ГМО и их влияние на организм человека
РЕФЕРАТ ПО БЕЗОПАСТНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Выполнила: студентка 2 курса
Заочной формы обучения
Специальности «Психология»
Солнцева Нина Игоревна
Преподаватель:
Ерёмка Елена Владимировна
Донецк - 2017
Оглавление
Введение
Что такое ГМО? Его виды и способы получения.
Достижения в сфере ГМО.
Причины массовой истерии вокруг ГМО.
Безопасность генетически модифицированных продуктов питания
ГМО в России и СНГ
Выводы
Введение
Тема генетически модифицированных организмов очень актуальна в современном мире. Вокруг ГМО существует огромное количество мифов, люди, в основном, относятся с большим недоверием к данной технологии. Причина тому, во-первых, биологическая безграмотность, во-вторых, «страшилки», которые транслируют недобросовестные СМИ. Если провести опрос на тему: «Что такое ГМО?» среди обычных прохожих, то не многие смогут дать внятный ответ, но почти все где-то слышали, что это ужасно вредно. Но в чем конкретно состоит вред ГМО граждане не знают, хотя некоторые считают, что это все из-за наличия в ГМ продуктах генов, а в «натуральных» продуктах никаких генов нет. Можно было конечно над этим посмеяться, если не было так грустно. Благодаря массовой истерии вокруг трансгенных организмов на территории РФ запрещено выращивать ГМ растения, и почти на каждой этикетке теперь красуется надпись «не содержит ГМО». Удручает, что политики, принимая законы ориентируются на мнения совсем некомпетентных людей, таких как, например, Ирина Ермакова, которая хоть и является доктором биологических наук, но несет, порой, просто дикую чушь, неподкрепленную никакими фактами. Об ее экспериментах на мышах будет сказано ниже. Справедливости ради стоит сказать, что я тоже когда-то считала ГМО чем-то вредным, хотя не понимала до конца что это вообще такое. Но если обратиться к науке, то все становится на свои места. В этом реферате изложена информация, которая, в свое время, развеяла мои заблуждения по поводу ГМО. А главный источник заблуждений – это незнание сути вопроса.
|
|
Что такое ГМО? Его виды и способы получения.
Люди на протяжении многих веков изменяли геномы растений и животных, используя традиционные методы селекции. Искусственный отбор определенных желаемых черт привел к выведению множества различных организмов от сахарной кукурузы до лысых кошек. Но этот искусственный отбор, в котором отобранные организмы, обладающие определенными чертами (свойствами) давали последующие поколения, был ограничен естественными изменениями.
За последние десятилетия достижения в области генной инженерии были изучены и стали подвластны генетические изменения, вводимые в организм. Сегодня, мы можем включить новые гены от одной разновидности в абсолютно несвязанную разновидность посредством генной инженерии, тем самым, оптимизируя сельскохозяйственную деятельность или облегчая производство ценных фармацевтических веществ. Хлебные злаки, сельскохозяйственные животные, и почвенные бактерии — некоторые из наиболее известных примеров организмов, которые подверглись генной инженерии.
На данный момент все ГМО можно разделить на три основные группы организмов:
|
|
1. Генетически модифицированные растения (ГМР);
2. Генетически модифицированные животные (ГМЖ);
3. Генетически модифицированные микроорганизмы (ГММ).
ДНК изучена очень хорошо: этой двухцепочечной молекуле посвящено более двух миллионов научных публикаций. Молекулу ДНК можно рассматривать как текст, написанный с использованием алфавита из четырех букв (нуклеотидов). Совокупность всех нуклеотидов, составляющих хромосомы любого организма (будь то бактерия, гриб или человек), называется геномом. Отдельные участки генома представляют собой обособленные функциональные элементы наследственности – гены. Сегодня, используя инструменты генной инженерии, мы умеем обращаться с генетическим материалом примерно так же, как со словами, напечатанными в текстовом редакторе. Гены можно удалять, изменять, переносить из генома одного организма в геном другого и даже синтезировать в пробирке. Организмы, наследственная информация которых изменена такими методами, называются генетически модифицированными (ГМ) и могут отличаться по некоторым своим свойствам от тех исходных организмов, из которых они были выведены.
Генетическая трансформация растений:
Наиболее широко используемый метод трансформации — агробактериальный был разработан на основе природного процесса. Почвенная бактерия Agrobacteriumtumefaciens способна инфицировать двудольные растения, вызывая опухоли — корончатые галлы. Как выяснилось, при этом происходят перенос и встраивание в растительный геном двух групп генов: продукты одних вмешиваются в нормальный метаболизм растения и способствуют разрастанию опухоли, а продукты других синтезируют опины, вещества, ненужные растению, но используемые в пищу бактериями. Учёные модифицировали агробактерии таким образом, что они вместо собственных переносят в растения гены, нужные человеку.
|
|
Впоследствии был разработан ряд других методов трансформации растительных клеток, из которых наибольшее распространение приобрел биобаллистический. Он используется чаще всего для генетической модификации однодольных растений, нечувствительных к агробактериям. В специальных установках микрочастицы золота или вольфрама с нанесённой на них ДНК ускоряют при помощи сжатого гелия, и они проникают в ДНК клеток мишени.
