Dołącz do czytelników
Brak wyników

Naturoterapia kliniczna

10 kwietnia 2020

NR 18 (Kwiecień 2020)

GMO vs. żywność konwencjonalna cz. I

51

Pomimo tego, że od wprowadzenia na rynek spożywczy pierwszego organizmu genetycznie modyfikowanego (GMO – ang. genetically modified organism) minęło prawie 28 lat, żywność GM wciąż budzi wiele kontrowersji. W 2018 roku rośliny genetycznie modyfikowane (GM) były uprawiane przez ponad 17 milionów rolników w 26 krajach na powierzchni 191,7 mln ha. Zdecydowanym liderem wśród producentów żywności GM są Stany Zjednoczone, na drugim miejscu znajduje się Brazylia, następnie Argentyna, Kanada i Indie. Jedynymi krajami Unii Europejskiej, na terenie których uprawia się GMO, a konkretnie odmianę kukurydzy MON810, są Hiszpania i Portugalia, jednak ich wkład w globalny areał upraw GM jest niewielki15. Na uwagę zasługuje fakt, że pomimo marginalnego wkładu w globalną produkcję żywności GM, Unia Europejska jest jednym z największych importerów GMO.

W 2018 roku do Unii Europejskiej (w tym do Polski) trafiło w sumie 30 milionów ton metrycznych produktów pochodzących z soi GM, 10–15 mln ton metrycznych kukurydzy GM oraz 2,5–4,5 mln ton metrycznych rzepaku GM. Obecnie na świecie uprawia się zmodyfikowane genetycznie odmiany: soi, bawełny, kukurydzy, rzepaku, papai, buraków cukrowych, lucerny, bakłażana, ziemniaków i jabłek. Spośród wszystkich upraw GM największą powierzchnię zajmuje soja (50%), następnie kukurydza, bawełna i rzepak15. Zdecydowana większość upraw GM przeznaczona jest do produkcji pasz dla zwierząt hodowlanych oraz do celów przemysłowych3, 28. Metaanaliza 147 oryginalnych badań ankietowych i polowych wykazała, że z uprawy organizmów GM płyną znaczne korzyści. Uprawy biotechnologiczne dają w porównaniu z uprawami konwencjonalnymi większe plony i, pomimo wyższej ceny nasion GM, generują wyższe zyski dla rolników18. Dodatkowo zmniejszają zużycie pestycydów oraz ograniczają emisję CO2 w wyniku zmniejszenia potrzeby wykorzystania maszyn rolniczych do prowadzenia oprysków. Zwiększona produktywność roślin GM umożliwia bardziej wydajne użytkowanie gruntów i zmniejsza potrzebę wylesiania, co przyczynia się do zachowania bioróżnorodności2, 15, 42, 49.
Korzystny status upraw biotechnologicznych i ich akceptacja przez rolników na całym świecie stoją w opozycji do nastrojów konsumentów. Brak akceptacji GMO przez społeczeństwa krajów europejskich ma bezpośredni wpływ na ustawodawstwo unijne. Zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/412 z dnia 11 marca 2015 r., zmieniającą dyrektywę 2001/18/WE państwa członkowskie UE mogą indywidualnie decydować, czy prowadzić uprawę organizmu zmodyfikowanego genetycznie na swoim terytorium. Do tej pory 17 krajów, w tym Polska, skorzystały z tej opcji i zabroniły uprawy roślin GM na ich obszarze32. Ponieważ bezpieczeństwo odmian roślin GM zostało naukowo potwierdzone i uznane przez EFSA (Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności), ich uprawa przez państwa członkowskie została zakazana z innych, głównie społeczno-ekonomicznych przyczyn40. Pomimo braku wiarygodnych dowodów na szkodliwy wpływ GMO na ludzi, zwierzęta i środowisko, zmodyfikowane organizmy stwarzają wśród konsumentów poczucie zagrożenia. Wydaje się, że opinia publiczna w krajach europejskich jest kształtowana przez liczne organizacje pozarządowe zaangażowane w walkę z GMO, które nie szczędzą środków na kampanie, wzywające do zaprzestania uprawy i spożycia żywności GM8. Coraz częściej w tego typu kampaniach uczestniczy świat show-biznesu31. Można odnieść wrażenie, że społeczeństwa europejskie mają większe zaufanie w kwestii bezpieczeństwa żywności GM do blogerów i gwiazd telewizyjnych, niż do naukowych ekspertów w tej dziedzinie. Biorąc pod uwagę globalne wyzwania, jakie czekają ludzkość w niedalekiej przyszłości, takie jak wzrost ogólnoświatowej populacji czy zmiany klimatyczne, hamowanie rozwoju biotechnologii – w tym jej gałęzi, która daje możliwość zapewnienia bezpieczeństwa żywieniowego (ang. food security) wydaje się mocno kontrowersyjne.

