Geneettinen muuntaminen on prosessi, jolla muutetaan organismin geneettistä rakennetta. Tämä on tehty epäsuorasti tuhansien vuosien ajan kasvien ja eläinten hallitulla tai selektiivisellä jalostuksella. Nykyaikainen biotekniikka on helpottanut ja nopeampaa kohdistaa tiettyyn geeniin organismin tarkempää muuttamista varten geenitekniikan avulla.
Termejä "muokatut" ja "muokatut" käytetään usein vuorottelevasti muuntogeenisten tai "muuntogeenisten organismien" elintarvikkeiden merkinnöissä. Bioteknologian alalla GMO tarkoittaa geneettisesti muunnettuja organismeja, kun taas elintarviketeollisuudessa termi viittaa yksinomaan elintarvikkeisiin, jotka on suunniteltu tarkoituksella ja joita ei ole valikoivasti kasvatettuja organismeja. Tämä ero aiheuttaa kuluttajien keskuudessa hämmennystä, ja siksi Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) suosii termiä, joka on tarkoitettu geneettisesti muunnellulle (GE) ruoalle.
Lyhyt historia geneettisestä muuntamisesta
Geneettinen muuntaminen juontaa juurensa muinaisista ajoista, jolloin ihmiset vaikuttivat genetiikkaan selektiivisesti lisääntyvien organismien avulla, Harvardin yliopiston kansanterveystieteilijän Gabriel Rangelin artikkelin mukaan. Kun se toistetaan useiden sukupolvien ajan, tämä prosessi johtaa dramaattisiin muutoksiin lajeissa.
Koirat olivat todennäköisesti ensimmäisiä eläimiä, jotka oli tarkoituksellisesti muunnettu geneettisesti, ja Rangelin mukaan tämän työn alku oli jo noin 32 000 vuotta. Villit susit liittyivät metsästäjä-keräilijän esivanhempiin Itä-Aasiassa, missä koirat kodistettiin ja kasvatettiin lisääntyneellä oppimisella. Tuhansien vuosien ajan ihmiset kasvattivat koiria, joilla on erilaiset halutut persoonallisuus ja fyysiset ominaisuudet, johtaen lopulta monenlaisiin koiriin, joita tänään näemme.
Varhaisin tunnettu geneettisesti muunnettu kasvi on vehnä. Tämän arvokkaan sadon uskotaan lähtöisin Lähi-idästä ja Pohjois-Afrikasta, joka tunnetaan nimellä Hedelmällinen puolikuu, mukaan lukien vuoden 2015 artikkeli, joka julkaistiin Journal of Traditional and Complementary Medicine -lehdessä. Muinaiset viljelijät kasvattivat valikoivasti vehnän ruohoa, joka alkaa noin 9000 B.C. luoda kotieläinlajikkeita, joissa on suurempia jyviä ja kovempia siemeniä. Vuoteen 8000 B.C mennessä kotieläimenä vehnän viljely oli levinnyt Eurooppaan ja Aasiaan. Jatkuva valikoiva vehnänjalostus tuotti tuhansia nykyisin kasvatettavia lajikkeita.
Maissi on myös kokenut joitain dramaattisimmista geneettisistä muutoksista viimeisten tuhansien vuosien aikana. Nidontakasvi saatiin kasvista, joka tunnetaan nimellä teosinte, villiruoho, jolla on pienet korvat ja jossa oli vain muutama ydin. Ajan myötä viljelijät kasvattivat selektiivisesti teosinteraheinää maissin luomiseksi, jonka suuret korvat murtuivat ytimellä.
Näiden kasvien lisäksi suuri osa nykyisestä syömästämme tuotteista - mukaan lukien banaanit, omenat ja tomaatit - on Rangelin mukaan käynyt läpi useita sukupolvien valikoivia jalostuksia.
Teknologia, joka leikkaa ja siirtää kappaleen yhdistelmä-DNA: ta (rDNA) spesifisesti organismista toiseen, kehitti vuonna 1973 San Franciscon Kalifornian yliopiston ja Stanfordin yliopiston tutkijat Herbert Boyer ja Stanley Cohen. Pari siirsi pala DNA: ta bakteerikannasta toiseen, mikä mahdollisti antibioottiresistenssin modifioiduissa bakteereissa. Seuraavana vuonna kaksi amerikkalaista molekyylibiologia, Beatrice Mintz ja Rudolf Jaenisch, toivat vieraassa geenimateriaalissa hiiren alkioihin ensimmäisessä kokeessa eläinten muuntamiseksi geneettisesti geenitekniikan tekniikoilla.
Tutkijat myös modifioivat bakteereita käytettäviksi lääkkeinä. Vuonna 1982 ihmisen insuliini syntetisoitiin geenitekniikalla E. coli bakteereista, tulossa Rangelin mukaan ensimmäiseksi FDA: n hyväksymäksi muuntogeeniseksi ihmisen lääkkeeksi.
