія. Частинка бактеріальної ДНК, яка називається плазмідою, з'єднується з геном і надалі виступатиме у ролі носія;
- до гена і плазміди приєднується ще одна послідовність нуклеотидів, своєрідний перемикач, який зветься „промотором” (активатором). З його допомогою можна впевнитись у тому, що вже вбудований у рослину ген працює належним чином. Лише невелика кількість клітин у рослині, що модифікується, насправді прийме новий ген. Крім цього, генний комплект містить ген-маркер, що визначає клітини, втручання до генного складу яких мало позитивні наслідки;
- після цього генний комплект вводять у бактерію, яка може репродукуватись (розмножуватись), створюючи багато копій генного комплекту;
- потім генетичний комплект переносять (трансформують) до рослини, що модифікується. Зазвичай це робиться в один із двох способів:
а) генетичні комплекти приєднуються до крихітних частинок золота або вольфраму, а потім їх вистрілюють з великою швидкістю в шматочок тканини рослини. Золото або вольфрам використовують тому, що вони хімічно інертні, іншими словами, вони не вступатимуть у реакцію із середовищем;
б) ґрунтова бактерія під назвою Agrobacterium tumefaciens використовується для того, аби генний комплект потрапив до рослини, коли ця бактерія проникає в рослинну тканину. Генні комплекти вводять до Agrobacterium tumefaciens, змінюючи їх так, аби дані бактерії не активізувалися, потрапивши до нової рослини.
1.5 Історичний розвиток змінювання генів
1727 р. Компанія „Вілморін” („Vilmorin”), розташована у Франції, розробляє генеалогічний метод розведення цукрових буряків і починає дослідження в галузі селекції рослин і вдосконалення культурних видів.
1750 - 1850 pp. Європейські фермери розширюють культивування бобових (аби закріпити азот у ґрунті) та висівають культури по черзі (сівозміна) з метою збільшити врожай.
1761-66 pp. Йозеф Кьольройтер (Joseph Kolreuter) використовує рослини тютюну для проведення перших систематичних експериментів зі схрещування видів. Він зазначає, що отримані в результаті цього гібриди рослин часто ростуть швидше за своїх батьків.
1819 р. Патрік Ширеф (Patrick Shirreff) починає виводити пшеницю й овес з метою створення нових сортів рослин і вивчення відмінностіей між ними.
1823 р. Томас Найт (Thomas Knight (1759-1838 pp.)) підтверджує існування домінантних та рецесивних ознак в горосі. Він продовжує працювати над створенням нових гібридів фруктових та овочевих культур, вирощуванню яких англійці надають перевагу.
Початок 40-х pp. XIX ст. Компанія „Саттон і син” (зараз „Саттонз сідз”/ „Suttons Seeds”) розводить сорти буряків, гороху та картоплі, придатні для вирощування у Великобританії.
50-і pp. XIX ст. З'являються промислово створені тваринний корм та неорганічні добрива.
1865 р. Грегор Мендель (Gregor Mendel) презентує лекцію на тему своєї роботи - дослідивши розвиток рослин гороху, він вивів схему успадкованих ознак. Лекція Менделя була опублікована наступного року.
1884-88 pp. Оскар Хертвіг (Oscar Hertwig), Едуард Страсбергер (Eduard Strasberger), Альбрект фон Коллікер (Albrect von Kolliker) та Август Вайсманн (August Weismann) незалежно один від одного висунули припущення, що клітинне ядро несе інформацію, необхідну для успадкування ознак.