Трансгенныя расліны: атрыманне і выкарыстанне

Пытанне аб генетычна мадыфікаваных раслінах ўсё больш актуалізуецца ў апошнія гады. У трансгенных тэхналогій ёсць свае праціўнікі і абаронцы, тым не менш з цягам часу сітуацыя не становіцца ясней. У артыкуле гаворка пойдзе пра тое, што такое генетычна змененыя раслінныя культуры, у чым іх плюсы і мінусы, будуць прыведзены трансгенныя расліны з прыкладамі.

актуальнасць праблемы

Насельніцтва планеты Зямля на пачатак 2016 года складала 7,3 мільярда чалавек і імкліва павялічваецца па гэты дзень. Многія народы на планеце адчуваюць пастаянную недахоп ежы і вады. Гэта звязана са шкодным уздзеяннем чалавека на прыроду, у выніку якога высільваецца урадлівасць глебы.

У XX стагоддзі было згублена не менш за 20% пладаносных тэрыторый на ўсёй планеце. Іх плошча і цяпер працягвае змяншацца ў выніку біялагічнай дэградацыі, апустыньвання зямель, змыўшы карыснай паверхні, канфіскацыі участкаў пад іншыя патрэбы.

Пераход на апрацоўку тэхнічных культур для вырабу метанолу вядзе да скарачэння плошчы пасяўных зямель, што яшчэ больш пагаршае становішча з харчаваннем чалавека.

Даследаванні Міністэрства аховы здароўя Расіі паказалі, што харчаванне насельніцтва характарызуецца памяншэннем колькасці біялагічна каштоўных прадуктаў. У выніку ўтворыцца недахоп бялкоў, вітамінаў і іншых карысных элементаў.

Навуковыя супольнасці прагназуюць павелічэнне колькасці чалавецтва на Зямлі да 9-11 мільярдаў да 2050 года, таму патрабуецца падвоіць ці нават патроіць аб'ёмы земляробчай прадукцыі па ўсім свеце. Гэта павелічэнне можа існаваць без увядзення трансгенных раслін, якія дапамагаюць павысіць аб'ём ураджаяў і знізіць цану на прадукты, а таксама змяшчаюць ўласцівасці, якіх няма ў раслін, вырашчаных па традыцыйнай тэхналогіі.

сутнасць тэхналогіі

У любога жывога арганізма ёсць гены, якія вызначаюць усе яго прыкметы. Складаныя ланцужкі генаў фармуюць ўласцівасці. Сама ланцужок называецца генатыпам (геномаў).

Раней новыя гібрыдныя гатунку атрымліваліся ў выніку злучэння бацькоўскіх раслін, якія мяняліся генамі адзін з адным, і атрымліваліся новыя прыкметы. Гэты працэс займаў вялікую колькасць часу, а канчатковы прадукт не заўсёды адпавядаў чаканням.

Дзякуючы развіццю новых тэхналогій стала магчымым змена генатыпу раслін значна хутчэй пры дапамозе ўвядзення неабходных генаў. Гэты напрамак навуковай дзейнасці атрымала назву геннай інжынерыі. Расліны з змененымі генамі называюцца трансгеннымі або геннамадыфікаваны. Генныя інжынеры ствараюць новыя генатыпы. Таму атрымоўваецца хутчэй атрымліваць новыя расліны. Таксама з'явілася магчымасць трансфармацыі генатыпу з канкрэтнай мэтай.

Прыклады генных мадыфікацый

Генная інжынерыя дапамагае ўводзіць гены, ўстойлівыя да розных шкодных фактараў:

• Гербицидным сродках.
• Пестицидным складах.
• Фитопатогенным мікраарганізмам.

Ўводзяцца таксама гены, якія павялічваюць тэрмін паспявання, якія фіксуюць азот. Атрымоўваецца палепшыць амінакіслотны бялковы склад раслін.

Развіццё сельскагаспадарчай прамысловасці і пасадкі адных і тых жа культур на велізарных тэрыторыях прыводзіць да размнажэння шкоднікаў і пераносу захворванняў. Для барацьбы з імі навукоўцы ствараюць шматлікія хімічныя склады. Шкоднікі паступова прыстасоўваюцца да ядаў і становяцца ўстойлівымі. Экалагічная сітуацыя пры гэтым пагаршаецца: гінуць патрэбныя казуркі, а ў глебу трапляюць небяспечныя хімічныя рэчывы.

Генная інжынерыя прапануе стварэнне генаў, якія выпрацоўваюць абарону ад шкоднікаў. У таматаў прыбіраюць ген, які выклікае хуткае гніенне. У агуркі дадаюць гены, якія адказваюць за адукацыю цукру, у выніку атрымліваецца салодкі агурок. Чыста тэарэтычна падобныя метады дазваляюць вырасціць ідэальныя расліны, якія даюць высокі ўраджай, не баяцца паразітаў і ня захворваюць.

Такая практыка ажыццяўляецца з 1984 года. Першае трансгенных раслін зарэгістравана ў 1983 годзе. Гэта быў тытунь, у клеткавыя структуры якога ўкаранілі іншыя гены. Выпрабаванні тытуню ў поле былі зроблены ў 1986-м у ЗША. А ў 1994 годзе ў ЗША ў продаж паступіла трансгенная ежа. Гэта былі таматы з нізкім тэрмінам выспявання і соя. Праз два гады на рынак выйшаў цэлы пералік генетычна пераўтвораных культур: кукуруза, таматы, бульба, соя, рапс, радыска, шынок, бавоўнік.

З тых часоў генныя мадыфікацыі прымяняюцца да ўсіх сельскагаспадарчым культурам, іх пасевы павялічваюцца. Гэта тлумачыцца эканамічнай выгадай. Бо каларадскі жук знішчае шырокія пасевы бульбы, з-за чаго губляюцца мільярды даляраў. Рашэннем выступае трансгенны бульба, не схільны каларадскага жука. Можна і далей называць трансгенныя расліны з прыкладамі. На сённяшні дзень іх спіс даволі шырокі. Практычна ўсе сельскагаспадарчыя культуры атрымалі свайго геннага двайніка.

навуковы працэс

Стварэнне трансгенных раслін пачынаецца з унясення пэўных генаў у раслінныя клеткі для інтэграцыі ў іх храмасомы. Працэс увядзення чужых генаў спрашчаецца, калі спачатку клеткавыя сценкі выдаленыя з дапамогай ферментаў: пектиназы або целлюлазы, што вядзе да з'яўлення пратапластам. Новыя гены ўкараняюць у протопластные структуры, пасля чаго клеткі культывуюць ў пажыўных умовах, затым адукаваныя клеткі ўжываюць для аднаўлення раслін.

Асноўная задача геннай навукі - гэта трансгенныя расліны, устойлівыя да гербіцыдаў і да вірусаў. Для гэтага выкарыстоўваецца метад ўвядзення трансгеннай, якія экспрессируют ўнутры клетак антыцелы супраць віруснага бялку. Вывядзенне культур, не схільных вірусам, дазволіла стварыць надзейную абарону раслін ад многіх відаў вірусных раслінных захворванняў.

Асноўнымі метадамі атрымання трансгенных раслін з'яўляюцца:

1. Прымяненне агробактерии. Заключаецца ва ўкараненні спецыяльнай бактэрыі ў генатып раслін.
2. «ДНК-гармата». У гэтым выпадку навукоўцы літаральна «выстрэльваюць» сваёй ДНК у клетку. У выніку такія «кулі» ўбудоўваюцца разам са сваёй ДНК у неабходнае месца.

станоўчае значэнне

Селекцыя не давала магчымасці атрымаць расліны з вялікім аб'ёмам вітамінаў. Развіццё біяхіміі забяспечыла такую магчымасць. Напрыклад, быў выведзены «залатой рыс» з павышаным утрыманнем вітаміна А. Атрымана суніца з высокім утрыманнем вітаміна С. Праведзена соя, у якой у пяць разоў павышаны колькасць вітаміна Е.

З дапамогай раслін прадукуецца розныя каштоўныя вавёркі, вакцыны, антыцелы. З дапамогай раслінных сістэм ствараюцца рэкамбінантныя вавёркі ў прамысловых маштабах. Самым першым быў атрыманы гармон росту чалавека ў 1986 годзе. З тых часоў сінтэзаваны мноства бялкоў, сярод якіх:

• авидин (выкарыстоўваецца пры малекулярна-біялагічных даследаваннях);
• казеін (малочны бялок, які выкарыстоўваецца як харчовы дадатак);
• калаген і эластін (вавёркі для медыцыны).

З дапамогай генетычна змененых раслінных арганізмаў вырашаюцца пытанні ачышчэння навакольнага асяроддзя. Напрыклад, ствараюцца расліны-биодеградаторы. Яны могуць дапамагаць раскладанню нафты і іншых небяспечных рэчываў на шырокіх тэрыторыях.

Каб ачысціць вады і глебы, можна ўжываць расліны, якія паглынаюць шкодныя рэчывы з навакольнага асяроддзя, асабліва цяжкія металы. У падобных досведах лідзіруе тытунь, які валодае ўсім гэтымі здольнасцямі.

Для выканання задач ачышчэння расліны высаджваюць на забруджаных тэрыторыях, затым прыбіраюць і засяваюць новай партыяй «ачышчальнікаў». Каб чысціць ваду, такія расліны павінны апускацца каранёвай сістэмай у водныя растворы.

тэндэнцыі галіны

Працэс атрымання трансгенных раслін ўключае некалькі складнікаў:

1. Вывядзенне гатункаў, якія характарызуюцца высокім узроўнем ўраджайнасці.
2. Стварэнне культур, здольных даваць некалькі ураджаяў за год. (Напрыклад, выведзена клубніцы, пладаносная двойчы за адзін летні сезон.)
3. Атрыманне трансгенных раслін, ўстойлівых да казурак. (Існуе бульба, знішчальны бульбянога лістаедамі.)
4. Вывядзенне гатункаў, якія пераадольваюць любыя ўмовы надвор'я.
5. Развядзенне раслін, якія прадуцыруюць жывёлы вавёркі. (У Кітаі выведзены гатунак тытуню, які вырабляе чалавечы лактаферын.)

Прымяненне трансгенных раслін дапамагаюць вырашыць шэраг пытанняў, сярод іх: дэфіцыт харчавання, агратэхнічныя складанасці, развіццё фармакалогіі і многія іншыя. Дзякуючы геннамадыфікаваны раслінам сыходзяць у мінулае шкодныя пестыцыды, якія аказваюць згубнае ўплыў на стан навакольнага асяроддзя. Трансгенныя расліны, устойлівыя да казурак, - гэта не фантастыка, а цалкам рэальная з'ява ў земляробчай галіны.

Адрозненні геннамадыфікаваных і прыродных раслін

Простаму абывацелю адрозніць прыродныя і трансгенныя расліны не ўяўляецца магчымым. Гэта высвятляецца шляхам лабараторных аналізаў.

Міністэрства аховы здароўя Расіі ў 2002 годзе абавязаў вытворцаў маркіраваць прадукты, якія маюць у складзе больш за пяць адсоткаў геннопреобразованного матэрыялу. Але ў рэальнасці такую маркіроўку практычна ніхто не ставіць. Адпаведныя праверкі выяўляюць падобныя парушэнні рэгулярна.

Для атрымання права на ўвоз, атрыманне і продаж геннамадыфікаваны прадукцыі існуе дзяржаўная рэгістрацыя, якая з'яўляецца платнай працэдурай. Гэта вельмі нявыгадна вытворцам прадуктаў харчавання.

Маркіроўка на прадукце зусім не азначае, што ежа прынясе шкоду чалавеку. Між тым многія пакупнікі яе расцэньваюць як небяспечны сігнал.

Генетычна змененыя расліны - якія яны?

У Расіі прайшлі рэгістрацыю і неабходныя праверкі усе 10 відаў трансгенных раслін. Да іх адносяцца:

• соя двух відаў;
• кукуруза пяці разнавіднасцяў;
• бульба двух гатункаў;
• буракі;
• цукар з гэтай буракоў.

На Захадзе геннамадыфікаваныя тавары маюць налепкі, імі заваленыя паліцы крамаў. У Расеі таксама шмат падобных прадуктаў, хоць адпаведнай маркіроўкі на іх няма. Аднак усе гэтыя тавары прывезеныя з іншых краін. У Расіі генетычна ператвораныя культуры сустракаюцца пакуль толькі ў навуковых эксперыментах. Непадробную гонар для навукоўцаў ўяўляе бульбу, ад якога гінуць бульбяныя лістаедамі.

Эколагі выступаюць супраць падобнага бульбы. Праведзены даследаванні, якія паказалі, што ад паглынання такой бульбы ў пацукоў змяняецца формула крыві, суадносін органаў цела, узнікаюць розныя паталогіі. Зрэшты, на думку навукоўцаў, гэта не падстава адкідваць галіна ў цэлым.

Трансгенныя распрацоўкі значна прасцей селекцыйных метадаў, а часам і больш бяспечна. Трансгенныя прадукты каштуюць значна танней натуральных, таму карыстаюцца попытам у слабаразвітых дзяржаў. У перспектыве натуральныя гародніна і мяса стануць таварам маленькіх крамаў з высокімі коштамі.

Перавагі і недахопы генетычна змененых раслін

Ёсць два супрацьлеглыя думкі пра каштоўнасць трансгенных тэхналогій. Адны навукоўцы лічаць трансфармацыю генатыпічнай дадзеных цалкам бяспечнай для арганізма чалавека і вельмі карыснай для развіцця сельскай гаспадаркі. Іншыя мяркуюць, што вынік падобных трансфармацый пакажа сябе толькі праз многія гады.

З'яўленне трансгенных раслін таксама падзяліла свет напалам. У ліку тых, хто за, - ЗША, Канада, Аўстралія, Аргенціна і многія іншыя. Супраць выступае Еўропа і мноства краін з адсталай сістэмай земляробства.

Аргументам супраць трансгенных раслін з'яўляецца меркаванне, што такія культуры з часам самі ператворацца ў невыкараняльна пустазелле або будуць злучацца з іншымі пасадкамі, забруджваючы навакольнае асяроддзе. Вядома, гэта цалкам магчыма.

Сітуацыя ў свеце і ў Расіі

На еўрапейскіх прылаўках геннамадыфікаваныя тавары сустракаюцца вельмі рэдка. Дзяржаўныя ўлады прымаюць строгія законы, тыя, што абавязваюць маркіраваць такія прадукты. Існуюць таксама нормы па ДНК. Падобная пазіцыя Еўропы носіць палітычны і эканамічны характар.

У Расіі падобных законаў пакуль няма. Зрэшты, няма і законаў, якія дазваляюць саджаць генноизмененные культуры. Можна весці распрацоўкі па атрыманні новых гатункаў, а таксама дазволена завозіць геннопреобразованные прадукты з замежных дзяржаў. У Расею імпартуюцца трансгенныя соя і кукуруза.

Грамадскую думку на сітуацыю з генноизмененными таварамі фармуюць прадстаўнікі СМІ. Яны раздзімаюць скандалы і займаюць бок ворагаў геннопреобразованной прадукцыі. Навуковыя доказы бяспекі яе пры гэтым застаюцца ў цені.

Ці ёсць падстава для турботы?

Любыя расліны, схільныя генетычнай трансфармацыі, праходзяць абавязковыя праверкі на бяспеку, перш чым атрымаць дазвол на масавае прымяненне. Дзяржаўныя ведамства даследуюць экалагічныя і таксікалагічныя рызыкі пры вырошчванні дадзеных культур. Ніякіх сур'ёзных небяспечных наступстваў пасля ўжывання геннамадыфікаваных прадуктаў да гэтага часу не зарэгістравана.

Генная інжынерыя прапануе даволі прывабныя магчымасьці: трансгенныя расліны не захворваюць і не гніюць. Але не варта забываць і старажытную прымаўку: "Прырода не церпіць пустаты». Куды дзявацца хвароб і шкоднікаў? Няўжо паразіты застануцца без ежы і вымруць? Да чаго прывядзе падобная з'ява, пакуль незразумела.

На думку праціўнікаў трансгенных тэхналогій, інжынеры-генетыкі здзяйсняюць гвалт над прыродай. Яны, у адрозненне ад селекцыянераў, перамяшчаюць любыя гены ў любых напрамках, што немінуча прывядзе да сумных наступстваў. Зрэшты, у свой час і лекараў-хірургаў абвінавачвалі за дзёрзкасць ўмешвацца ў чалавечае цела, а сёння медыцына ступіла далёка наперад, і дзеянні лекараў ні ў каго не выклікаюць спрэчак.

Як бы там ні было, прыпынак прагрэсу немагчымая. Верагодна, выкарыстанне трансгенных раслін - гэта недалёкая будучыня сельскагаспадарчай прамысловасці. Прычым распрацоўкі геннай інжынерыі змогуць дапамагчы сельскай гаспадарцы выйсці з многіх цяжкіх сітуацый. А новыя біятэхналогіі забяспечаць рашэнне і іншых праблем (харчовых, тэхналагічных і палітычных).

Цяпер становіцца зразумела, што такое трансгенныя расліны (ГМР), прывесці прыклад і адказаць на гэтае пытанне зможа любы чытач артыкула.