Utile

ORGANISMELE MODIFICATE GENETIC

Dr. Gabriela N. TENEA. Ce sunt si care este metodologia de obtinere a organismelor modificate genetic? Problema biotehnologiilor se defineste ca un raport intre starea, nevoie si provocare pe patru planuri: socio-economic, de mediu, sanatate si etica. Noile tehnologii trebuie abordate sistemic, cu o doza de prudenta, mentinand mereu atentia asupra “balantei ecologice” ca principiu de echilibru, fundament al stabilitatii lumii vii.

 Pe de alta parte, un sfert din populatia lumii e atinsa de diferite forme de malnutritie, astfel incat problema eficientizarii productiei alimentare, fara a spori suprafetele cultivate, si asa ajunse la un prag critic, e o provocare careia trebuie sa i se faca fata. Chiar daca productia alimentara globala, raportata la populatie, da o medie rezonabila in calorii/individ/zi, asimetria repartitiei pe zone georgafice, cere sporirea eficientei.  Privind in perspectiva, se estimeaza ca cererea de cereale se va tripla in urmatorii 25 de ani, ca numarul beneficiarilor transgenezei este inca mic, dar in crestere accelerata si ca cel mai necesar lucru e mentinerea unui echilibru controlat intre costuri si beneficii.

 

Organismele, incluzand aici, microorganismele, celulele de plante, animale, in al caror genom sunt transferate gene de la alte organisme ce nu apartin aceluiasi taxon se numesc organisme modificate genetic. Prima cultura transgenica a fost raportata in 1983, pana in prezent existand 60 de varietati aprobate pentru cultura de camp. Prima cultura comerciala, pentru consum, a fost aprobata in 1994. Dinamica aprobarilor, in crestere accelerata, a cuprins Statele Unite, Australia, Noua Zeelanda, Uniunea Europeana. Suprafata cultivata cu culturi de plante transgenice, in crestere puternica, din 1995, a atins, in 2000, cifra de 43 de milioane de ha. Primele tari, la acest capitol, sunt SUA, Canada, China si Argentina si Brazilia (75%). Din 1999 au mai aparut, pe harta europeana a culturilor transgenice: Franta, Portugalia, Ucraina si Romania (la noi in tara sunt semnalate teste de camp, chiar culturi comerciale de soia si cartof iar Universitatea din Timisoara are deja in derulare un program de cercetare in cooperare cu firma Monsanto, insa cercetarile stagneaza din cauza intarzierii semnarii unui acord guvernamental).

 

Cele mai importante si bine cunoscute plante transgenice aflate deja in cultura comerciala sunt soia Rondup Ready, toleranta la erbicidul glifosat (cu 52% din suprafata globala alocata culturilor de plante transgenice) si porumbul Bt, rezistent la atacul sfredelitorului (Ostrinia nubilalis) cu 24% din aceasta suprafata, cartoful rezistent la Leptinotarsa decemlineata, dar si bumbacul, rapita si altele. In ce priveste exportul de seminte, pe primele locuri locuri se situeaza SUA si UE.

 

Metodele actuale de obtinere a OMG, se bazeaza pe metodele de transfer de gene directe sau indirecte, si ofera oportunitatea generarii de plante cu noi caracteristici ce pot fi utile in combaterea daunatorilor, in valorificarea unor produse alimentare, ca surse de biomolecule sau pentru facilitarea bioremedierii, iar genele care confera aceste noi caractere plantelor, isi pot avea originea intr-o gama larga de organisme, de la virusuri la animale.

 

Tehnologia de obtinere a organismelor modificate genetic este adesea numita “biotehnologia moderna” sau “tehnologia genetica”, de asemenea cunoscuta ca “tehnologia ADN recombinant” sau “ingineria genetica”. Prin aceasta tehnologie se permite transferul de gene individuale de la un organism la altul chiar intre specii ne-inrudite.

 

Daca ne referim la tehnologia de obtinere a organismelor modificate genetic, trebuie sa intelegem in primul rand, ce presupune “modificarea genetica”?