Geenimuunneltu ruoka
Ohion osavaltion yliopiston mukaan on olemassa neljä ensisijaista menetelmää viljelykasvien muuntamiseksi:
- Valikoiva kasvatus: Kaksi kasvilajia otetaan käyttöön ja kasvatetaan erityisominaisuuksien omaavien jälkeläisten tuottamiseksi. Voidaan vaikuttaa 10 000 - 300 000 geeniin. Tämä on vanhin geenimuunnosmenetelmä, eikä sitä tyypillisesti sisällytetä GMO-elintarvikeryhmään.
- Mutageneesi: Kasvien siemenet altistetaan tarkoituksella kemikaaleille tai säteilylle organismien muuntamiseksi. Jälkeläiset, joilla on halutut ominaisuudet, pidetään ja kasvatetaan edelleen. Mutageneesi ei myöskään kuulu tyypillisesti GMO-ruokakategoriaan.
- RNA-häiriöt: Kasveissa olevat yksittäiset ei-toivotut geenit inaktivoidaan epätoivottujen piirteiden poistamiseksi.
- Transgeeniikka: Geeni otetaan yhdestä lajista ja istutetaan toiseen toivotun piirteen aikaansaamiseksi.
Kaksi viimeksi mainittua menetelmää pidetään geenitekniikan tyyppinä. Nykyään tietyille viljelykasveille on tehty geenitekniikka parantaakseen sadon satoa, vastustuskykyä hyönteisten vaurioille ja immuniteettia kasvitauteille sekä lisätäkseen ravintoarvoa FDA: n mukaan. Markkinoilla näitä kutsutaan muuntogeenisiksi tai muuntogeenisiksi kasveiksi.
"GMO-viljelykasvit antoivat paljon lupausta maatalouskysymysten ratkaisemisessa", sanoi Nitya Jacob, Georgian Emoryn yliopiston Oxfordin yliopiston satoalan tutkija.
Ensimmäinen geneettisesti muunnettu viljelykasvi, joka hyväksyttiin viljelyyn Yhdysvalloissa, oli Flavr Savr-tomaatti vuonna 1994. (Jotta geneettisesti muunnetut elintarvikkeet voidaan kasvattaa Yhdysvalloissa, niiden on oltava ympäristönsuojeluviraston (EPA) ja FDA: n hyväksymiä.) uudella tomatilla oli pidempi varastointiaika sen geenin deaktivoinnin ansiosta, joka aiheuttaa tomaattien alkamisesta muuttua pirteäksi heti, kun ne on poimittu. Tomaatin luvattiin myös parantavan makua Kalifornian yliopiston maatalouden ja luonnonvarojen osaston mukaan.
Nykyään puuvilla, maissi ja soijapavut ovat yleisimpiä viljelykasveja Yhdysvalloissa. FDA: n mukaan lähes 93 prosenttia soijapavuista ja 88 prosenttia maissikasveista on geneettisesti muunnettuja. Yhdysvaltojen maatalousministeriön (USDA) mukaan monet GMO-viljelykasvit, kuten muokattu puuvilla, on suunniteltu kestämään hyönteisiä, mikä vähentää merkittävästi torjunta-aineiden tarvetta, jotka voivat pilata pohjavettä ja ympäröivää ympäristöä.
Viime vuosina GMO-viljelykasvien viljely on laajalti kiistanalaista.
"Yksi huolenaihe on GMO: ien vaikutukset ympäristöön", Jacob sanoi. "Esimerkiksi muuntogeenisistä organismeista peräisin oleva siitepöly voi ajautua muun kuin muuntogeenisten viljelykasvien peltoille ja rikkakasvipopulaatioihin, mikä voi johtaa siihen, että muut kuin GMO: t saavat GMO: n ominaisuuksia ristitöiden pölytyksen vuoksi."
Muutama koura suuri bioteknologiayritys on monopolisoinut muuntogeenisten organismien viljelyalan, Jacob sanoi, mikä vaikeuttaa yksittäisten pienimuotoisten viljelijöiden ansaitsemista. Vaikka jotkut viljelijät saatetaan karkottaa liiketoiminnasta, biotekniikkayritysten kanssa työskentelevät saattavat hyötyä lisääntyneiden satojen ja alennettujen torjunta-ainekustannusten taloudellisista eduista, USDA on todennut.
Consumer Reportsin, The New York Timesin ja The Mellman-ryhmän suorittamien kyselyiden mukaan muuntogeenisten elintarvikkeiden merkinnät ovat tärkeitä useimmille Yhdysvalloissa. GMO-merkintöjä voimakkaasti kannattavat ihmiset uskovat, että kuluttajien olisi voitava päättää, haluavatko he ostaa geneettisesti muunnettuja elintarvikkeita.