Признаки, которые возможно придать с помощью генной инженерии, весьма разнообразны и в основном ограничены только наличием соответствующих генов. Очень условно их можно разделить на три группы. К первой относятся признаки, интересные производителям: устойчивость к различным факторам окружающей среды — гербицидам, болезням, вредителям, засухе, засолению, улучшение минерального питания, повышение укореняемости. Вторая группа признаков представляет интерес непосредственно для потребителей — модификация вкуса и аромата плодов, увеличение продолжительности их хранения, изменение окраски цветков, бессемянность, улучшение питательной ценности растений. В третью группу входят растения–«биофабрики», способные синтезировать вакцины, ферменты, биополимеры и другие полезные вещества.
ДНК бактерий существуют не только в виде хромосом, но и в виде маленьких кольцевых молекул (плазмид). Бактерии Agrobacteriumtumefaciens помимо прочих содержат плазмиды, вызывающие опухоли (Ti-плазмиды). На такой плазмиде среди прочих генов имеется так называемая область Т-ДНК, содержащая гены, отвечающие за образование опухоли на растениях и синтез опинов. Именно этот кусочек плазмиды агробактерии встраивают в ДНК растений. Выяснилось, что агробактерии в принципе способны переносить в растения любую ДНК, которая расположена в этом месте плазмиды. Поэтому в плазмидах, используемых в генно-инженерных целях, природные гены заменяют любыми другими, представляющими интерес для человека. Как правило, это два-три гена: целевой, который придаёт, например, устойчивость к насекомым; селективный, который придаёт устойчивость к определённым веществам (чаще всего — антибиотикам), что позволяет трансформированной клетке расти в питательной среде с антибиотиками, в то время как нетрансформированные клетки в ней гибнут; и иногда — репортёрный ген, который позволяет качественно определить трансформированную клетку, например, по окрашиванию или свечению в ультрафиолетовом свете.
В суспензию агробактерий, содержащих плазмиды с нужными генами, добавляют органы или ткани растений (экспланты), из которых проще всего регенерировать целые растения (чаще всего используются листья). Этот этап называется кокультивацией. Во время кокультивации агробактерии с помощью vir-белковпереносят участок Ti-плазмиды и встраивают его в растительную ДНК.
Затем растительную ткань помещают на питательную среду, содержащую антибиотики. В этой среде выживают только те клетки, в которые агробактерии перенесли ген, придающий устойчивость к антибиотикам, то есть трансформированные. Условия и состав среды подобраны таким образом, что трансформированные клетки активно размножаются, образуя неорганизованную массу делящихся клеток (каллус), из которой регенерируют трансгенные растения. Полученные растения размножают и подвергают различным анализам сначала в пробирке, а потом — на полях и в теплицах.
Создание одного нового сорта ГМР стоит от 50 до 300 млн долларов и занимает от 6 до 12 лет.
Редактирование генома с CRISPR/Cas9:
CRISPR/Cas9 — это новая технология редактирования геномов высших организмов, базирующаяся на иммунной системе бактерий. В основе этой системы — особые участки бактериальной ДНК, короткие палиндромные кластерные повторы, или CRISPR (ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats). Между идентичными повторами располагаются отличающиеся друг от друга фрагменты ДНК — спейсеры, многие из которых соответствуют участкам геномов вирусов, паразитирующих на данной бактерии. При попадании вируса в бактериальную клетку он обнаруживается с помощью специализированных Cas-белков (CRISPR-associatedsequence — последовательность, ассоциированная с CRISPR), связанных с CRISPR РНК. Если фрагмент вируса «записан» в спейсере CRISPR РНК, Cas-белки разрезают вирусную ДНК и уничтожают ее, защищая клетку от инфекции.
В начале 2013 года несколько групп ученых показали, что системы CRISPR/Cas могут работать не только в клетках бактерий, но и в клетках высших организмов, а значит, CRISPR/Cas-системы дают возможность исправлять неправильные последовательности генов и таким образом лечить наследственные заболевания человека.
Достижения в сфере ГМО.
В 2002 году в одном из самых престижных научных журналов Science появилась статья о том, что генетически модифицированные клетки млекопитающих могут производить паутину Канадская фирма Nexia вывела коз, в геном которых был встроен ген белка паутины, и показала, что молоко этих коз можно использовать в качестве сырья для получения материала под названием биосталь.Биосталь оказалась прочнее и легче кевлара – материала, из которого делаются современные бронежилеты. Недавно в Японии аналогичным образом улучшили шелк, изменив геном шелкопряда. Шелк с примесью белков паутины прочнее и эластичнее обычного он лучше подходит для создания хирургических нитей. Отдельные созданные учеными варианты белков паутины даже обладают антимикробными свойствами. Другим козам в геном смогли встроить ген антибактериального белка лизоцима. В норме этот белок содержится в грудном молоке женщин, защищая от инфекционных воспалений груди. Потребление обогащенного лизоцимом молока генетически модифицированных коз может защитить многих детей разного возраста от инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Эти болезни являются причиной смерти от одного до двух миллионов детей ежегодно. Еще одно изобретение – изготовление кошерного сыра. Традиционно для изготовления сыра берется сычуг (отдел пищеварительного тракта жвачных животных), высушивается и помещается в молоко. Сычуг содержит сычужные ферменты, превращающие молоко в сыр, но в Ветхом Завете сказано: “Не вари козленка в молоке его матери”, и такой сыр, полученный из мяса и молока, – пища, неугодная Богу из Торы. Генные инженеры взяли гены сычужных ферментов и встроили их в геном бактерии. Такие бактерии вырабатывают сычужные ферменты, а мы с их помощью можем получать кошерный сыр без использования кишки жвачных животных. Никогда еще наука так тесно не сотрудничала с религией. Недавно генным инженерам удалось встроить в геном томата ряд генов львиного зева (ярко окрашенных цветов, как правило желтых, фиолетовых или синих, напоминающих по форме цветка львиную пасть), чтобы увеличить производство особых веществ – антоцианов. В норме антоцианы присутствуют в большом количестве в голубике, ежевике и черной смородине, которым они придают характерный темно-синий цвет. Употребление антоцианов связывают со сниженным риском развития некоторых форм рака, сердечно-сосудистых заболеваний6 и ожирения (как было показано в опытах на грызунах). В одном исследовании мыши, генетически предрасположенные к раку, которых кормили ГМ помидорами, обогащенными антоцианами, жили в среднем на 25 % дольше! Хотя существуют селекционные сорта “синих” помидоров с повышенным содержанием антоцианов в кожуре, в ГМ помидорах антоцианы производятся и в мякоти, поэтому итоговое их содержание намного выше и сопоставимо с содержанием в вышеупомянутых ягодах. Благодаря антоцианам подобные генетически улучшенные помидоры примерно вдвое дольше хранятся и значительно меньше подвержены воздействию плесени. Их можно собирать позже, а это дает им возможность выработать больше питательных веществ. К сожалению, я пока не могу попробовать эти помидоры и сказать, что они вкуснее (хотя их создатели утверждают, что это так), ведь в связи с жестким регулированием ГМО томатам предстоит пройти целый ряд проверок, прежде чем они окажутся на прилавках магазинов. Генная инженерия играет огромную роль и в современной медицине. В 1978 году были созданы первые трансгенные бактерии, вырабатывающие человеческий инсулин (белковый гормон, регулирующий углеводный обмен в организме), а сегодня подавляющее большинство препаратов инсулина, поддерживающих жизнь миллионов людей, больных диабетом, производят генетически модифицированные микроорганизмы. Аналогично с помощью генетически модифицированных организмов производят факторы свертывания крови для больных гемофилией (врожденным заболеванием, при котором плохо сворачивается кровь) и гормон роста для детей с генетически обусловленной низкорослостью. Есть и более экзотичные разработки, например по созданию безобидных генетически модифицированных бактерий, которые смогут защищать зубы от кариеса, устраняя вредных бактерий, или уберечь человека от ожирения. Генетически модифицированные растения могут применяться для производства антител (молекул, используемых иммунной системой для распознания вирусов, бактерий и других чужеродных объектов), гормонов, вакцин и ферментов. Например, ученые научились производить внутренний фактор человека в растениях. Внутренний фактор секретируется желудком и переводит неактивную форму витамина B12, поступающую с пищей, в активную, которую легко усвоить. Витамин B12 очень важен для жизнедеятельности нашего организма. В частности, он необходим для нормального протекания процесса репликации – удвоения молекул ДНК в клетках, происходящего перед их делением. У некоторых людей секреция внутреннего фактора нарушена. Это может быть связано, например, с аутоиммунными заболеваниями или гастритом. Такие люди плохо усваивают витамин B12 из пищи и заболевают злокачественным малокровием. Сейчас это заболевание лечится инъекциями 11 витамина B12, но налаженное производство внутреннего фактора благодаря развитию генной инженерии позволит заменить уколы препаратами, принимаемыми вместе с едой. Раньше считалось, что наследственные заболевания, при которых некоторые гены человека не функционируют или плохо функционируют в результате мутаций, принципиально неизлечимы. Но теперь в руках врачей появился новый метод лечения – генная терапия. Он основывается на внесении работающих копий недостающего или неисправного гена в клетки человека с помощью видоизмененных вирусов. Сегодня благодаря генной терапии лечатся некоторые формы врожденной слепоты, иммунодефицита и даже рака. В последнем случае создаются специальные генетически модифицированные иммунные клетки человека (лимфоциты), способные к более эффективному поиску и уничтожению раковых клеток. Эти технологии уже сегодня спасают жизни, но, увы, доступны пока немногим.