Już od dawna rolnicy i hodowcy krzyżowali organizmy hodowlane w celu ulepszenia niektórych cech, np. uzyskania najlepszej jakości wełny czy największych plonów. Zabiegi te pochłaniały zbyt dużo czasu i nie zawsze rezultaty były zadowalające. Obecnie istnieją zupełnie nowe możliwości pozyskiwania organizmów o pożądanych cechach. Posługując się metodami biotechnologii, możemy zmienić, usuwać, a nawet przemieszczać geny pomiędzy organizmami. Służy temu inżynieria genetyczna, której celem jest manipulowanie genami tak, aby zmienić genom, co pociąga za sobą zmianę cech organizmu. Każdy organizm zawiera w jądrach komórek stały zapis, instrukcję swojej budowy i czynności. Kompletna informacja genetyczna jest zawarta w jądrze komórkowym - w haploidalnym zestawie chromosomów, zwanym genomem.
W praktyce oznacza to pobieranie genu z jednego organizmu i przenoszenie ich do drugiego organizmu w taki sposób, aby gen dawcy ujawnił się u biorcy. Organizm posiadający cudzy gen nazywany jest organizmem transgenicznym lub organizmem zmodyfikowanym genetycznie, czyli GOM. Wprowadzenie obcego genu do genomu osobnika powoduje powstanie organizmu zmodyfikowanego genetycznie. Organizmu takie są organizmami wyższymi. Obcy gen znajdujący się w genomie osobnika nosi nazwę transgenu. Według zasad genetyki takie geny- transgeny są przekazywane dziedzicznie na kolejne pokolenia.
Naukowcy stosują różne techniki, ale podstawowe etapy powstawania organizmu transgenicznego są zawsze takie same. Pierwszym etapem jest pozyskiwanie pożądanego genu, potem trzeba go podzielić ( np. metodą PCR), a następnie wstawić kopie genu do komórek organizmu biorcy.
Metody inżynierii genetycznej mają szerokie zastosowanie między innymi w rolnictwie. Jednym z kierunków działania inżynierii genetycznej jest przenoszenie genów do organizmów hodowlanych w celu poprawienia ich cech pożądanych przez hodowców. Rośliny transgeniczne są bardziej odporne na choroby i chłód, mają szybszy przyrost masy i lepsze właściwości odżywcze.
W ostatnich latach na rynku pojawiła się żywność pochodząca z organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GOM), np. soja, ziemniaki, pomidory, kukurydza.
Skrót GMO - genetycznie modyfikowane organizmy pochodzi, z języka angielskiego od słów Genetically Modified Organizm. Wśród roślin do modyfikacji genetycznej używa się głównie roślin zarówno jednoliściennych jak i dwuliściennych. Rośliny te stanowią materiał do wyrobu żywności. Jako pierwszą roślinę, w roku 1984, użytą do modyfikacji genetycznej był tytoń.
Ogólnie żywność, którą na co dzień spożywamy można podzielić na :
- artykuły spożywcze zawierające w sobie zmodyfikowane genetycznie rośliny. Przykład może tu stanowić pomidor służący do produkcji koncentratu
- artykuły spożywcze wywodzące się z GMO, jednak nie posiadające żadnych elementów zmodyfikowanych. Przykładem jest cukier otrzymywany z zmodyfikowanych genetycznie buraków
- artykuły spożywcze, głównie warzywa, które są organizmami transgenicznymi w całości. Przykład stanowią czerwone, smaczne pomidory
- artykuły, do wyrobu których używa się organizmów zmodyfikowanych genetycznie. Do takich GMO można zaliczyć drożdże, które służą do produkcji piwa w przemyśle piwowarskim, czy też pieczywa w piekarnictwie.
