Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

Тема 9. БІОЛОГІЯ ЯК ОСНОВА БІОТЕХНОЛОГІЇ ТА МЕДИЦИНИ

§ 65. ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНІ ОРГАНІЗМИ (ГМО)

To be, or not to be, that is the question.

В. Шекспір. Гамлет

Основні поняття й ключові терміни: ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНІ ОРГАНІЗМИ. Генетично модифіковані харчові продукти.

Пригадайте! Що таке генетична інженерія?

Поміркуйте!

У одному із законопроектів Верховної Ради України пропонується встановити, що суб’єкти господарювання, які вводять в обіг харчові продукти з ГМО, повинні відображати на етикетці продукту інформацію про наявність у них ГМО, якщо їх частка перевищує 0,9 %. Згідно з чинними нормами усі харчові продукти мають маркуватися написом «З ГМО» або «Без ГМО». Що це за маркування і для чого його використовують?

ЗМІСТ

Як отримують генетично модифіковані організми?

Генетично модифіковані організми стали реальністю з кінця 1970 рр., коли з’явилися перші бактерії із вбудованими генами інсуліну. Це була перша спроба використання ГМО з метою терапії людини білками-продуктами. Для цього в геном кишкової палички вбудували ген людського інсуліну. В результаті невибагливі й дешеві в утриманні бактерії синтезують людський інсулін, який для людини не є чужорідною речовиною. І ось вже майже 40 років препарати штучного інсуліну активно використовують в усьому світі.

Генетична модифікація відрізняється від природного та штучного мутагенезу спрямованістю змін генотипу. При цьому генетичний матеріал переносять з одного організму в інший, застосовуючи технологію рекомбінантних ДНК. Створення рекДНК відбувається завдяки методам молекулярного клонування - отриманню багатьох копій молекули ДНК in vivo. Під час використання цих вже класичних методів поруч із вбудованим геном, як правило, вставляється маркер. Маркерами можуть бути, наприклад, гени флуоресцентних білків, світіння яких помітне в ультрафіолетовому випромінюванні.

Генетично модифіковані організми за переважною більшістю ознак не відрізняються від вихідних форм, не мають відхилень, здатні до повноцінного розмноження і, що є важливим для людини, передають вбудовані в них спадкові характеристики наступним поколінням.

Отримані трансгенні організми вирощують спочатку в лабораторії, потім на дослідних майданчиках і після серій обов’язкових тестів на безпеку, які тривають протягом декількох років, рекомендують до випуску на ринок.

Отже, ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНІ ОРГАНІЗМИ (трансгенні організми) - організми, які мають у складі свого геному чужорідні гени інших організмів.

Яке значення генетично модифікованих організмів?

Широкомасштабне використання трансгенних організмів розпочалося 1996 р. Для охорони природи, в харчовій промисловості, в медицині використовуються трансгенні мікроорганізми, які:

• розкладають нафту після техногенних катастроф (штами метано-бактерій);

• синтезують кормові білки, ліки (інсулін, інтерферони);

• продукують антибіотики (пеніциліни, цефалоспорини, стрептоміцини, що синтезують цвілеві гриби з родів Пеніциліум та Цефалоспоріум, бактерії роду Стрептоміцети);

• продукують закваски для виготовлення біокефірів та біойогуртів (штами молочнокислих бактерій) та ін.

Для потреб сільського господарства, медицини, садівництва створено трансгенні рослини, серед яких переважають генетично модифіковані сільськогосподарські рослини: соя (54 %), кукурудза (28 %), бавовна й ріпак (по 9 %), картопля (до 1 %). Крім зазначених культур на незначних площах вирощують генетично модифіковані сорти помідорів, гарбуза, тютюну, буряку, льону. Вже створено й проходять випробування та процедуру реєстрації трансгенні сорти рису і пшениці. Завдяки генетичній інженерії отримують культурні сорти, які є стійкими до комах-шкідників (ген ендотоксину бактерій Bacillus thuringiensis робить картоплю неїстівною для колорадського жука), до гербіцидів (гени агробактерій роблять їх стійкими до хімічних препаратів), до морозів (бактерії «ice-minus», що живуть у рослинах для запобігання утворенню кристалів льоду). Є й серед трансгенних рослин лікарські й декоративні (іл. 178).

Одним із найважливіших завдань генетичної інженерії є створення трансгенних тварин з підвищеною продуктивністю і стійкістю до захворювань, які застосовуються в тваринництві і медицині. Створюються тварини-біореактори, які виробляють продукти медичного значення.

Трансгенні миші в медицині дають важливу інформацію про розвиток захворювань, що дуже важливо для генотерапії. Виведено генетично модифікованих риб, які використовуються як домашні тварини (наприклад, флоуресцентні рибки даніо-реріо (Danio rerio)) чи у рибних господарствах (іл. 179). Так, особини атлантичного лосося із вбудованим в геном додатковим гормоном росту від чавичі значно більші за звичайних і вдвічі швидше досягають товарної маси.

