Ce este modificarea genetică?

Modificarea genetică este procesul de modificare a machiajului genetic al unui organism. Acest lucru a fost realizat indirect de mii de ani prin reproducerea controlată sau selectivă a plantelor și animalelor. Biotehnologia modernă a făcut mai ușoară și mai rapidă ținta unei gene specifice pentru o modificare mai precisă a organismului prin inginerie genetică.

Termenii „modificat” și „proiectat” sunt adesea folosiți în mod interschimbabil în contextul etichetării alimentelor modificate genetic sau „OMG”. În domeniul biotehnologiei, OMG reprezintă organismul modificat genetic, în timp ce în industria alimentară, termenul se referă exclusiv la alimente care au fost concepute în mod intenționat și nu au fost crescute în mod selectiv. Această discrepanță duce la confuzie între consumatori și, prin urmare, Administrația SUA pentru Alimente și Droguri (FDA) preferă termenul de inginerie genetică (GE) pentru alimente.

O scurtă istorie a modificărilor genetice

Modificarea genetică datează din cele mai vechi timpuri, când oamenii au influențat genetica prin creșterea selectivă a organismelor, conform unui articol al lui Gabriel Rangel, un om de știință în sănătate publică de la Universitatea Harvard. Când este repetat pe parcursul mai multor generații, acest proces duce la schimbări dramatice ale speciei.

Câinii au fost probabil primele animale care au fost modificate în mod genetic, cu începutul acestui efort care datează de aproximativ 32.000 de ani, potrivit Rangel. Lupii sălbatici s-au alăturat strămoșilor noștri vânători-culegători din Asia de Est, unde caninii erau domesticiți și crescuți pentru a avea docilitate crescută. De-a lungul a mii de ani, oamenii au crescut câini cu personalitate și trăsături fizice dorite, ceea ce duce la o mare varietate de câini pe care îi vedem astăzi.

Cea mai cunoscută plantă modificată genetic este grâul. Se consideră că această cultură valoroasă își are originea în Orientul Mijlociu și nordul Africii, în zona cunoscută sub numele de semiluna fertilă, potrivit unui articol din 2015 publicat în Jurnalul de Medicină Tradițională și Complementară. Fermierii antici au crescut în mod selectiv ierburi de grâu începând cu aproximativ 9000 î.C. pentru a crea soiuri domesticite cu cereale mai mari și semințe mai dure. Până la 8000 î.Hr., cultivarea grâului domesticit s-a răspândit în Europa și Asia. Creșterea selectivă continuă a grâului a avut ca rezultat mii de soiuri care sunt cultivate astăzi.

Porumbul a cunoscut, de asemenea, unele dintre cele mai dramatice schimbări genetice din ultimele câteva mii de ani. Recolta de capse a fost derivată dintr-o plantă cunoscută sub numele de teosinte, o iarbă sălbatică cu urechi minuscule care purta doar câteva sâmburi. De-a lungul timpului, fermierii au crescut în mod selectiv ierburile de teosinte pentru a crea porumb cu urechi mari care izbesc de sâmbure.

Dincolo de aceste culturi, o mare parte din produsele pe care le consumăm astăzi - inclusiv banane, mere și roșii - a suferit mai multe generații de reproducere selectivă, potrivit Rangel.

Tehnologia care taie și transferă în mod specific o bucată de ADN recombinant (rDNA) de la un organism la altul a fost dezvoltată în 1973 de Herbert Boyer și Stanley Cohen, cercetători de la Universitatea California, San Francisco, respectiv de la Universitatea Stanford. Perechea a transferat o bucată de ADN de la o tulpină de bacterii la alta, permițând rezistența la antibiotice în bacteriile modificate. În anul următor, doi biologi moleculari americani, Beatrice Mintz și Rudolf Jaenisch, au introdus material genetic străin în embrioni de șoarece, în primul experiment pentru a modifica genetic animalele folosind tehnici de inginerie genetică.

Cercetătorii au modificat, de asemenea, bacteriile pentru a fi utilizate ca medicamente. În 1982, insulina umană a fost sintetizată din inginerie genetică E coli bacterii, devenind primul medicament uman conceput genetic aprobat de FDA, potrivit Rangel.

Mâncare modificată genetic

Există patru metode principale de modificare a culturilor genetice, potrivit Universității de Stat din Ohio:

• Creștere selectivă: Două tulpini de plante sunt introduse și crescute pentru a produce urmași cu caracteristici specifice. Între 10.000 și 300.000 de gene pot fi afectate. Aceasta este cea mai veche metodă de modificare genetică și, de obicei, nu este inclusă în categoria alimentelor OMG.
• Mutageneza: Semințele de plante sunt expuse în mod intenționat la substanțe chimice sau radiații, pentru a muta organismele. Puii cu trăsăturile dorite sunt păstrați și crescuți în continuare. De asemenea, mutageneza nu este inclusă în categoria alimentelor OMG.
• Interferență ARN: Genele individuale nedorite la plante sunt inactive pentru a elimina orice trăsături nedorite.
• Transgenice: o genă este preluată dintr-o specie și implantată în alta pentru a introduce o trăsătură de dorit.

Ultimele două metode enumerate sunt considerate tipuri de inginerie genetică. Astăzi, anumite culturi au fost supuse ingineriei genetice pentru a îmbunătăți randamentul culturilor, rezistența la deteriorarea insectelor și imunitatea la bolile plantelor, precum și pentru a introduce o valoare nutritivă crescută, potrivit FDA. Pe piață, acestea se numesc culturi modificate genetic sau OMG.

"Culturile OMG au prezentat multe promisiuni în rezolvarea problemelor agricole", a declarat Nitya Jacob, om de știință al culturii de la Oxford College of Emory University din Georgia.

Prima cultură de inginerie genetică aprobată pentru cultivare în SUA a fost tomata Flavr Savr în 1994. (Pentru a fi cultivate în SUA, alimentele modificate genetic trebuie să fie acceptate atât de Agenția pentru Protecția Mediului (EPA), cât și de FDA.) tomata nouă a avut o durată de valabilitate mai lungă, datorită dezactivării genei care determină ca roșiile să înceapă să devină oboseală imediat ce sunt culese. Roșia a fost, de asemenea, promisă că are o aromă sporită, potrivit diviziei de agricultură și resurse naturale a Universității din California.

Astăzi, bumbacul, porumbul și soia sunt cele mai frecvente culturi cultivate în S.U.A. Aproape 93 la sută din soia și 88 la sută din culturile de porumb sunt modificate genetic, potrivit FDA. Multe culturi OMG, cum ar fi bumbacul modificat, au fost proiectate pentru a fi rezistente la insecte, reducând semnificativ nevoia de pesticide care ar putea contamina apele subterane și mediul înconjurător, potrivit Departamentului Agriculturii din SUA (USDA).

În ultimii ani, cultivarea pe scară largă a culturilor OMG a devenit tot mai controversată.

"O preocupare este impactul OMG-urilor asupra mediului", a spus Jacob. "De exemplu, polenul din culturile OMG poate deriva către câmpuri de culturi non-OMG, precum și în populații de buruieni, ceea ce poate duce la neobișnuit să dobândească caracteristici OMG din cauza polenizării încrucișate."

O mână de mari companii de biotehnologie au monopolizat industria culturilor OMG, a spus Jacob, ceea ce îngreunează fermierii individuali, la scară mică, să își câștige viața. Cu toate acestea, în timp ce unii fermieri ar putea fi izgoniți de afaceri, cei care lucrează cu companiile de biotehnologie pot profita de beneficiile economice ale producțiilor crescute ale culturilor și a costurilor reduse ale pesticidelor, a declarat USDA.

Etichetarea alimentelor OMG este importantă pentru majoritatea oamenilor din SUA, potrivit sondajelor realizate de Consumer Reports, New York Times și The Mellman Group. Oamenii care sunt puternic în favoarea etichetării OMG consideră că consumatorii ar trebui să poată decide dacă doresc să cumpere alimente modificate genetic.

Cu toate acestea, a spus Jacob, nu există dovezi științifice clare că OMG-urile sunt periculoase pentru sănătatea umană.

Modificarea genetică a animalelor și a oamenilor

Astăzi, animalele sunt adesea crescute selectiv pentru a îmbunătăți rata de creștere și masa musculară și încurajează rezistența la boli. De exemplu, anumite linii de pui crescuți pentru carne au fost crescute astăzi cu 300 la sută mai repede decât au făcut-o în anii '60, potrivit unui articol din 2010 publicat în Journal of Anatomy. În prezent, niciun produs de origine animală de pe piața din S.U.A., inclusiv pui sau carne de vită, nu este conceput genetic și, prin urmare, niciunul nu este clasificat ca produse alimentare OMG sau GE.

În ultimele decenii, cercetătorii au modificat genetic animalele de laborator pentru a determina modalitățile în care biotehnologia ar putea ajuta într-o bună zi în tratarea bolilor umane și în repararea daunelor tisulare la oameni, potrivit Institutului Național de Cercetare a Genomului Uman. Una dintre cele mai noi forme ale acestei tehnologii se numește CRISPR (pronunțat „crisper”).

Tehnologia se bazează pe capacitatea sistemului imunitar bacterian de a utiliza regiunile CRISPR și enzimele Cas9 pentru inactivarea ADN-ului străin care intră într-o celulă bacteriană. Aceeași tehnică permite oamenilor de știință să țintească o genă specifică sau un grup de gene pentru modificare, a spus Gretchen Edwalds-Gilbert, profesor asociat de biologie la Scripps College din California.

Cercetătorii folosesc tehnologia CRISPR pentru a căuta remedii pentru cancer și pentru a găsi și edita bucăți unice de ADN care pot duce la boli viitoare la un individ. Edwalds-Gilbert a spus că terapia cu celule stem poate folosi inginerie genetică, în regenerarea țesutului deteriorat, cum ar fi un accident vascular cerebral sau un atac de cord.

Într-un studiu extrem de controversat, cel puțin un cercetător susține că a testat tehnologia CRISPR pe embrioni umani cu scopul de a elimina potențialul anumitor boli. Acest om de știință s-a confruntat cu scrutini dure și a fost plasat în arest la domiciliu în țara natală din China, de ceva timp.

Dilema morală

Tehnologia poate fi disponibilă, dar oamenii de știință ar trebui să continue studii genetice de modificare la om? Depinde, a spus Rivka Weinberg, profesor de filozofie la Scripps College.

"Când vine vorba de ceva asemănător unei tehnologii [noi], trebuie să vă gândiți la intenția și la diferitele utilizări ale acesteia", a spus Weinberg.

Majoritatea studiilor medicale pentru tratamente care utilizează ingineria genetică sunt efectuate la pacienții consimțitori. Cu toate acestea, inginerie genetică la un făt este o altă poveste.

„Experimentarea pe subiecți umani fără consimțământul lor este inerent problematică”, a spus Weinberg. "Nu există doar riscuri, dar și riscurile nu sunt identificate. Nici nu știm ce riscăm."

Dacă tehnologia de nouă generație ar fi disponibilă și s-ar dovedi a fi în siguranță, obiecțiile privind testarea ei la oameni ar fi minime, a spus Weinberg. Dar nu este cazul.

„Marea problemă cu toate aceste tehnologii experimentale este că sunt experimentale”, a spus Weinberg. "Unul dintre principalele motive pentru care oamenii au fost atât de îngroziți de omul de știință chinez care a utilizat tehnologia CRISPR pe embrioni este pentru că este un stadiu atât de timpuriu al experimentării. Nu este inginerie genetică. Doar experimentezi asupra lor."

Marea majoritate a susținătorilor de inginerie genetică își dau seama că tehnologia nu este încă pregătită pentru a fi testată pe oameni și afirmă că procesul va fi folosit în bine. Obiectivul modificării genetice, a spus Jacob, "a fost întotdeauna să rezolve problemele cu care se confruntă în prezent societatea umană".

Citire ulterioară:

• Citiți răspunsurile la întrebările frecvente ale Organizației Mondiale a Sănătății despre alimentele cu OMG.
• Vedeți „Cum să faceți un OMG” de Chelsea Powell, pe blogul studenților absolvenți de la Universitatea Harvard.
• Citiți mai multe despre modificările genetice umane de la Centrul pentru Genetică și Societate.