Ocena bezpieczeństwa GMO

Zanim nowa odmiana uzyskana metodami inżynierii genetycznej trafi na rynek, musi przejść szereg wieloletnich, rygorystycznych badań mających na celu potwierdzenie jej bezpieczeństwa względem ludzi, zwierząt i środowiska. Nadmienić należy, że nowe odmiany uzyskane metodami konwencjonalnymi nie są tak skrupulatnie badane przed dopuszczeniem do obrotu. Ocena bezpieczeństwa żywności genetycznie modyfikowanej koncentruje się na bezpośrednich skutkach zdrowotnych (toksyczności) GMO, potencjale do wywoływania reakcji alergicznych, wpływie modyfikacji na właściwości odżywcze GMO (badanie równoważności żywności GM pod względem zawartości związków odżywczych, minerałów, substancji toksycznych), ocenie stabilności transgenu oraz wykryciu ewentualnych niezamierzonych skutków wynikających z losowej insercji genu. Wpływ GMO na środowisko określa się na podstawie: analizy inwazyjności roślin GM, w tym zdolności transferu genów z rośliny na roślinę i z rośliny na mikroorganizmy, interakcji rośliny GM z organizmami docelowymi i organizmami niebędącymi celem modyfikacji. Pod uwagę bierze się również skutki uprawy GMO na procesy biogeochemiczne oraz wpływ technik uprawy i zbioru roślin GM na środowisko5, 46.
Pozytywną opinię na temat bezpieczeństwa dostępnych obecnie na rynku organizmów genetycznie modyfikowanych wydało  kilka prestiżowych instytucji, organizacji i towarzystw, m.in.: Światowa Organizacja Zdrowia (WHO), Narodowa Akademia Nauk, Inżynierii i Medycyny Stanów Zjednoczonych i EFSA. W 2010 roku EFSA, agencja Unii Europejskiej zajmująca się niezależnym doradztwem naukowym na temat istniejących i pojawiających się zagrożeń związanych z łańcuchem żywnościowym, na podstawie wyników ponad 130 projektów badawczych dotyczących bezpieczeństwa żywności GM oraz wpływu GMO na środowisko, prowadzonych przez ponad 25 lat,  z udziałem ponad 500 niezależnych grup badawczych, stwierdziła jasno, że genetycznie modyfikowane organizmy same w sobie nie niosą większego ryzyka niż odmiany uzyskane metodami konwencjonalnymi6.
Wkład w potwierdzanie bezpieczeństwa GMO mają również polscy naukowcy. Badania prowadzone przez Instytut Zootechniki Państwowego Instytutu Badawczego w Balicach koło Krakowa oraz Państwowy 
Instytut Weterynaryjny – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach na zwierzętach hodowlanych, takich jak kury, świnie i krowy, karmionych paszami GM (soją Roundup Ready i/lub kukurydzą MON810 odporną na omacnicę prosowiankę) wykazały, że pasze te nie wywołują u badanych zwierząt reakcji alergicznych, są zrównoważone pod względem wartości pokarmowych, nie zagrażają produkcji zwierzęcej i zdrowiu zwierząt, nie obniżają jakości produktów pochodzenia zwierzęcego i ich przydatności do spożycia. Badania wielopokoleniowe prowadzone przez polskich naukowców na laboratoryjnych szczurach Wistar świadczą o braku negatywnego wpływu pasz GM na wskaźniki reprodukcyjne i wzrostowe oraz parametry metaboliczne i zrowotne pięciu pokoleń badanych szczurów. W żadnym z omawianych badań nie wykryto transgenicznego DNA w narządach wewnętrznych zwierząt, krwi, tkance mięśniowej oraz kale. Świadczy to o wysokiej efektywności trawienia materiału genetycznego38, 39.

Czym różni się żywność GM od żywności konwencjonalnej

Zasadnicze różnice pomiędzy GMO a odmianami konwencjonalnymi roślin uprawnych wynikają z metod, dzięki którym powstały. Poniżej przedstawiono szereg technik hodowlanych stosowanych w celu uzyskania nowych odmian o cechach pożądanych z punktu widzenia rolnictwa. Zostały one podzielone na powszechnie akceptowane metody konwencjonalne oraz ustanowione techniki inżynierii genetycznej, generujące organizmy nazywane potocznie genetycznie modyfikowanymi – GMO.

Konwencjonalne techniki hodowlane

Ingerencja człowieka w materiał genetyczny roślin i zwierząt nie jest czymś nowym. Przez tysiące lat ludzie zupełnie nieświadomie, bez znajomości podstawowych praw dzidziczenia Mendla ,,majserkowali” w genomach roślin, co doprowadziło do powstania tysięcy odmian roślin uprawnych o pożądanych z punktu widzenia człowieka cechach, które tylko w niewielkim stopniu przypominają swoich zamierzchłych przodków.
Najprostszą, a przy tym najstarszą metodą pozyskiwania i uszlachetniania roślin użytkowych jest selekcja. Rozpoczęła się ona około 10–12 tys. lat temu, kiedy ludzie zaczęli prowadzić osiadły tryb życia i przenieśli rośliny z ich naturalnego ekosystemu na pola uprawne. Pierwsi rolnicy wnikliwie obserwowali rośliny i celowo zachowywali ziarna pochodzące od najokazalszych i dających największe plony osobników, aby wysiać je w kolejnych sezonach. Taka sztuczna selekcja doprowadziła z czasem do utrwalenia pożądanych właściwości roślin44.
Obecnie szeroko stosowaną w rolnictwie metodą jest krzyżowanie. Polega ono na łączeniu, na drodze rozmnażania płciowego (np. przez przeniesienie pyłku jednej rośliny rodzicielskiej na znamię słupka innej) dwóch roślin będących przedstawicielami różnych odmian, gatunków lub nawet rodzajów o zróżnicowanych, użytecznych z punktu widzenia rolnika cechach. Celem krzyżowania jest uzyskanie mieszańców posiadających jak najwięcej pożądanych cech roślin rodzicielskich. Dodatkową korzyścią z krzyżowania może być wzrost różnorodności genetycznej wśród roślin potomnych i uzyskanie podstaw do selekcji12. Krzyżowanie ma jednak sporo ograniczeń. Jak wiadomo, w wyniku rozmnażania płciowego organizmy rodzicielskie przekazują potomstwu jedynie połowę swoich genów. Żaden hodowca nie wie jednak z góry, które to będą geny. Zdarza się również, że gen odpowiadający za cechę, którą hodowca chciałby utrwalić jest mocno sprzężony z genem warunkującym cechę niepożądaną i dziedziczy się razem z nim. Uzyskanie nowych odmian w wyniku krzyżowania jest procesem żmudnym i niezwykle czasochłonnym. Po krzyżowaniu następuje zwykle długotrwała selekcja roślin potomnych. W celu eliminacji cech szkodliwych prowadzi się dodatkowo krzyżowanie wsteczne, czyli mieszańców (pokolenia powstałego w wyniku krzyżowania) z roślinami rodzicielskimi nieposiadającymi nieporządanej cechy44. Jak zostało wcześniej wspomniane, krzyżowaniu poddaje się nie tylko przedstawicieli jednego gatunku, ale także odrębnych gatunków, a nawet odrębnych rodzajów. Zazwyczaj jednak najlepsze efekty uzyskuje się w wyniku krzyżowania roślin genetycznie blisko