 

  • Mai intai se identifica “gena de interes”, prin gena de interes intelegand acea secventa ADN, care transferata unui organism receptor (organismul care primeste gena respectiva) confera acestuia un anumit caracter.
  • Aceasta gena, este ulterior secventiata, pentru a se cunoaste cu exactitate functia ei.
  • Intr-o alta etapa, secventa de interes se va clona intr-o gazda adecvata, adica o gazda care sa fie capabila sa accepte secventa ADN straina. Aceasta gazda poate fi considerata un mijloc de transfer de informatie genetica de la un organism acceptor la unul receptor.
  • In urmatoarea etapa, se identifica organismul receptor care se doreste a fi modificat, care poate fi o bacterie, sau o celula vegetala sau animala, in functie de scopul urmarit.

De exemplu, daca se doreste transferul acestei gene de interes la o planta, atunci trebuie sa se gaseasca un mijloc eficient de transfer de gene de la microorganism la planta. Cele mai utilizate sisteme de transformare genetica la plante, sunt cele prin intermediul bacteriilor din sol, Agrobacterium tumefaciens si Agrobacterium rhizogenes, bacterii care in mod natural au capacitatea de a transfera informatia genetica la plante. Pe de alta parte se pot utiliza metode directe de transfer de gene cum ar fi bombardamentul de particule, electroporarea, microinjectia, etc.

 

In conditii de laborator, cercetatorii au incercat sa imite practic ceea ce se intampla in natura, dar totodata au gasit si o metoda adecvata de control in vitro al genelor transferate. Daca A.tumefaciens si A.rhizogenes, determina in mod natural, asa numitele “cancere” la plante, in laborator, genele care sunt responsabile de aceste cancere sunt indepartate. Se doreste de fapt, regenerarea de plante intregi cu acele caratere pe care dorim sa le exprimam.

 

Insa, asa cum am precizat anterior, orice eveniment de transformare este controlat riguros si de asemenea, trebuie inteles ca in orice experiment de transformare gena de interes este transferata impreuna cu o gena marker/raportoare, in general sunt gene care pot fi urmarite usor in conditii de laborator si chiar in conditii ex vitro. Cele mai utilizate gene marker sunt genele care confera rezistenta la antibiotice din categoria neomicinelor, cum ar fi kanamicina, higromicina, etc.

 

Soarta genelor de rezistenta la anumite antibiotice si efectele potentiale ale acumularii acestor compusi in organismele receptor si de aici in hrana consumatorilor, continua sa fie un subiect in discutiile despre evaluarea riscului pe care acestea il prezinta. De aici toate controversele legate de utilizarea organismelor modificate genetic in alimentatie. Daca genele de rezistenta la antibiotice au sau nu au influente negative nu s-a stabilit cu exactitate, scopul acestora este de a facilita selectia cu usurinta a materialului vegetal transformat in timpul procesului de transformare.

 

Tocmai pentru a rezolva problema legata de prezenta genelor de rezistenta la antibiotice, marile Companii producatoare de plante modificate genetic, cum ar fi Compania Monsanto, au elaborat strategii avantajoase pentru indepartarea acestor gene in descendenta. Un astfel de sistem se bazeaza pe procesul de recombinare cu specificitate de situs, sau Cre/lox, ce se bazeaza pe o reactie de excizie a fragmentului situat intre doua situsuri loxP. Acest sistem a fost demonstrat prin studii realizate cu plante model, cum ar fi Arabidopsis thaliana, si a fost aplicat la plantele de cultura (porumb) (Srivastava si col., 2004; Gilberston si col.,2003) si cercetarile sunt in plina ascensiune.

 

Avantaje si dezavantaje in ce priveste introducerea si comercializarea plantelor modificate genetic.

 

Tehnologiile de transformare prezinta  numeroase avantaje economice introducerea pe piata a plantelor transgenice reprezentand  noi varietati, iar comercializarea lor se impune a fi precedata de cercetare si apoi de aprobare prin stabilirea unor reguli stricte de catre autoritatile fiecarui guvern national, care trebuie sa se asigure ca produsele sunt inofensive atat pentru mediu cat si pentru consumatori.

 

Principalele avantaje se refera la:

 

  • substituirea tratamentelor chimice sau altor masuri de combatere a daunatorilor, cu efect asupra pretului de cost al produsului – deci eficientizarea productiei agricole;
  • obtinerea unor produse libere de reziduuri si pesticide: restrangerea utilizarii erbicidelor remanente (cum ar fi atrazinul), eliminarea unor erbicide cu efecte ecotoxice, conservarea calitatii biologice a solului si a apei freatice (in Europa apele freatice sunt contaminate cu tot felul de erbicide cu diferite grade de remanenta);
  • protectia faunei utile sau indiferente;
  • reducerea poluarii naturii si a modificarii acesteia prin lucrarile impuse de combaterea daunatorilor;
  • ameliorarea calitatii produselor agricole, cat si a capacitatii de productie a speciilor de interes economic chiar si in conditii dificile;
  • o mare precizie si economie de timp in ameliorare

 

Dintre dezavantaje si potentiale riscuri :

 

  • lipsa, pana in acest moment, a unor plante transgenice care sa nu fie atacate de toti daunatorii cu importanta economica deosebita;
  • pretul mare de cost al semintei plantelor transgenice in conditiile in care acesta nu poate fi amortizat prin perpetuarea lor in generatiile urmatoare, deoarece firma producatoare nu garanteaza parametrii calitativi decat pentru prima generatie;
  • necesitatea, impusa de firmele producatoare de  samanta, de a aplica o tehnologie speciala, ce se refera la pastrarea unor suprafete cultivate cu plante netransformate si deci susceptibile la atacul daunatorului;
  • pericolul aparitiei fenomenului de rezistenta la toxinele produse de plantele transgenice prin transferul anumitor gene de la germenii patogeni;
  • riscul ca, in unele cazuri, plantele modificate pentru rezistenta la un patogen / daunator, sa nu atinga parametrii de productie sau calitativi ai plantelor cultivate similare, netransformate;
  • barierele legislative, ce permit sau nu utilizarea plantelor modificate genetic in practica agricola curenta.
  • rezistenta la antibiotic; primele plante transgenice comercializate au avut ca marker de selectie gene ce determuna rezistenta la un antibiotic (acest tip de marker – foarte controversat de altfel – se mai utilizeaza inca). Pe seama acestor gene au fost imaginate cele mai catastrofale scenarii; conform unuia dintre ele, s-ar putea produce un transfer al acestor gene, de la astfel de plante transgenice folosite in alimentatie, la bacteriile din intestinul uman sau animal, fapt ce ar face ineficienta o eventuala terapie cu antibiotice. Dar numeroasele teste efectuate in acest sens nu au constatat un asemenea transfer. Pe de alta parte, bacterii rezistente la respectivele antibiotice exista si in alimentele traditionale, precum si pe suprafata legumelor si fructelor proaspete, sau, probabilitatea producerii unui transfer de gene este mult mai mare intr-o relatie bacterie-bacterie decat in relatia planta-bacterie.

 

Pe de alta parte, eliberarea plantelor modificate genetic ar putea genera o serie de efecte nedorite asupra mediului:

 

  • inmultirea excesiva, care ar transforma planta transgenica intr-un invadator al agroecosistemului si chiar al habitatului natural, in ansamblul sau (planta transgenica sa devina o buruiana);
  • modificarea ciclurilor biochimice (ciclurile azotului si carbonului);
  • transferul inoportun al transgenelor la alte plante, cultivate sau din flora spontana, ca urmare a producerii unui ,,flux genetic” prin intermediul polenului trasportat de vant sau de insecte; aceasta ar duce la schimbari in dinamica populatiilor: unele specii ar capata avantaje, altele dezavantaje in selectia naturala
  • influenta negativa asupra lanturilor trofice intre specii (relatiile prada-pradator, parazitismul etc);
  • impactul direct si neanticipat al plantei insesi sau a produsului transgenei asupra unor specii neavizate (de exemplu reducerea sursei de hrana sau a habitatului);
  • in cele din urma, impactul acestor plante asupra biodiversitatii.

Dovedirea pertinentei acestor riscuri necesita o lunga perioada de timp. Impact mare au plantele rezistente, perene, competitive, cu polenizare libera, foarte prolifice, cu numeroase rude cu care hibrideaza si cu o mare capacitate de a coloniza habitate naturale si seminaturale dintre cele mai variate (ex. Lolium perene, Populus nigra).

Metode moleculare standard de detectie a OMG

 

Odata cu dezvoltarea biotehnologiilor moderne au fost obtinute numeroase organisme modificate genetic care au primit autorizatia pentru comercializare. Cu toate aceste, la nivel mondial exista o intreaga dezbatere in ce priveste protectia consumatorului si libertatea acestuia de a alege sa consume sau nu organisme modificate genetic. Astfel, mai mult de 40 de tari au emis reglementări privind etichetarea OMG-urilor, de exemplu, produsele alimentare modificate genetic trebuie etichetate la pragul de 0,9% in Uniunea Europeana (UE), 3% in Coreea, si 5% in Japonia.  In China, indiferent cat de mic este continutul de organisme modificate genetic, 17 tipuri de produse modificate genetic trebuie sa fie etichetate, cum ar fi semintele de porumb, ulei de porumb, seminte de tomate, ketchup, seminte de soia, ulei de soia, seminte de rapita si de bumbac, etc. astfel, pentru a asigura aplicarea cu success a etichetarii OMG-urilor, au fost elaborate numeroase tehnici de laborator cum ar fi PCR, ELISA, microarray.

 

In Uniunea Europeana cea mai utilizata metoda de detectare a OMG-urilor atat in plante cat si in hrana de origine vegetala si animala o reprezinta metoda PCR (polymerase chain reaction) cantitative (real-time PCR), tehnica ce implica trei etape principale:

 

  1. utilizarea de secvente specifice de nucleotide pentru amplificarea specifica numai a secventelor straine de OMG;
  2. daca secventele respective “gasesc secventa tinta” numai atunci reactia de amplificare a unei secvente ADN are loc astfel incat mii de copii ale acestei secvente specifice sunt obtinute ca urmare a amplificarii fragmentului de ADN de interes.
  3. fragmentul de ADN specific amplificat poate fi detectat in gel de agaroza si cuantificat astfel incat sa se determine cat OMG se afla in produsul de interes, fie planta fie hrana.

 

Comisia Europeana a infiintat un laborator de referinta (CRL - Community Reference Laboratory) responsabil atat in ce priveste analiza testelor si procedeelor  de identificare a OMG dar si impunerea unor analize standard de indentificare in Uniunea Europeana. Astfel, fiecare laborator de referinta din fiecare tara membra a UE trebuie sa ia parte la acest proces. Astfel, setul de teste acceptat de UE trebuie acceptat de fiecare tara membra.

 

Aspecte etice referitoare la acceptarea organismelor modificate genetic

 

 

Nu exista nici un dubiu ca organismele modificate genetic (OMG) sunt privite cu ochi critici de opinia publica din Europa. Grupul de persoane anti-OMG, acuza sustinatorii tehnologiei de introducere a OMG-urilor in agricultura, ca introducerea in alimentatie a OMG-urilor fara un control riguros si fara sa se ia in considerare atat riscurile legate de sanatatea umana cat si cele de mediu. De cealalta parte, sustinatorii OMG, sunt de parere ca exista o lipsa de informare a publicului in ce priveste modul de obtinere si control a OMG-urilor dar si ca opinia publica este manipulata „impotriva” introducerii acestora in alimentatie.

 

La o cercetare a literaturii de specialitate, se constata ca aceasta abunda de articole si brevete cu privire la obtinerea si utilizarea organismelor modificate genetic. Problema este ca cea mai mare parte a publicului nu intelege ce presupune din punct de vedere stiintific modificarea organismelor (bacterii, drojdii, celule vegetale) prin asa numita „stiinta biotehnologica”. Probabil publicul va accepta introducerea OMG-urilor in alimentatie in momentul in care se vor constata beneficiile pe care aceasa stiinta le aduce.

 

Perceptia despre plantele modificate genetic este foarte diferita, pentru unele persoane reprezinta o oportunitate remarcabila de a utiliza tehnicile biologice pentru imbunatatirea calitatii plantelor din agricultura si a produsilor acestora, pe cand pentru altii reprezinta o incercare perfida de a mari puterea companiilor multinationale si de periclitare a existentei micilor fermieri dar, foarte important, si periclitare a ecologiei fragilului nostru ecosistem.

 

Atunci cand consumatorii isi exprima opinia cu privire la OMG-uri, acestia iau in considerare mai ales posibilele riscuri. Preocuparea consumatorilor, in principal, este legata de siguranta sanitara a alimentelor dar si siguranta mediului, deoarece se pune problema ca eliberarea in natura a plantelor modificate genetic ar perturba echilibrul ecosistemului.

 

Biotehnologiile trebuie sa rezolve numeroase probleme economice, medicale, farmaceutice, astfel urmaresc utilizarea in aceste scopuri a culturilor de celule vegetale si animale si a microorganismelor pentru producerea de substante utile. De asemenea, cu ajutorul biotehnologiilor se pot obtine organisme reprogramate genetic, necesare in crearea de noi varietati de plante cu o mare eficienta economica.

 

Daca studiem statisticile referitoare la cultivarea plantelor modificate genetic, putem observa ca la ora actuala mai mult de 67,7 milioane hectare de plante modificate genetic sunt cultivate in 13 tari, primele la acest capitol fiind SUA, Canada, China, Argentina si Brazilia, iar din 1999 si Franta, Ucraina, Portugalia si Romania, dar la o scara mica. In prezent exista peste 80 de specii de plante modificate genetic care pot fi cultivate in camp. Primele plante modificate genetic care s-au comercializat au fost florile ornamentale, ale caror diferite caractere au fost modificate genetic, de exemplu, culoarea florii. Cele mai importante plante din cultura comerciala sunt soia Randup Ready, toleranta la erbicidul glifosat si porumbul Bt rezistent la atacul sfredelitorului (Ostrinia nubilalis), dar si cartoful, orezul, bumbacul (peste 1,7 milioane hectare), rapita si altele.

 

Un potential beneficiu al plantelor transgenice este utilizarea lor in bioremediere in procesul decontaminarii de poluanti ai apelor si solurilor. S-au desfasurat cercetari si privind modificarea ligninei in plante, in general la specii de lemn ca Populus tremuloides, transformate genetic pentru industria hartiei. O alta aplicatie este aceea de a utiliza culturile modificate genetic ca sistem de productie pentru plasticul biodegradabil, in special poli-(b-hidroxibutirat) (PHB) si poli-(b-hidroxivalerat) (PHV). Exista si aplicatii in ceea ce priveste organismele modificate genetic, putand fi utilizate in obtinerea unor compusi cu valoare medicala si farmaceutica, cum ar fi: antibiotice, hormoni, interferon, alcaloizi, anticorpi, vitamine, proteine si altele. Un exemplu interesant il reprezinta exprimarea unor vaccinuri in babane ca mijloc natural de stimulare a sistemului imunitar.

 

Aparitia plantelor modificate genetic in Europa, s-a petrecut intr-un moment in care aceasta se confrunta cu doua crize majore de sanatate: sangele contaminat in Franta si maladia vacii nebune in UK, la acestea adaugandu-se si perceptia gresita ca agricultura moderna ar avea un impact negativ.

 

Statul roman a ratificat Conventia privind Diversitatea Biologica (CDB), semnata la Rio de Janeiro la 5 iunie 1992 prin legea nr. 58/1994 si Acordul European care instituie o asociere intre Romania, pe de o parte, si Comunitatile Europene si statele membre ale acestora, pe de alta parte, prin legea nr. 20/1993.

 

Norma juridica care functioneaza in prezent in Romania este Ordonanta nr. 49/2000. Aceasta lege distinge si reglementeaza diferit doua categorii de activitati: (i) utilizarea microorganismelor si a altor organisme modificate genetic in conditii de izolare; (ii) introducerea deliberata in mediul inconjurator si pe piata a OMG-urilor si a produselor obtinute din acestea. La aceasta ultima categorie ordonanta reglementeaza separat: introducerea in mediu in scopul cercetarii, dezvoltarii si testarii.

 

O lege in acest sens, dorita atat de cultivatori cat si de firmele care au investit imens in obtinerea acestor plante, solicita atat aprecierea reala a riscului genetic si al consecintelor lansarii in productie a acestor categorii de plante, cat si pregatirea opiniei publice din Romania pentru a cunoaste si a accepta cultivarea si utilizarea produselor obtinute din plante modificate genetic.