Jacobin mukaan ei kuitenkaan ole selvää tieteellistä näyttöä siitä, että GMO: t olisivat vaarallisia ihmisten terveydelle.
Geneettisesti muuntavat eläimet ja ihmiset
Nykyään karjaa kasvatetaan usein valikoivasti kasvun nopeuden ja lihasmassan parantamiseksi ja sairauksien kestävyyden edistämiseksi. Esimerkiksi tietyt lihaan kasvatetut kanarivit on kasvatettu kasvamaan nykyään 300 prosenttia nopeammin kuin 1960-luvulla, lehden julkaisussa Journal of Anatomy julkaistun vuoden 2010 artikkelin mukaan. Tällä hetkellä mitään Yhdysvaltain markkinoilla olevia eläintuotteita, mukaan lukien kana tai naudanliha, ei ole muuntogeenisiä, joten niitä ei luokitella GMO- tai GE-elintarvikkeiksi.
Kansallisen ihmisgenomitutkimusinstituutin mukaan tutkijat ovat viime vuosikymmenien ajan geneettisesti muokanneet laboratorioeläimiä selvittääkseen tapoja, joilla biotekniikka voisi auttaa ihmisten sairauksien hoidossa ja ihmisten kudosvaurioiden korjaamisessa. Yksi tämän tekniikan uusimmista muodoista on nimeltään CRISPR (lausutaan "crisper").
Teknologia perustuu bakteerien immuunijärjestelmän kykyyn käyttää CRISPR-alueita ja Cas9-entsyymejä inaktivoimaan bakteerisoluun saapuvan vieraan DNA: n. Sama tekniikka antaa tutkijoille mahdollisuuden kohdistaa tiettyyn geeniin tai geeniryhmään modifiointia varten, sanoi Gretchen Edwalds-Gilbert, biologian apulaisprofessori Scripps Collegessa Kaliforniassa.
Tutkijat käyttävät CRISPR-tekniikkaa etsiäkseen parannuskeinoja syöpään ja löytääkseen ja muokatakseen yksittäisiä DNA-kappaleita, jotka voivat johtaa yksilön tuleviin sairauksiin. Kantasoluterapiassa voitaisiin hyödyntää myös geenitekniikkaa vaurioituneen kudoksen, esimerkiksi aivohalvauksen tai sydänkohtauksen, elvyttämisessä, Edwalds-Gilbert sanoi.
Erittäin kiistanalaisessa tutkimuksessa ainakin yksi tutkija väittää kokeillut CRISPR-tekniikkaa ihmisalkioissa tavoitteena eliminoida tiettyjen sairauksien mahdollisuus. Kyseinen tutkija on joutunut kohtaamaan ankaran tutkinnan, ja hänet asetettiin jonkin aikaa kotiarestiin heidän kotimaassaan Kiinassa.
Moraalinen dilemma
Teknologia saattaa olla saatavana, mutta pitäisikö tutkijoiden jatkaa geenimuunnostutkimuksia ihmisillä? Se riippuu, sanoi Scripps Collegessa filosofian professori Rivka Weinberg.
"Kun kyse on tekniikan kaltaisesta, sinun on mietittävä sen tarkoitusta ja erilaisia käyttötarkoituksia", Weinberg sanoi.
Suurin osa geenitekniikkaa hyödyntävien hoitojen lääketieteellisistä tutkimuksista tehdään suostumusta antaville potilaille. Sikiön geenitekniikka on kuitenkin toinen tarina.
"Kokeet ihmisillä ilman heidän suostumustaan ovat luonnostaan ongelmallisia", Weinberg sanoi. "Ei ole vain riskejä, riskejä ei kartoiteta. Emme edes tiedä, mihin riskimme."
Jos seuraavan sukupolven tekniikka olisi saatavilla ja sen osoitettaisiin olevan turvallinen, väitteet sen testaamisesta ihmisillä olisivat minimaaliset, Weinberg sanoi. Mutta niin ei ole.
"Kaikkien näiden kokeellisten tekniikoiden suuri ongelma on, että ne ovat kokeellisia", Weinberg sanoi. "Yksi tärkeimmistä syistä CRISPR-tekniikkaa käyttäneiden kiinalaisten tutkijoiden kauhistumiseen ihmisissä on siksi, että se on niin varhainen kokeiluvaihe. Se ei ole geenitekniikka. Olet vain kokeillut niitä."
Suurin osa geenitekniikan kannattajista ymmärtää, että tekniikkaa ei ole vielä valmis testaamaan ihmisillä, ja toteavat, että prosessia käytetään hyväksi. Jacob sanoi, että geneettisen muuntamisen tavoitteena on aina ollut puuttua ihmisyhteiskunnan nykyisiin ongelmiin.
Lisätietoja:
