Навіщо потрібна генетична інженерія рослин
Відео: Як генна інженерія може змінити людство?
Всю історію сільського господарства (близько 10000 років) людина для своєї користі поліпшував тварин і рослини. Спочатку селекція була заснована на явищі природної генетичної мінливості, пізніше люди навчилися штучно створювати комбинативную мінливість (гібридизація), а в останні десятиліття - і мутационную (мутагенезу). Принцип селекції завжди залишався незмінним - відбір цінних генотипів. Результат відомий - сучасні види капусти абсолютно несхожі на своїх далеких предків, а качани кукурудзи сьогодні приблизно в 10 разів більше тих, що вирощувалися 5 тисяч років тому. На жаль, ккд селекції дуже низький - з тисяч і десятків тисяч вихідних рослин селекціонер виводить всього один-два сорти.
Чим же відрізняється генна інженерія рослин (ГІР) від звичайної селекції? При селекції перенесення генів здійснюється тільки між спорідненими рослинами, генна інженерія ж дозволяє перенести в рослину гени з будь-якого організму. Для чого це робиться? Рослини з чужими генами набувають стійкості до гербіцидів, шкідників і патогенів, їх плоди здатні довго зберігатися при кімнатній температурі, мають підвищену поживну цінність або інший смак, і, нарешті, вони здатні синтезувати нові речовини - починаючи від ліків і закінчуючи пластиком.
Спрямованої генетичної модифікації (трансформації) можна піддавати не тільки рослини, а будь-які живі організми. Перші трансгенні мікроорганізми були отримані на початку 70-х, а перші трансгенні сільськогосподарські рослини і тварини з`явилися значно пізніше - в середині 80-х. Трансгенні мікроорганізми, наприклад, широко використовуються у фармацевтичній і харчовій промисловості. Такі препарати, як інсулін, інтерферон, інтерлейкін, в основному отримують генно-інженерних способом. Сьогодні із застосуванням методів генної інженерії випускається близько 25% всіх ліків в світі. Деякі генетично модифікуються ванні мікроби ефективно переробляють промислові відходи. Трансгенні тварини найчастіше використовуються в якості біореакторів - продуцентів потрібних білків, в основному лікарських препаратів або ферментів для харчової промисловості. Наприклад, в Росії виведена порода овець, які б виробляли разом з молоком і фермент, необхідний у виробництві сиру. У найближчій перспективі - використання трансгенних тварин в якості моделей для вивчення спадкових захворювань людини, а також в якості джерел органів і тканин для трансплантації.
Але повернемося до трансгенних рослин. Сучасні гербіциди значно ефективніше і екологічно безпечніше своїх попередників, але вони діють на всю рослинність поспіль, не розбираючись, де культурні рослини, а де бур`яни, тому раніше в основному використовувалися до висадки рослин або після збирання врожаю. З появою технології генетичної трансформації стало можливим вбудовувати в рослини гени, які роблять їх нечутливими до таких гербіцидів. Таким чином, після обробки гербіцидом бур`яни гинуть, а трансгенні культури - немає.
Для додання стійкості до шкідників найчастіше використовується ген Bt-токсину, виділений з бактерії Bacillus thuringiensis. Препарати цієї бактерії вже близько 50 років застосовуються в сільському господарстві в якості безпечного для людей і тварин біоінсектициди, але вони швидко втрачають активність, і тому їх частка в світовому виробництві інсектицидів становить менше 2%. Токсин бактерії вражає кишечник шкідників, що харчуються рослинами, причому з дуже високою специфічністю. При встановленні гена рослина починає виробляти токсин самостійно. А значить, відпадає необхідність обробки культур небезпечними хімічними інсектицидами.
У 2002 році 75% всіх вирощуваних трансгенних рослин містили ген стійкості до гербіцидів, 17% - ген стійкості до шкідників і майже 8% - по два гена стійкості. Але сьогодні пріоритети в створенні рослин, що володіють тими чи іншими ознаками, змінилися. Якщо в 90-і роки в основному працювали над рослинами, що володіють корисними властивостями для їх вирощування, - саме вони зараз і вирощуються на полях, - то в даний час основний упор робиться на поліпшення споживчих властивостей. За прогнозами, такі поліпшені культури змінять рослини, які синтезують медикаменти, а їх, у свою чергу, - рослини-продуценти специфічних хімічних сполук.
Відео: Генна інженерія змінить все і назавжди - CRISPR | озвучка DeeAFilm
Генна інженерія рослин розвивається дуже швидкими темпами. Перше трансгенну, або генетично модифіковане, рослина (ГМР) було отримано в 1984 році, а через два роки в США і у Франції вже проводилися польові випробування. Площі, зайняті трансгенними рослинами, стрімко зростають: з 1,7 млн га в 1996 році, коли почалося їх обробіток в комерційних масштабах, до 58,7 млн га в 2002 році, що становило близько 4,5% від всіх орних площ в світі . Причому 99% цієї площі займають чотири культури: соя, бавовна, кукурудза та ріпак. За цим рослинам картина ще більш вражаюча - в середньому 22% їх насаджень займають трансгенні сорти. У 2002 році в США близько 75% бавовни і cоі, в Аргентині - 99% сої, в Канаді - 65% ріпаку, в Китаї - 51% бавовни були трансгенними.