Отже, генетично модифіковані організми застосовуються в сільському господарстві, харчовій промисловості, медицині та охороні природи.

Іл. 178. У 2004 р. створено генетично модифікований сорт троянд Blue Moon

Іл. 179. Атлантичний лосось і флоуресцентні акваріумні рибки даніо-реріо

Які можливі ризики використання генетично модифікованих харчових продуктів?

Генетично модифіковані харчові продукти - це харчові продукти, отримані з генетично модифікованих організмів. Чи є безпечними продукти з ГМО? Дискусії з цього приводу не вщухають.

Одним з можливих ризиків вживання генетично модифікованої їжі розглядається її потенційна алергенність. Якщо новий ген вбудовують в геном організму, то кінцевим результатом є синтез у рослині нового білка, який може бути новим у раціоні. Але кожен генетично модифікований продукт, перш ніж потрапить до споживача, проходить процедуру оцінювання його алергійного потенціалу. Якщо продукт у процесі розробки виявляє алергійні властивості, то запит на комерціалізацію може бути відкликано. Наприклад, у 1996 р. компанія Pioneer Hi-Bred розробляла кормову сою з підвищеним умістом амінокислоти метіоніну. Для цього використали ген бразильського горіха, який, як згодом виявилось, чинив алергійну дію. Алергія, викликана білком бразильського горіха (Bertholletia excelsa) в модифікованій сої, була такого самого характеру, як і алергічна реакція на звичайні бразильські горіхи. В даному випадку всьому виною був сильний алергенний білок горіха.

Існує теоретична небезпека горизонтального перенесення чужих генів у геном людини. Досліди на мишах засвідчують, що фрагменти неперетравленої ДНК будь-якої їжі можуть проникати в кров, потрапляти в печінку і навіть проникати крізь плацентарний бар’єр. Але жодного випадку вбудовування генів чужорідної ДНК у геном потомства не спостерігалось.

Існують у суспільстві й погляди про негативний вплив трансгенних рослин на довкілля. Для прикладу наводять дослідження про те, що в лабораторних умовах згодовування пилку Bt-кукурудзи гусеницям метелика монарха уповільнює ріст та підвищує смертність личинок. Однак глибші й ширші дослідження щодо оцінювання ризику показали, що вплив пилку Bt-кукурудзи на популяцію метелика монарха в природних умовах є дуже низьким.

Таким чином, можливі ризики щодо використання ГМО є в суспільстві значно перебільшеними. Вчені-біохіміки, фізіологи і молекулярні біологи Національної академії наук США і ще 11 наукових спільнот з різних країн світу, лауреати Нобелівських премій стверджують, що з наукового погляду не існує жодної відмінності між рослинами, отриманими з використанням генної інженерії, і рослинами, виведеними традиційними методами селекції.

Отже, проблеми безпеки та застосування ГМО мають розв'язуватися на рівні індивідуального продукту - за допомогою різних тестів, які підтверджують відповідність досліджуваної продукції існуючим стандартам і нормам.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на застосування знань

Нещодавно науковці вивели генетично модифікованій сорт помідорів. Унаслідок високого вмісту антоціанів ці помідори мали неприродний фіолетовий колір. Такі помідори мають тривалий термін зберігання, стійкі проти «сірої гнилі», показали протираковий ефект в дослідженнях на мишах. А чому цей сорт є генетично модифікованим?

Біологія + Сільське господарство

Рис золотий - генетично модифікований сорт рису посівного (Oryza sativa L.). Для модифікації рису посівного було взято два гени: ген psy від нарциса (Narcissus pseudonarcissus) і ген crt 1 від ґрунтової бактерії (Erwinia uredovora).

Рослини можуть синтезувати й накопичувати в ендоспермі бета-каротин, що є попередником вітаміну А. За даними ЮНІСЕФ, дефіцит цього вітаміну є причиною смерті від 1 до 2 млн осіб щорічно. А яке значення вітаміну А в організмі людини?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Практика

Порівняйте переваги та ризики використання генетично модифікованих організмів та генетично модифікованих харчових продуктів та висловіть власні судження про можливості використання трансгенних організмів діяльності людини.

Переваги

Можливі ризики

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1 - 6

1. Які організми є генетично модифікованими? 2. Наведіть приклади ГМО. 3. Наведіть приклади речовин (продукції), які одержують із ГМО. 4. Назвіть галузі діяльності людини, в яких ГМО застосовується найширше. 5. Що таке генетично модифіковані харчові продукти? 6. Наведіть основні ризики використання ГМО

7 - 9

7. Як отримують ГМО? 8. Яке значення ГМО? 9. Які можливі ризики використання генетично модифікованих харчових продуктів?

10 - 12

10. Поміркуйте про можливості використання трансгенних організмів.




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити