. Definitia OGM-urilor si etapele de obtinere a lor
Odata cu inceputul anilor 1970, o serie de tehnici ale geniului genetic (adica manipularea directa a genelor de catre om) permit extragerea unei gene din genomul unui organism si reimplantarea ei in genomul unui alt organism, apartinand unei alte specii sau chiar altui regn. Spre exemplu, o gena umana transferata in genomul unei bacterii, al unei unei plante sau al unui animal; o gena bacteriana transferata in genomul unei plante sau al unui animal s.a.m.d.
Acest transfer de gene este numit transgeneza pentru ca el presupune traversarea (transgresia) barierelor care, pana nu demult, impiedicau schimburile de gene intre specii diferite, mai ales intre cele apartinand unor regnuri diferite.
Gena care codifica un caracter pe care dorim sa-l transferam unui alt organism se numeste gena de interes, devenita in momentul transferului efectiv transgena, iar organismul receptor va fi denumit organism transgenic.
Obtinerea unui OGM implica urmatoarele etape principale:
. identificarea si pregatirea (multiplicarea) genei de interes;
. introducerea ei (prin diversi vectori) in celula gazda, pentru ca singura nu este capabila sa strabata membranele celulare;
. selectarea celulelor gazda care au integrat transgena in genomul lor;
. obtinerea, in cazul organismelor pluricelulare, a unui nou organism pornind de la o singura celula transgenizata;
. verificarea transmiterii ereditare a caracterului codat de transgena, la descendentii organismului transgenic.
Pentru selectarea celulelor care au integrat in genomul lor gena de interes (deci care contin transgena) se introduce si o gena marker, a carei expresie fenotipica este mai usor de verificat comparativ cu cea a genei de interes. Cele mai utilizate in acest sens sunt genele care codifica rezistenta la un anumit antibiotic, la un anumit erbicid.
Dar, pentru ca transgena sa se poata exprima in genomul celulei gazda, ea trebuie sa detina reglatori de expresie (promotor si terminator) adaptati noului mediu genomic. In fapt, chiar daca codul genetic este universal, expresia unei gene la un organism dat depinde de promotorul la care se asociaza. Daca dorim sa introducem o gena bacteriana intr-o planta, trebuie sa-i asociem acestei gene un promotor vegetal.
O transgena este, asadar, mult mai mult decat o simpla gena de interes, ea este o veritabila constructie genetica.
. Semnificatia, pericolele si evolutia transgenezei
Pana la aparitia geniului genetic, ameliorarea plantelor si animalelor s-a realizat prin selectia indivizilor care prezentau caracteristici morfologice sau fiziologice interesante (aparute prin mutatii spontane) si prin sistemul incrucisare - selectie a hibrizilor dintre soiurile sau rasele aceleiasi specii.
Prin suprimarea barierelor naturale ce impiedicau schimburile de gene intre specii si regnuri diferite, geniul genetic permite crearea de organisme transgenice, dotate cu proprietati noi, total necunoscute inainte si intr-un timp scurt (de ordinul unui deceniu), fara nici o relatie cu ritmul multimilenar al evolutiei fiintelor vii.
Tehnicile transgenezei confera astfel omului puterea de a modifica patrimoniul ereditar al tuturor fiintelor care-l inconjoara, inclusiv al propriei sale specii. Este vorba, asadar, de o veritabila revolutie biologica !
In 1973, odata cu anuntarea de catre doi cercetatori americani a posibilitatii transferarii la Escherichia coli a genelor unui virus cancerigen (prezent la maimute), asistam si la constientizarea pericolelor potentiale ale geniului genetic.
Dupa un an de la aceasta descoperire au urmat o serie de reuniuni ale oamenilor de stiinta de pe intregul mapamond si s-au elaborat reglementari legale ale cercetarilor din domeniul genetic.
Enormele potentialitati ale tehnicii transgenice au interesat si intereseaza industriile pentru agricultura, pentru medicina si farmacie s.a. Au inceput sa se dezvolte mici intreprinderi particulare specializate in transgeneza. Cercetarile efectuate in aceste mici (dar rentabile) societati au contribuit din plin la cresterea cunostintelor in genetica moleculara, dar costul foarte mare al acestor studii a antrenat si protectia rezultatelor, prin brevete, pentru a asigura si "compensatia investitiei".
In cursa pentru brevete asistam la o cumparare progresiva a acestor mici firme de catre marile societati producatoare de seminte, foarte interesate in plante transgenice. Unele dintre ele vor fi, la randul lor, cumparate de catre societati multinationale din domeniul agrochimiei si farmaciei.De aici au rezultat cateva multinationale gigantice, cum ar fi MONSANTO, in SUA si NOVARTIS, in Europa, fiecare dezvoltandu-si puternice echipe de cercetare.
Pana in prezent, aplicatiile comerciale ale OGM-urilor privesc in principal microorganismele si plantele din cultura mare.
. Microorganisme si animale transgenice
Unul dintre primele microorganisme transgenice obtinute a fost o bacterie capabila de a "absorbi" petrolul din mareele negre, realizare a unui cercetator indian (Chakrabarty, 1971), care lucra in acea perioada pentru societatea "General Electric ". El a devenit celebru, nu atat pentru realizarea sa, cat pentru ca a solicitat un brevet pentru aceasta, iar "afacerea Chakrabarty" a stat la originea acordarii primului brevet pentru un organism viu.
Incepand cu finele anilor 1970, interesul industriilor s-a indreptat mai cu seama spre microorganismele utilizate in sectoarele alimentare si farmaceutice.
Exemple: - o serie intreaga de tulpini de drojdie (apartinand speciei Saccharomyces cerevisiae), ameliorate pentru fabricarea diverselor tipuri de paine, bere si vin; bacterii (in special E. coli) sintetizatoare de proteine umane, folosite in scop terapeutic: insulina, hormon de crestere, interferon.
Primul animal transgenic a fost obtinut (in 1982) de catre un grup de cercetatori americani. Este vorba de un soarece gigant, de doua-trei ori mai mare decat cel normal, caracter generat prin transferarea in genomul sau a genei ce codifica hormonul de crestere la sobolan. Acest "super-soarece" a inspirat pe specialistii din zootehnie, care au vazut in astfel de transgeneza un mijloc de a spori performantele productive ale septelului si pestilor.
Avantaje generate de transgeneza animala:
- mari progrese in descifrarea mecanismelor de dezvoltare a bolilor la om si in obtinerea de noi medicamente si vaccinuri, toate prin folosirea animalelor transgenice experimentale;
- producerea de organe pentru transplanturi de catre animalele "umanizate" va contribui la umplerea enormului deficit in organe de transplant (inclusiv la eliminarea teribilei piete negre cu organe umane) si va permite salvarea unui numar mult mai mare de vieti omenesti;
- cresterea productivitatii animalelor domestice.
Intrebari si riscuri generate de transgeneza animala:
- riscul transmiterii de boli pacientilor care au suferit o xenogrefa;
- o serie de virusuri sau agenti patogeni inactivi care, in mod normal, se gasesc in organele animalelor donatoare ar putea deveni patogeni pentru om.
. Plante transgenice
4.. Plantele transgenice si noile lor proprietati
Entuziasmul suscitat de aplicatiile potentiale ale transgenezei vegetale era extraordinar printre pionierii noii biotehnologii. In SUA, entuziasmul a fost cel mai mare si, prin urmare, giganti ai agrochimiei, ai chimiei si farmaciei doreau sa investeasca masiv in producerea de seminte transgenice.
Proprietatile plantelor transgenice cultivate deja pe scara mare sunt urmatoarele:
a) Rezistenta la erbicide:
Plantele modificate genetic au capacitatea de a continua sa traiasca si sa se dezvolte in ciuda mai multor pulverizari cu o substanta toxic-mortala, iata o performanta extraordinara a plantelor transgenice rezistente la un erbicid total ! Acest caracter nou (dat de transferul genei Bar) si, sub aspect biologic, cu totul surprinzator este dat de diversele tipuri de actiuni enzimatice (enzime codificate de transgene de origine bacteriana si, in cateva cazuri, de origine vegetala): transformarea erbicidului intr-un compus netoxic (detoxificarea lui), usoara modificare a enzimei vizate sau supraexprimarea sintezei sale, intr-o astfel de maniera incat planta tratata sa dispuna in orice moment de cantitati suficiente de enzime pentru a se dezvolta normal.
Dar trebuie sa facuta urmatoarea remarca importanta: rezistenta unei plante de tip OGM este unispecifica, adica ea nu se manifesta decat fata de erbicidul produs de intreprinderea producatoare de seminte transgenice.
b) Rezistenta la insecte daunatoare
Plantele care poseda aceasta proprietate sintetizeaza in permanenta, in tesutul lor, o proteina insecticida care duce la moartea unor insecte fitofage daunatoare. Gena care codifica rezistenta la insecte provine de la o bacterie din sol (Bacillus thuringiensis; pe care o vom nota in continuare Bt.), cunoscuta de mult timp pentru proprietatile insecticide si folosita in lupta biologica (integrata) din agricultura conventionala, precum si in silvicultura (impotriva omizilor defoliatoare).
Preparatele obtinute din susele naturale de Bt. contin proteina insecticida, asa cum se prezinta ea in bacterie, adica inactiva. Numai dupa ingestia sa si contactul cu sucurile digestive ale daunatorului, ea este activata si provoaca moartea intr-un timp mai lung sau mai scurt. Astfel respectiva gena a fost modificata, astfel ca sa codifice proteina activa, situatie care face ca OGM-ul sa contina o toxina mult mai rapida si eficace, chiar inaintea ajungerii ei in tubul digestiv al insectei.
c) Rezistenta la boli
Prin transferul genei care codifica proteina capsidei virale (gena cp. - coat protein) s-au obtinut plante care rezista la bolile generate de anumite virusuri, deoarece ea blocheaza propagarea virusurilor in planta transgenica. Se stie ca sinteza de catre planta a unor mici cantitati din aceasta proteina impiedica dezvoltarea virusurilor si, astfel, declansarea bolilor virale (virozelor).
O serie de alte realizari privesc rezistenta la atacul ciupercilor fitopatogene, in esenta, prin insertia in plante a genelor care codifica enzime capabile sa distruga peretii ciupercilor.
d) Rezistenta la inghet
OGM-urile rezistente la inghet nu se cultiva pe scara larga. Strategiile utilizate pentru a le conferi aceasta proprietate sunt:
- tratamentul culturilor de soiuri conventionale, prin pulverizarea cu bacterii transgenice "antigel", pentru protejarea acestor culturi de ingheturile tarzii.
- insertia unor gene provenind de la pestii din apele reci, cum ar fi spre exemplu o gena de Hippoglossus hippoglossus (peste din Marea Nordului) transferata la capsuni.
e.) Maturarea intarziata
O astfel de insusire a fost conferita, pentru prima data, unei legume de importanta economica mondiala: tomatele. Si in acest caz sunt utilizate doua metode principale:
- insertia unei gene care blocheaza galacturonaza, enzima responsabila de inmuierea fructelor;
- blocarea sintezei hormonului de maturare, acest ultim proces (cel de maturare) fiind apoi declansat prin tratamentul cu etilena, inaintea punerii pe piata a tomatelor transgenice. Cele mai recente cercetari vizeaza obtinerea de soiuri bogate in elemente nutritive, cu un spectru nutritional mai echilibrat.
4.. Avantajele plantelor transgenice, prezentate de producatorii si aparatorii lor
a.) Pentru amelioratori
Cresterea eficacitatii in ameliorarea plantelor. Tehnicile transgenezei sunt mult mai precise si mult mai rapide, intrucat ele privesc doar gena (sau genele) de interes, pe cand tehnicile clasice de hibridare folosesc genomurile parentale in totalitatea lor, fiind deseori necesare retro-incrucisari pentru a se accentua manifestarea unei gene parentale ori pentru eliminarea efectelor secundare nedorite.
b.) Pentru agricultori
In primul rand, se simplifica procesul de combatere a buruienilor, prin eliminarea utilizarii erbicidelor administrate in perioada pre-emergenta si in perioada de vegetatie, folosindu-se doar un singur erbicid total. Apoi, gratie organismelor nou obtinute si rezistente la boli si daunatori, sunt eliminate insecticidele si fungicidele folosite curent in sistemul conventional.
In ciuda preturilor mari ale OGM-urilor, cresc randamentul si beneficiul realizate de culturile transgenice, pe de o parte prin eliminarea concurentei buruienilor, a agentilor patogeni si a insectelor, iar pe de alta parte prin renuntarea la consumul energetic necesar administrarii pesticidelor.
c.) Pentru industriasi
Prin noile calitati detinute de plantele transgenice, se amelioreaza si procesele de prelucrare industriala: amidon modificat, lemn saracit in lignina (fabricarea pastei pentru hartie devine mai putin poluanta), bioplasticele, obtinerea mai usoara a proteinelor umane cu scop terapeutic etc.
d..) Pentru consumatori
Depozitarea si pastrarea fructelor cu maturizare tardiva se realizeaza mai usor si cu pierderi minime.
e.) Pentru mediul inconjurator si pentru viitorul umanitatii
Se apreciaza o reducere a poluarii ecosistemelor prin pesticide. In plus, are loc o crestere a productiei agricole, iar, intr-un viitor apropiat, se spera ca va fi eliminata foametea in lume (prin extinderea suprafetelor cultivate cu OGM-uri rezistente la salinitate, la seceta, la aciditatea crescuta a solului, la temperaturi mai scazute etc).
4.. Riscurile legate de cultura plantelor transgenice
Anumiti oameni de stiinta pun la indoiala superioritatea tehnicilor de transgeneza actuala fata de tehnicile de hibridare - selectie folosite pana in prezent, amintind caracterul aleatoriu al localizarii transgenelor in genomul celulelor gazda. Transmiterea si imperechierile naturale ale cromozomilor se fac dupa legi mult mai precise decat insertia unei transgene.
Opozantii OGM-urilor considera ca principalii beneficiari ai acestor organisme sunt producatorii de seminte. In primul rand, prin brevetarea fiecarui soi transgenic se asigura o revenire a unei bune parti din investitie, apoi, prin interzicerea agricultorului de a folosi o parte a recoltei sale drept samanta, se garanteaza producatorului de seminte-OGM o vanzare anuala sigura (o piata de desfacere asigurata).
In ceea ce priveste ideea dezvoltarii unei agriculturi transgenice mondiale pentru a hrani omenirea se stie ca foametea in lume este, inainte de toate, o problema de acces la hrana, lucru generat de conflictele locale si/ sau internationale, de sistemele politice, de epuizarea solurilor sau, de accesul la pamant. Superproductiile agricole realizate in sistemul conventional nu se datoreaza OGM-urilor, doar repartizarea globala a acestor productii obtinute este deficitara!
a.) Riscuri legate de tehnicile actuale ale transgenezei vegetale
- Efecte secundare nedorite. Prima "versiune" a tomatei cu maturare intarziata era fainoasa, cu gust metalic si suporta greu transportul, caci pielita sa era fragila, motive pentru care consumatorii americani au refuzat-o.
- "Slabiciuni" in expresia transgenelor. In SUA, in 1996, culturile comerciale de bumbac-OGM au fost devastate in proportie de 60% de catre insectele la care aceste plante erau socotite ca fiind rezistente. Unii au atribuit acest esec verii calde din acel an care, pe de o parte a favorizat fecunditatea insectelor, iar pe de alta parte a diminuat capacitatea bumbacului-OGM sa sintetizeze proteina-insecticid.
b.) Riscuri ambientale
- Limitele evaluarii riscurilor prin culturi experimentale. Culturile experimentale efectuate in 15 tari, inaintea primelor culturi comerciale de OGM-uri, nu au urmarit si nu au furnizat niciodata informatii privind eventualul impact asupra mediului inconjurator. De fapt, scopul principal al acestor culturi experimentale era de a se asigura mai bine "securitatea biologica" a plantelor testate, adica optimizarea conditiilor de expresie si conservare a transgenelor.
Nici un studiu serios de impact ambiental nu s-a facut inaintea trecerii in cultura la scara mare a primelor OGM-uri: daca se incruciseaza specii inrudite, daca au influenta asupra insectelor polenizatoare, daca influenteaza microorganismele din sol etc.
c.) Riscuri privind diseminarea de polen transgenic
- Incrucisari intre plante transgenice si plante spontane inrudite. Aparitia unor buruieni rezistente la erbicidele totale.
De exemplu, practicand o monocultura de rapita transgenica, rezistenta la un erbicid determinat, se risca, accelerarea selectiei de buruieni hibride, rezistente la acelasi erbicid. In caz de rotatie a culturilor cu specii non-transgenice, practica obisnuita de erbicidare inaintea semanarii va fi ineficace daca erbicidul total utilizat va fi acelasi la care rapita transgenica era rezistenta, deoarece plantele de rapita-OGM vor rezista si vor deveni buruieni in noua cultura. Iar pentru a le distruge va trebui folosit un alt erbicid total, deci investitii suplimentare.
Posibila aparitie a unor buruieni rezistente la erbicide nu este negata de producatorii de OGM-uri, care au in vedere remedierea prin producerea de noi erbicide si de noi OGM-uri rezistente la acestea. Asadar, din nou, alte investitii si alte riscuri.
- Incrucisari intre varietati transgenice si conventionale ale aceleiasi specii.
De exemplu, polenul de rapita poate ajunge pana la cativa km, cel de porumb (specie anemofila) ar putea ajunge la zeci de km etc. Pericolul hibridarilor cu porumb-Bt. (la care s-a transferat o gena modificata de Baccilus thuringiensis) a fost puternic denuntat in Franta, chiar de la inceputul autorizarii primelor culturi. In ceea ce-i priveste pe agricultorii care practica agricultura biologica, apare pericolul imposibilitatii de a garanta ca porumbul lor este lipsit de OGM-uri, existand riscul hibridizarilor cu porumbul transgenic. Astfel, in anul 2000 au fost descoperite seminte de rapita transgenica rezistenta la un erbicid total. Aceeasi situatie s-a gasit si la soia, desi au fost respectate reglementarile privind distanta dintre culturile conventionale si cele transgenice. Aceeasi situatie a fost descoperita si la porumb, in vara anului 2000, in Franta, pe 4500 ha.
Urmare a acestor accidente si dupa lungi discutii si dezbateri, guvernul francez a decis distrugerea culturilor de rapita si soia poluate cu organisme transgenice, dar s-au mentinut culturile de porumb datorita proportiei foarte reduse (2/1.000) a semintelor transgenice.
In iulie 2001, Agentia Franceza de Securitate Sanitara (AFSS) sublinia ca 41% din esantioanele de porumb prelevate din culturile conventionale contineau secvente de OGM-uri.
Sunt foarte posibile trei piste: polenizarea provenita din culturile experimentale invecinate (in Franta au fost autorizate 12 soiuri transgenice), polenizarea din culturile transgenice comerciale (lucru putin probabil, deoarece astfel de culturi nu sunt autorizate in Franta) sau poluare cu seminte care provin din tari unde culturile transgenice comerciale sunt deja foarte extinse (SUA si Canada, in special).
Aceasta se poate numi poluare genetica. Si in Mexic s-a detectat o poluare genetica a porumbului comercial, fiind poluate 35% dintre esantioane. Se cunoaste faptul ca, in 1998, Mexicul (patria de origine a porumbului si, inca, rezervorul biodiversitatii acestuia, prin cele circa 50 varietati identificate in stare spontana) a instaurat un moratoriu care interzicea cultura de porumb-OGM.
Raportul din primavara anului 2002 (European Enviroment Agency) confirma caracterul cvasi-inevitabil al poluarii genetice a culturilor conventionale si a speciilor salbatice inrudite, pornind de la culturile-OGM.
- Contaminarea porumbului transgenic de un altul, tot de tip OGM. De exemplu la finele lui septembrie 2000, puternica societate KRAFT FOOD USA retrage din circulatie 2,5 milioane de cutii de placinte din porumb, intrucat laboratorul "Genetic ID" (solicitat de asociatia ecologista "Friends of the Earth") descoperise in aceste placinte, 1% porumb Starlink, rezervat numai in scop furajer. Acest porumb s-a dovedit a fi alergizant pentru om.
d. Riscuri legate de plantele rezistente la atacul insectelor
- Aparitia de daunatori rezistenti la proteina-insecticid a porumbului-Bt.
Aparitia insectelor rezistente la insecticide este cunoscuta de mai bine de 50 de ani si ea nu a incetat sa creasca rapid, pe masura ce se intensifica folosirea pesticidelor in agricultura de tip industrial.
In cazul plantelor transgenice, problema se va pune intr-o maniera si mai accentuata, caci prezenta constanta a formei active a toxinei insecticide in toate tesuturile plantei va intensifica presiunea selectiei si va accelera aparitia mutantelor rezistente.Producatorii de OGM-uri sunt totusi optimisti, estimand ca acest lucru nu va aparea mai repede de 8 ani si ca, pana atunci, vor produce noi organisme transgenice, rezistente la un alt insecticid.
- Intoxicarea altor insecte de catre "plantele insecticide", in afara celor tinta. Aceasta intoxicare a fost demonstrata experimental la Universitatea din New York. Sunt in curs de desfasurare si alte experiemente, privind studiul albinelor care viziteaza florile unei rapite transgenice.
- Toxicitatea "plantelor insecticide" pentru pradatorii insectelor daunatoare. O echipa de cercetatori elvetieni a constatat o puternica crestere (peste 2/3) a mortalitatii indivizilor speciei Chrysopa carnea, hraniti cu omizi (de Ostrinia nubilaris si de Leucania unipunctata) care au consumat porumb-Bt.
In Scotia, o serie de cercetari au aratat ca buburuzele care au consumat purici crescuti pe cartofi transgenici depuneau cu 38% mai putine oua, 50% traiau mai putin si manifestau o fertilitate mascula mai scazuta, comparativ cu cele hranite cu purici de pe cartofii normali.
e. Drumul toxinelor insecticide in lanturile trofice si in soluri
- Riscuri legate de cultura plantelor rezistente la virusuri. Cunoastem astazi ca principalul mecanism de evolutie naturala a virusurilor il constituie recombinarile secventelor genetice. De aceea, anumiti cercetatori au lansat ideea unei posibile recombinari intre gena virala cp, prezenta intr-o anumita planta, cu gene ale unui virus inrudit care a infectat o planta rezistenta sau care se afla in mod natural in aceasta. Astfel de recombinari au fost deja observate experimental in laborator, fara a se fi putut determina daca noul virus ar fi mai mult sau mai putin patogen decat virusul parental. Marele necunoscut este reprezentat, desigur, de frecventa cu care aceste recombinari s-ar produce in natura, mai ales in vastele culturi transgenice, unde sunt prezente numeroase gene virale.
Ingrijorarile sunt generate de aparitia posibila a unor noi virusuri daunatoare plantelor.
f. Evaluarea riscurilor pentru sanatatea oamenilor in acest domeniu