Organizmy zmodyfikowane genetycznie, w tym również rośliny, charakteryzują się cechami, które bez udziału genetyki nie mogłyby być uzyskane. Rośliny takie transportowane w różny sposób, ich czas dojrzewania jest znacznie opóźniony. Organizmy GMO nie wykazują dużej wrażliwości na zmieniające się warunki środowiska, mogą rozwijać się zarówno w wysokich temperaturach jak i niskich, nie przeszkadza im zbyt duża susza. Są wytrzymałe na różnego rodzaju substancje szkodliwe, czy też zakażenia wywołane przez wirusy, grzyby i inne mikroorganizmy. Rośliny takie odznaczają się korzystnym, bardzo przyciągającym wyglądem. Inżynieria genetyczna umożliwia wyrób artykułów spożywczych pozbawionych substancji szkodliwych.
Techniki, które są stosowane w modyfikacji genetycznej roślin są różne. Jedną z nich jest technika, którą użyto w przypadku pomidora, który pojawił się w sklepach w roku 1994. Technika tak polegała na zahamowaniu genu pomidora, który powodował bardzo szybkie dojrzewanie warzywa i mięknięcie. W wyniku tego powstawały pomidory dojrzewające znacznie później i były bardziej twardsze. Uzyskanie takich cech pozwoliło hodowcom na przewozy pomidorów na długich odległościach, beż żadnych szkód. Kolejna technika stosowana w przypadku roślin powodowała powstawanie całkowicie nowego organizmu. Taki organizm można było otrzymać wprowadzając obcy gen. Obce geny są pozyskiwane z organizmów należących do innych gatunków. W ten sposób krzyżuje się ze sobą dwie rośliny. Przykład może stanowić orzeszek ziemny i soja. Gen który odpowiada za smak orzeszka ziemnego jest wprowadzany do soji. Takie połączenia są również możliwe pomiędzy roślinną a organizmem zwierzęcym czy ludzkim. Przykład stanowi świecący tytoń, który otrzymujemy dzięki genowi robaczka świętojańskiego.
Jest szereg powodów, dla których hodowcy decydują się na powstawanie modyfikowanej genetycznie żywności.
Techniki inżynierii genetycznej stosuje się często w przypadku ziemniaków. Hodując takie ziemniaki jesteśmy pewnie, że żaden mróz czy największa susza nie zaszkodzi takiej roślinie, dzięki czemu otrzymywane są ładne plony. Bardzo często zdarza się, że ziemniaki posiadają gen fladry. Każdy gatunek rośliny jest narażony na wiele chorób zarówno bakteryjnych jak i wirusowych. Ziemniaki walczą z liściozwojem, ogórek z mozaiką , orzeszki ziemne często dotyka karłowatość spowodowana wirusem, śliwki na wirus szarki. Jedynym sposobem na pozbycie się tych chorób jest produkcja przez rośliny białka wirusowego. Dlatego do roślin wprowadzany jest genetycznie gen odpowiedzialny za wytwarzanie białka. Bakterie z rodziny Bacillus są w stanie wytworzyć białko o działaniu toksycznym. Owady dwuskrzydłe, chrząszcze czy też motyle są niszczone przez to białko. Z tego powodu gen, który produkuje takie białko jest wprowadzany do organizmu rośliny, aby uodpornić je na wszelkiego rodzaju szkodniki pojawiające się na ich liściach. Gen produkujący to białko został wprowadzony do ziemniaka, który mógł niszczyć stonkę oraz do innych warzyw, takich jak: słonecznik, kapusta, kukurydza, pomidory.
Można również spotkać rzepak, kukurydzę, soję czy tytoń odporne na działanie herbicydów. Dzięki czemu hodowca może używać herbicydów bez ograniczenia do usuwania chwastów, przy czym nie niszczy roślin uprawnych. Substancją, która działa niszcząco na herbicydy jest białko toksyczne. Białko takie -wytwarzane jest przez bakterie. Białka enzymatyczne wprowadza się do organizmu rośliny. Można również stosować technikę namnożenia genu wytwarzającego enzym rozkładany przez środki chwastobójcze.