 

Presa abunda de articole referitoare la OMG-uri si la introducerea lor pe piata, in alimentatia consumatorului, scotand in evidenta toate aspectele critice legate de acestea, si accentuand de fapt aspectele comerciale ale marilor companii Americane care su invadat tarile Europene printre care si Romania. Astfel asistam la dispute politice intre Romania si SUA si intre Romania si UE fara sa intelegem de fapt ce sunt si de ce se obtin organisme modificate genetic. In ultima instanta, este vorba de o lipsa de informare a publicului privind aspectele pozitive si negative ale OMG-urilor in general. De exemplu, se vorbeste de cartoful modificat genetic si de marile investitii facute de Companiile Americane, care au drept scop obtinerea de culturi modificate genetic pentru a scade costurile de productie. Din alt punct de vedere trebuie obsevat ca aceste plante sunt rezistente la atacul gandacului de Colorado, o problema delicata cu care s-au confruntat agricultorii, dar si rezistenta la modificarile climatice cu care se confrunta omenirea in aceasta perioada. Pe de alta parte, Europa, care a ramas in urma in ce priveste investitiile in cercetarea din domeniu geneticii, a ramas cu putine piete de desfacere a produselor naturale care sunt foarte scumpe. Astfel s-a ajuns la interzicerea importurilor de OMG-uri in tarile UE pe considerentul ca acest tip de hrana ar afecta organismul uman. O alta masura care a fost impusa de UE a fost etichetarea produselor pe baza de organisme modificate genetic.

 

Totusi, la eliberarea plantelor modificate genetic in natura, trebuie sa se tina cont de faptul ca acestea pot avea efecte negative asupra lantului trofic intre specii, pot modifica ciclurile biochimice, etc, adica un impact asupra biodiversitatii. De aceea se si impune eliberarea controlata, urmarirea permanenta in natura a acestora. Pe de alta parte, se impune analiza acestora in conditii in vitro si ex vitro (in camp) printr-o corelatie directa a analizelor la nivel de ADN dar si la nivel de proteina.

 

Exemplele sunt numeroase, insa ce se va intampla in viitor cu cercetarile in domeniu, cum se va modifica cadrul legislativ cu privire la acestea nu se cunoaste la ora actuala. Indiferent de controversele legate de obtinerea si utilizarea plantelor modificate genetic, cercetarile continua, iar marile Companii breveteaza procedeele de obtinere a acestora, vectorii ca mijloace de transfer de gene si planta transgenica cu caracteristicile dorite. Plantele obtinute sunt cultivate si apoi comercializate. Numai in Uniunea Europeana se impune etichetarea produselor pe baza de OMG-uri.

Este foarte importanta informarea, transpareanta informatiilor si descrierea avantajelor OMG-urilor pe intelesul publicului larg. Deocamdata nu se pot aprecia impactul acestora asupra sigurantei sanatatii si numai timpul va fi cel care va arata daca OMG-urile au sau nu efecte nedorite.

 

Bibliografie selectiva

1. Acordul European instituind o asociere intre Romania, pe de o parte, si Comunitatile Europene si Statele Membre ale acestora, pe de alta parte, ratificat prin Legea 20/1993, publicat in MO nr.73/12.04.1993.

2. Brian Greenslade, editorial, Cum se poate ajunge la o regiune fara OMG, Dosar ARE (Ansamblul Regiunilor Europene), citat in Vara nr.6.

5. CLAIRE MARRIS, 2001, Public views on GMOs: deconstructing the myths, EMBO reports vol.21, nr.7, 545-548

3. GILBERTSON L, (2003) Cre-lox recombination: Cre-ative tools for plant biotechnology, Trands in Biotechnology, 114-120;

4. Ordonanta Guvernului nr.49/2000 privind regimul de obtinere, testare, utilizare si comercializare a organismelor modificate genetic prin tehnicile biotehnologice moderne, precum si a produselor rezultate din acestea.

6. Legea 58/1994 pentru ratificarea Conventiei privind diversitatea biologica semnata
la Rio de Janiero la 5 iunie 1992.

7. SRIVASTAVA V, ARIZA-NIETO M, WILSON AJ (2004) Cre-mediated site-specific gene integration for consistent transgene expression in rice, Plant Biotechnology Journal 2:169-179 ;

Categorii: Actualitati