spokrewnionych. Krzyżowanie roślin genetycznie oddalonych pozwala między innymi na wprowadzenie korzystnych cech z form dzikich do form uprawnych. Opracowano szereg metod, które często z powodzeniem pozwalają na ominięcie barier uniemożliwiających zazwyczaj krzyżowanie międzygatunkowe. Do metod tych zaliczamy zapylanie in vitro izolowanych zalążków (ominięcie barier prezygotycznych), hodowlę w warunkach in vitro mieszańcowych zarodków bądź zapylonych zalążków i zalążni (ominięcie barier postzygotycznych)35. 
Inną metodą omijania barier krzyżowania jest łączenie protoplastów (komórek pozbawionych ścian) lub fragmentów komórek w warunkach in vitro27. Klasycznym przykładem mieszańca międzygatunkowego jest pszenżyto.
Z metodą krzyżowania wiąże się również zjawisko heterozji – tzw. bujności mieszańców. Zaobserwowano, że bardzo często pierwsze pokolenie (F1) powstałe ze skrzyżowania roślin homozygotycznych uzyskanych w wyniku chowu wsobnego, czyli w konsekwencji zapylania ich własnym pyłkiem, wykazuje zdecydowanie większe natężenie cech pożądanych niż rośliny rodzicielskie. Rośliny posiadają przynamniej dwie kopie każdego genu. Dowolny gen możemy oznaczyć jedną z liter alfabetu, np. A. Homozygota to organizm, u którego wszystkie warianty (allele) danego genu są identyczne np. AA lub aa. Duże litery alfabetu oznaczają allel dominujący, a małe – recesywny. W celu uzyskania efektu heterozji w pokoleniu F1, wsobne linie rodzicielskie poddane krzyżowaniu są dobrane tak, aby wykazywały jak najwięcej cech pozytywnych, które się wzajemnie uzupełniają. Możemy to zilustrować następująco – dla cech A, B, C i D wsobną rośliną żeńską może być roślina o genotypie AABBccdd, a wsobną rośliną męską może być roślina o genotypie aabbCCDD. Jeśli skrzyżujemy ze sobą te rośliny, uzyskamy potomstwo F1 identyczne pod względem genotypu – AaBbCcDd. Heterozja będzie polegała na tym, że pokolenie potomne będzie dawało zdecydowanie lepsze plony niż rośliny rodzicielskie. Obecnie produkuje się wiele odmian heterozyjnych, jednak z racji tego, że efekt heterozji obserwowany jest w pełni wyłącznie w pierwszym pokoleniu po krzyżowaniu, istnieje konieczność corocznej produkcji nowych nasion tych odmian44, 47.
Krzyżowanie jest w dużej mierze ograniczone do roślin tego samego gatunku, a jego sukces zależy od różnorodności genetycznej, dlatego im większa różnorodność genetyczna w obrębie gatunku, tym większe prawdopodobieństwo znalezienia cech interesujących z punktu widzenia rolnictwa i przemysłu spożywczego i połączenia ich. Krzyżowanie nie jest jednak odpowiednią metodą do tworzenia nowych cech. Potencjał techniki krzyżowania jest obecnie znacznie ograniczony ze względu na uprawę niezwykle jednorodnych genetycznie odmian. Intensyfikacja produkcji rolniczej doprowadziła do 75% utraty globalnego zróżnicowania genetycznego upraw. Na polach obserwuje się niebezpieczne zawężenie bioróżnorodności zarówno na poziomie gatunków, jak i odmian roślin uprawnych7.