Wprowadzenie genu bakterii do rośliny:
- izolacja pożądanego genu
- połączenie genu z genem znacznikowym, gen odporności na antybiotyki
- wprowadzenie obu genów do komórki roślinnej
- odtworzenie całej rośliny ze zmodyfikowanych komórek.
Względy komercyjne są jedną z głównych przyczyn powstawania roślinności zmodyfikowanej genetycznie. Dzięki temu, np. zmodyfikowane ziemniaki, pobierają mniej tłuszczu w czasie ich smażenia. Warto również zwrócić uwagę na ciągły spadek różnorodności gatunkowej. Różnorodność gatunkowa mierzona jest liczbą gatunków oraz udziałem każdego z nich na danym obszarze. Wielkości te są wynikiem bezpośredniej relacji miedzy gatunkami, a także złożonych oddziaływań biotycznych i abiotycznych elementów środowiska. Rozmaitość gatunków w ostatnich latach uległa znacznemu spadkowi. Różnorodność gatunków wpływa na zasoby przyrody. W wyniku powstawania nowych gatunków transgenicznych, dochodzi do konkurencji o zasoby. Walkę głównie wygrywa gatunek nowy, bardziej wyspecjalizowany.
Pyłki roślin transgenicznych zawierają również geny odporności na środki ochrony roślin. Takie pyłki mogą krzyżować się z pyłkami niezawierającymi genów odporności w wyniku, czego tworzą się olbrzymie chwasty. Powszechne wśród nas alergie mogą być spowodowane między innymi również roślinami transgenicznymi. Rośliny zmodyfikowane wytwarzają białko o działaniu toksycznym, powodującym alergie. Obecnie jest zakaz stosowania takich roślin do wyrobu artykułów spożywczych. Przykład stanowi kukurydza z firmy StarLink. Chipsy są przykładem produktu, który powstaje na takiej bazie, pomimo istniejącego zakazu. Chipsy zawierają białko alergizujące. Jak się okazuje takie białko znajduje się nie tylko w żywności, którą spożywają dorośli, ale także w różnego rodzaju artykułach spożywczych dla dzieci. Takie białko działające alergizująco zalega w tkankach organizmu. Ludzie bardzo często nieświadomie zjadają produkty zmodyfikowane genetycznie choćby kukurydzę. Stosowanie tego rodzaju produktów prowadzi do załamania stabilności łańcuchów pokarmowych, co pociąga za sobą zmiany w całym ekosystemie. W Stanach Zjednoczonych obecne były przypadki śmiertelne, których przyczyna były substancje alergiczne, szkodliwe, które pochodziły z zarodników oraz pyłków roślin zmodyfikowanych genetycznie.
W przewodzie pokarmowym każdego człowieka znajdują się mikroorganizmy. Spożywanie artykułów zmodyfikowanych genetycznie , w wytworzeniu których bardzo często stosuje się genów odpowiedzialnych za odporność na antybiotyki, może w końcowym efekcie doprowadzić do uodpornienia się mikroorganizmów.
Techniki modyfikacji genetycznej stosowane były w przypadku następujących roślin: rośliny motylkowe takie jak- soja, groch, łubin, koniczyna, lucerna, warzywa- papryka, cykoria, ogórek, sałata, oberżyna kapusta pekińska, cebula, szparagi, kapusta, zboża- jęczmień, pszenica, ryż, kukurydza, rośliny sadownicze- kiwi, truskawka, papaja, orzech włoski, jabłoń, śliwa oraz rośliny oleiste takie jak- orzech ziemny, gorczyca, rzepik, słonecznik, rzepak.
W wyniku rozwoju inżynierii genetycznej można uczynić uprawę wydajniejszą, co może przyczynić się do likwidacji głodu na świecie. Skutki ekologiczne wprowadzania do naturalnego środowiska organizmów transgenicznych są tej chwili trudne do przewidzenia.