Źródłem różnorodności genetycznej organizmów mogą być spontaniczne mutacje. Mutacje są stałymi dziedzicznymi zmianami w łańcuchu DNA, powielanymi w czasie replikacji materiału genetycznego i przekazywanymi do komórek potomnych. Mogą być spowodowane błędami w replikacji DNA lub działaniem czynników fizycznych, chemicznych, a także biologicznych, w tym niektórych wirusów. Zmiany w sekwencji nukleotydów w kwasie dezoksyrybonukleinowym wpływają na budowę i funkcje kodowanego przez nie białka, prowadząc do powstania organizmu o odmiennym fenotypie (mutanta) niż charakterystyczny dla danego gatunku (typu dzikiego). Wszystkie organizmy żywe zawdzięczają swoją zmienność mutacjom. Jednak z racji tego, że zdecydowana większość mutacji jest niekorzystna i ogranicza ich zdolności adaptacyjne, organizmy żywe wytworzyły szereg mechanizmów naprawczych, które dbają o usuwanie zmian zachodzących w materiale genetycznym. Spontaniczne mutacje, zwłaszcza takie, które mogłyby być korzystne z punktu widzenia rolnictwa są więc stosunkowo rzadkie i zachodzą losowo zarówno pod względem czasu, jak i miejsca (genu), w którym się pojawią. Zamiast więc czekać na ich pojawienie się, rolnicy wzięli sprawy w swoje ręce i zaczęli sami indukować mutacje w roślinach uprawnych. W praktyce mutagenezę indukuje się za pomocą czynników biologicznych takich jak transpozony, retrotranspozony i sekwencje T-DNA, czynników fizycznych – najczęściej w postaci promieniowania jonizującego i czynników chemicznych, takich jak środki alkilujące (np. metanosulfonian etylu (EMS), N-nitrozo-metylomocznik (NMU) lub etyloamina) i azydki36, 43. Mutagenezie poddaje się głównie nasiona, ale można zastosować do tego celu również pyłek, siewki, a nawet całe rośliny. Następnie obserwuje się to, co wyrosło z materiału poddanego mutagenezie, selekcjonuje osobniki o potencjalnie użytecznym fenotypie oraz prowadzi odpowiednie krzyżówki.
Oszacowano, że mutageneza konwencjonalna generuje od 40 do 130 tys. mutacji rozlokowanych losowo w obrębie genomu każdej rośliny26. Rzeczywisty stopień mutacji zależy od tkanki, dawki czynnika mutagennego oraz czasu ekspozycji. Według bazy danych opracowanej przez Organizację Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa, Międzynarodową Agencję Energii Atomowej i Bazę Odmian Mutantów (FAO/IAEA/MVD), na całym świecie zarejestrowano w sumie 3320 odmian, które uzyskano w konsekwencji indukcji mutagenezy u 225 gatunków roślin uprawnych i ozdobnych. Najwięcej zarejestrowanych odmian mutantów posiadają Chiny (810), Japonia (479) i Indie (341). Efektem mutagenezy są między innymi szeroko uprawiane odmiany ryżu, bananów, jak również odmiana różowego grejpfruta – Star Ruby, oficjalnie zatwierdzona w 1970 roku, a uzyskana w wyniku potraktowania nasion neutronami termicznymi. Owoce Star Ruby charakteryzują się intensywnym, różowym kolorem i prawie całkowitym brakiem pestek. Spośród 31 odmian uzyskanych metodą mutagenezy, zarejestrowanych w Polsce, 15 stanowią odmiany Pisumsativum L. (groszku), a 5 kolejnych odmiany V...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Naturoterapia w praktyce" w roku + wydania specjalne
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • Dodatkowe artykuły i filmy
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy