Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

33
Pagina | 1 CONSIDERAŢII PRIVIND FOLOSIREA O.M.G.-URILOR Autor: KELEMEN ALEXANDRU 2013

description

Referatul incearca sa explice succint si pe intelesul tuturor ce sunt organismele modificate genetic. In acesasta lucrare nu veti gasi pareri pro sau contra OMG, insa sunteti datori sa vi-le faceti singuri!COMENTARII la [email protected]

Transcript of Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Page 1: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 1

CONSIDERAŢII PRIVIND

FOLOSIREA O.M.G.-URILOR

Autor: KELEMEN ALEXANDRU

2013

Page 2: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 2

CUPRINS

INTRODUCERE……………………………………………………………pag. 3

CAPITOLUL I

1. Ingineria genetică……………………………………………………....pag. 5

CAPITOLUL II

2. Ce este un O.M.G?..……………………………………………...……pag.10

2.1. Istoria O.M.G. – urilor…………………………………….…….…pag.10

2.2. Etape pentru obţinerea O.M.G. – urilor……………………………pag.13

2.3. Metode pentru transferul genelor………………………..…………pag.14

2.4. Exemple de O.M.G. – uri………………………………………..…pag.16

CAPITOLUL III

3. Aplicaţiile O.M.G. – urilor………………………………………….…pag.18

3.1. Medicina……………………………………………………………pag.18

3.2. Cercetarea…………………………………………………..………pag.20

3.3. Industria…………………………………………………….………pag.23

3.4. BioArta şi divertisment………………………………………….…pag.24

3.5. Agricultura…………………………………………………………pag.24

3.5.1. Situaţia O.M.G. – urilor în agricultura mondială………………..…pag.25

3.5.2. Exempe de O.M.G. – uri din agricultură……………………...……pag.27

CONCLUZII…………………………………………………………...……pag.29

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………pag.30

Page 3: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 3

INTRODUCERE

În anul 2011, la editura Tehnică s-a publicat cartea “Lumea pe marginea

prăpastiei” scrisă de Lester R. Brown, preşedintele organizaţiei Earth Policy

Institute din Washington, D.C. Aşa cum sugerează titlul acestei cărti, contextul

actual în care se afla omenirea este unul de risc iminent. Din afirmaţia precedentă

decurge necesitatea definirii termenilor de “context actual” şi “risc”.

Contextul actual presupune prelucrarea şi împărţirea resurselor planetei la o

populaţie de 7.000.000.000 de suflete omeneşti, cifră în continuă creştere, care

necesită din ce în ce mai mult aer curat, apa potabilă şi pentru irigaţii, hrană

conformă cu cerinţele nutriţionale, teren pentru locuit şi agricultura, etc, în timp ce

Pământul nu poate suferi procese de creştere cantitativă (deşi există şi astfel de

teori…).

Riscul care ne paşte este tendinţa tot mai accentuată de dezechilibru, la nivel

planetar, alimentată de practici de obţinere a resurselor, sub formă de produs finit,

neeficiente. Subliniez că dezechilibrul se referă şi la creşterea potenţial infinită a

necesităţilor omului vis-à-vis de capacitatea limitată a planetei de a i le satisface,

fenomen ce ne poate împinge peste “buza prăpastiei” dacă nu sunt luate masurile

potrivite.

Este uşor de dedus că, în asemenea condiţii, agricultura joacă un rol

important pentru omenire, putându-i fii “mumă sau ciumă” în funcţie de cum alege

aceasta să o practice. În prezent, moartea prin inaniţie nu este ceva rar întâlnit,

acest fenomen fiind un indicator al faptului că agricultura practicată astazi, şi

modul de valorificare al producţiei nu sunt atât de eficiente precum am fi tentaţi să

credem, dacă luăm în calcul faptul că în S.U.A. recoltele de porumb depăşesc 10

tone/ha [5]. Şi totuşi, o producţie de porumb (una din cele mai cultivate trei cereale

Page 4: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 4

la nivel mondial, alături de grâu şi orez) de 10 tone/ha este una uimitoare şi dă

speranţe că omenirea poate fi încă salvată.

Principalele trei cauze care au condus la creşterea productivităţii soiurilor de

cereale sunt [5]:

utilizarea irigaţilor;

folosirea pe scara largă a îngrăşămnitelor chimice;

cultivarea unor soiuri de cereale de mare productivitate.

Lucrarea de faţă se va ocupa de cea din urmă cauză, vizând, aşa cum

sugerează şi titlul, organismele modificate genetic şi impactul acestora în

eficientizarea agriculturii.

Menţionez că am ales porumbul pentru a face legătura dintre contextul

actual în care traeşte omenirea şi subiectul acestui referat, O.M.G.-urile, datorită

următoarelor motive:

1) porumbul este o cereală care şi-a sporit productivitatea şi prin intermediul

ingineriei genetice, fiind, alături de soia una din principalele resurse

alimentare şi totodată un O.M.G.;

2) în alimentaţia omului şi a

animalelor are caracter aproape ubicuitar,

neexistând pe rafturile din supermarketuri

aproape nici un aliment care să nu conţină

porumb sau produse obţinute din porumb

modificat genetic.

Page 5: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 5

CAPITOLUL 1

INGINERIA GENETICĂ

Ingineria genetică reprezintă tehnica ce implică transferul unei anumite

informaţii genetice de la un organism la altul, schimbarea selectivă şi intenţionată a

genelor (materialului genetic) de către om [19], cu scopul ca organismul asupra

căruia se acţionează să manifeste proprietăţi utile omului precum o productivitate

mai mare, producţia de substanţe de uz medical, în cantităţi relativ mari (ex:

hormonul insulin, interferon), rezistenţă sporită la influenţa anumitor factori

stresori, etc.

Manipularea materialului genetic

Cariotipuri sintetice au fost obţinute încă din 1963 la specia Bombyx mori.

Geneticianul Y. Tamiza semnalează la această specie o mutantă naturală

caracterizată prin faptul că larvele purtătoare femele, prezentau pete pe corp ca

efect al translocării unui segment cromozomal din perechea 2 pe hetertosomul W

(întâlnit numai la femele) [11]. Importanţa acestei descoperiri este în primul rând

una practică deoarece permitea sexarea şi eliminarea indivizilor cu o productivitate

scăzută (femelele). Totuşi indivizii mutanţi prezentau unele dezechilibre la nivelul

întregului organism. Din acest motiv Y. Tamiza a obţinut cariotipuri sintetice

printr-un proces de iradiere al acelor mutante, respectiv indivizi care, în segmentul

translocat prezentau doar gena responsabilă de pătarea corpului. Tot în acest sens,

prin iradiere, s-a reuşit transferul unei gene pe cromozomul W al cărei efect este

culoarea neagră a ouălor din care urmează să se dezvolte femele [11].

Himerele (chimera or chimaera). Provine de la himeră, o creatură

mitologică cu cap de leu, corp de capră şi coadă de şarpe. Organism ale cărui

Page 6: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 6

celule nu sunt toate derivate din acelaşi zigot. 1. Animal. Individ care manifestă

două sau mai multe genotipuri din doi sau mai mulţi embrioni. Individ derivat din

doi embrioni prin intervenţie experimentală. 2. Plantă. Partea unei plante cu o

constituţie genetică diferită, comparativ cu alte părţi ale aceleaşi plante: poate

rezulta din zigoti diferiti, care cresc împreună sau din fuziune artificială (altoire);

poate fi chiar himeră periclinală, în care un ţesut este amplasat deasupra altuia,

precum mănuşa îmbrăcată pe mînă; himeră mericlinală, la care ţesutul extern nu

acoperă complet ţesutul intern; himeră sectorială, în care ţesuturile se află unul

lîngă altul. 3.Moleculă ADN recombinată, care conţine succesiuni din diferite

organisme [19].

Un exemplu de organism himeră sunt şoarecii alofenici, obţinuti din

combinarea blastomerelor provenite de la doi embrioni diferiţi din punct de vedere

al informaţiei genetice responsabilă de culoarea blănii (figura 1) [11].

Etape [11]:

- cei doi embrioni, în stadiul de 8 celule, sunt disociaşi în celulele componente

prin intermediul enzimei pronază;

- acestea se amestecă şi se incubează pe un mediu de cultură la 37OC ;

- embrionii astfel constituiţi, în stadiul de 126 – 260 de celule, sunt

reimplantaţi în uterul unei femele receptor unde se vor dezvolta până la

fătare.

Page 7: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 7

Fig. 1. Metoda de obţinere a şoarecilor alelomorfici

(după Tomiţa Drăgotoiu, 2008)

Page 8: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 8

Transferul artificial de gene presupune elementele [11]:

enzime care să realizeze scindarea macromoleculei de A.D.N. în diferite

puncte, denumite enzime de restricţie sau endonucleaze de restricţie;

enzime care determină adiţia de nucleotide la capetele macromoleculei de

A.D.N., denumite terminal transferaze;

enzime responsabile de realizarea legăturilor dintre nucleotidele

complementare, denumite polinucleotid-ligaze;

vectori pentru transferul de gene, respectiv plasmide, virusuri cu A.D.N.,

lipozomi, etc.

Plasmidele sunt molecule circulare de A.D.N. care există în celulele bacteriene şi

sunt capabile de replicare autonomă [19].

Cel mai utilizat virus pentru transferul de gene, este virusul tumoral SV 40. Acesta

are o dimensiune de 5248 perechi de nucleotide [11].

Lipozomi sunt picaturi foarte mici de grăsime în care se pot include gene, enzime,

medicamente, etc [11].

Culturile de celule animale se realizează pentru producţia de diverse

substanţe cu rol în terapeutică (ex: interferonul). Procesul de obţinere al acestor

culturi este mai dificil deoarece celula animală are o structură foarte complexă şi

necesită un timp mai îndelungat de incubare, un mediu de cultură bine echilibrat în

nutrienţi şi o temperatură constantă de 37OC. În acest sens au fost proiectate

bioreactoare speciale care reglează automat parametrii enumeraţi mai sus.

Tehnica hibridării celulelor somatice animale s-a pus la punct plecând de

la observaţiile făcute de cercetătorul francez Georges Baraski în anul 1960. Acesta

a cnostatat că, uneori, în culturile de celule animale are loc fuziunea spontană a

unora dintre ele [11]. Plecând de la această constatare, Georges Baraski şi col. au

reuşit să obţină hibrizi celulari la şoarice .

Page 9: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 9

În 1962, Y. Okada foloseşte virusul Sendai, inactivat cu radiaţii ultraviolete

pentru facilitarea fuziunii celulare (figura 2) [11].

Fig. 2. Hibridarea celulelor somatice cu ajutorul virusului Sendai inactivat

(după Tomiţa Drăgotoiu, 2008)

Page 10: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 10

CAPITOLUL 2

CE ESTE UN O.M.G.?

Acronimul O.M.G. desemnează sintagma “Organism Modificat Genetic”,

care poate fi definită ca un organism care, prin inginerie genetică, a suferit una sau

mai multe alterări (în sensul de modificări) la nivelul materialului său genetic

pentru a-i conferi noi proprietăţi.

Fig. 3. O.M.G. stilizat

(sursa: http://saltcuantic.wordpress.com/2010/01/10/13-minciuni-despre-organismele-modificate-genetic/)

2.1 . Istoria O.M.G.-urilor

Se poate spune că omul a început să influenţeze genofondurile speciilor de

plante şi animale cu multe mii de ani în urmă, aproximativ 10.000 – 16.000 ani

[10], când a trecut de la stadiul de culegător la cel de cultivator, însă istoria

O.M.G.-urilor propiu-zise, obţinute prin intermediul ingineriei genetice, îşi are

startul în anul 1970 când Gobin Khorana şi echipa sa au realizat sinteza unei gene

alcătuită din 77 de nucleotide de A.D.N. la drojdia de bere [11]. Paul Berg a creat

prima moleculă de A.D.N. recombinat din virusul tumoral SV40 şi bacteriofagul

lambda [14]. Primul organism transgenic a fost creat în anul 1973 de Herbert

Boyer şi Stanley Cohen prin inserarea unor gene care confera rezistenţă la

antibiotic în plasmida unei bacterii E. coli [1].

Page 11: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 11

În 1974 a fost creat primul mamifer

transgenic de către cercetătorul Rudolf Jaenisch

(figura 4) care a introdus în genomurile unor

embrioni de şoarice porţiuni de A.D.N. străin [21].

Şoarecii transgenici au manifestat proprietăţi noi

datorate genelor străine.

Fig. 4. Rudolf Jaenisch

(sursa: http://wi.mit.edu/about/history/founders)

Următorul eveniment important privind O.M.G.-urile a fost înfiinţarea

primei compani de inginerie genetică de către Herbert Boyer şi Robert Swanson în

anul 1976. Un an mai târziu a fost produsă prima proteină umană numită

somatostatină cu ajutorul unor bacterii E. coli transgenice. Genentech a anunţat că

a obţinut insulină umană prin inginerie genetică în anul 1978 [13].

În anii “70, D.C Arny, C. Upper şi Stephen Lindow descoperă că bacteriile

din specia P. syringae jocă rol în creşterea rezistenţei plantelor la îngheţ. În anul

1977 identifică gena responsabilă pentru creşterea rezistenţei la îngheţ şi reuşeşte

să obţină o moleculă de A.D.N. recombinat care să conţină această genă. Şase ani

mai târziu, Advanced Genetic Sciences cere guvernului Statelor Unite ale Americii

să aprobe teste în câmp pentru creşterea rezistenţei la îngheţ a culturilor cu ajutorul

O.M.G.-urilor, însă începerea acestor experimente este întârziata de protestatari

[4].

În 1987, P. syringae a devenit primul organism modificat genetic eliberat în

mediul înconjurător când două culturi, una de căpşuni, iar cealaltă de cartof din

California au fost stropite cu o soluţie care conţinea această bacterie transgenică,

însă activiştii au distrus ambele culturi.

Page 12: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 12

Prima plantă transgenică cultivată pe câmp a fost tutunul rezistent la

erbicide, în 1986, în Franţa şi Statele Unite ale Americii [7].

Prima ţară care a comercializat plante transgenice a fost China. Aceasta a

produs şi comercializat o plantă de tutun care avea rezistenşă mărita la virusuri în

anul 1992 [8].

Fig. 5. Tutun modificat genetic

(sursa: http://sanatate.bzi.ro/cercetatorii-au-obtinut-anticorpi-impotriva-virusului-hiv-din-tutun-modificat-genetic-

8449)

În anul 1994, Calgene a obţinut aprobarea să comercializeze tomate

modificate genetic pentru a îşi menţine prospeţimea şi aspectul vandabil pentru o

perioadă mai mare de timp [6]. Tot în anul 1994, organismele modificate genetic

au pătruns în Uniunea Europeană sub formă de tutun transgenic în vederea măriri

rezistenţei la erbicide [15].

În 1995, Agenţia Pentru Protecţia Mediului din S.U.A. şi F.D.A. aprobă

cultivarea cartofului Bt, cartof “producător” de pescticide.

Ritmul dezvoltării O.M.G-urilor s-a menţinut astfel încât în anul 2009 se

cultivau pe scară largă 11 specii transgenice în 25 de ţări precum: S.U.A, Brazilia,

Argentina, India, Canada, China, Paraguay şi Africa de Sud [9].

În 2010, cercetătorii de la institutul J. Craig Venter au anunţat că au creiat

primul genom artificial pe care l-au introdus într-o celulă care nu conţinea A.D.N.

Page 13: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 13

Bacteria astfel obţinută a devenit prima formă artificială de viaţă, primind numele

de Synthia [12, 18].

2.2. Etape pentru obţinera a O.M.G.-urilor

Primul pas este identificarea genei care determină proprietăţiile pe care

dorim să le transferăm organismului ce urmează a fi modificat genetic. De obicei,

aceste gene cresc rezistenţa la boli, la condiţiile de cultură, la pesticide, insecte,

erbicide, etc în cazul plantelor, iar în ceea ce priveşte animalele sunt urmărite

genele care măresc producţia hormonului de creştere. Alte gene spre care

cercetătorii îşi îndreaptă atenţia sunt cele care codifică diferiţi hormoni cum ar fi

insulina.

După stabilirea porţiunilor de A.D.N. care prezintă interes, acestea trebuie

izolate. Există diverse metode de izolare a acestor segmente printre care:

- utilizarea enzimelor de restricţie alături de electroforeza în gel pentru

separarea moleculelor de A.D.N. în funcţie de lungimea lor;

- reacţia P.C.R. (reacţia în lanţ a polimerazei), care permite obţinerea

rapidă a unui număr mare de copi a porţiunii de A.D.N. care prezintă

interes, urmată de izolarea acestora cu ajutorul electroforezei în gel;

- sinteza artificială a secvenţei A.D.N studiată, dacă aceasta este cunoscută

dar nu există nici o copie disponibilă.

Genele care urmează să fie incluse în genotipuri străine trebuie să fie

combinate cu alte “elemente ajutătoare” pentru a se integra corect şi a funcţiona în

organismul modificat genetic. Spre exemplu, este necesară indicarea inceputului şi

sfârşitului porţiunii de A.D.N. care defineşte gena în cauză cu ajutorul unor regiuni

“promoter” (iniţiază trascripţia informaţiei genetice) şi “terminator” (are rol în

stoparea procesului de transcripţie). Un alt element este gena “marker selectabil”

Page 14: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 14

care are rolul de a scoate în evidenţă organismele “M.G.-uri reuşite” din

multitudinea de organisme supuse tehnicilor de inginerie genetică. Markerul

selectabil este reprezentat, de obicei, de o genă care dă rezistenţă la un anumit

antibiotic, astfel scoţând în evidenţă organismele transgenice.

Fig. 6. Porumb transgenic scos în evidenţă cu ajutorul unui marker selectabil (culoare galben intens)

(sursa: http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/36/default.asp)

În majoritatea cazurilor, ingineria genetică, presupune inserarea genelor

dorite la întâmplare în genomul gazdă, însă, există tehnici care permit materialului

genetic transferat să se insere în locuri specifice la nivelul genotipului gazdă.

2.3. Metode pentru transferul genelor

După cum se poate observa în figura 7, există diverse metode prin care

genele dorite pot fi mutate din genomul unui individ în genomul altui individ.

a) Hibridarea convenţională este cunoscută relativ de mult timp omului,

fiind utilizată încă din antichitate într-un mod foarte simplu. Varianta

prezentată schematic în figura 7 este mai complexă decât un simplu

“amestec” de gene şi presupune următoarele etape:

Page 15: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 15

Fig. 7. Comparaţie între hibridarea convenţională cu transgeneza şi cisgeneza

(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_engineering)

- identificarea unei “rude salbatice” a organismului ţintă. “Ruda salbatică”

trebuie să fie compatibilă din punctul de vedere al reproducţiei cu

organismul ţintă;

- după o primă încrucişare a indivizilor din cele două populaţii încep o serie

de încrucişări de tip back-cross. Încrucişarea de tip back-cross presupune

încrucişarea organismului hibrid cu un organism care face parte din una

dintre cele două forme parentale;

- încrucişări back-cross repetate până când se obţine un individ care diferă de

forma parentală a organismului ţintă doar prin prezenţa genelor vizate, care

în mod normal sunt caracteristice “rudei salbatice”.

Page 16: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 16

b) Transgeneza prezintă următoarele etape generale:

- identificarea unui organism neînrudit cu organismul ţintă, dar care manifestă

caractere utile omului, determinate de prezenţa anumitor gene;

- izolarea genelor care prezintă interes;

- transferul genelor dorite în plasmida unei bacterii, ale cărei gene

suplimentare, dar utile, facilitează procesului de inginerie genetică;

- transferul materialului genetic astfel preparat în organismul ţintă.

c) Cisgeneza reprezintă o combinaţie a celor două metode explicate mai

sus în sensul că utilizează o rudă îndepărtată a organismului ţintă şi

metode de inginerie genetică propriu-zisă:

- identificarea “rudei salbatice”;

- izolarea genelor dorite;

- încorporarea genelor în plasmida unei bacterii;

- transferul propriu-zis al materialului genetic în organismul ţintă.

2.4. Exemple de O.M.G.-uri

Peştele zebră fosforescent

Este primul organism transgenic

care a fost acceptat ca animal de

companie. A fost obţinut prin

încorporarea unor gene străine în

genomul cunoscutului peşte Zebra,

înainte de eclozarea icrei. Genele

aparţin unor vietăţi marine care emană

Fig. 8. Primul animal OMG crescut ca animal de companie (sursa: http://www.bihon.ro/special/animale/articol/organisme-

modificate-genetic-duse-la-extrem/cn/news-20080404-09071279)

Page 17: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 17

lumină. S-au obţinut astfel “zebre” roşii şi verzi care în timpul zilei absorb lumina,

iar noaptea devin fosforescente. Au fost create iniţial pentru a fi folosite drept

sistem de avertizare în cazul poluării, dar cu timpul au pătruns pe piaţa peştilor de

acvariu.

Trandafirul albastru

Trandafirul albastru este rezultatul a 30 de

ani de cercetări ale companiei australiene

Florigene şi companiei japoneze Suntory.

Acesta a apărut în 2004 şi este un O.M.G.

celebru. Pigmentul care îi conferă culoarea,

a fost obţinut după ce s-au adăugat două

gene şi i s-a modificat determinismul unei a

treia.

Fig. 9. Trandafirul albastru (sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Blue_rose#Genetically_engineered_roses)

Şoaricele ciripitor

Acest şoarice a fost creat prin intermediul

ingineriei genetice cu scopul de a studia

modul cum a apărut limbajul uman. De

aceea, acest şoarice, în loc să chiţăie,

ciripeşte. Rozătoarea a fost obţinută după

împerecheri succesive între şoareci

modificaţi genetic, timp de mai multe

generaţii.

Fig. 10. Şoarice modificat genetic pentru a ciripi (sursa: http://www.ziare.com/magazin/incredibil/soarece-modificat-ge

netic-care-ciripeste-precum-o-pasare-video-1064323)

Page 18: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 18

CAPITOLUL 3

APLICAŢIILE O.M.G.-urilor

Organismele modificate genetic au aplicaţii în domenii diverse precum:

Medicină;

Cercetare;

Industrie;

Agricultură, etc.

3.1. Medicina

Pentru medicină au fost create o serie de organisme transgenice utilizate

pentru producerea în cantităţi mari a insulinei (figura 11), hormonului uman de

creştere, hormonului împotriva fertilităţii, albuminei umane, anticorpilor

mononucleari, factorilor antihemofilici, vaccinurilor şi multe alte substanţe

terapeutice [2]. În cazul vaccinării, până în prezent, oamenii erau imunizaţi cu

ajutorul unor vaccinuri care conţin tulpini virale atenuate, moarte, inactivate sau

toxine produse de aceste virusuri. Actualmente, se doreşte obţinerea unor vaccinuri

din virusuri modificate genetic care şi-au păstrat capacitatea de imunizare, dar din

al căror genom a fost deletată secvenţa responsabilă pentru inducerea bolii.

Organisme modificate genetic sunt obţinute pentru a fi folosite ca modele

animale în studiul bolilor umane. Cele mai comune animale modificate genetic în

acest sens sunt şoaricii. Aceştia au fost utilizaţi în studiul cancerului, obezităţii,

bolilor cardiace, diabetului, dependenţei de droguri, anxietăţii, îmbătrânirii şi

afecţiunii Parkinson. Deasemenea, în cercetarea medicală sunt folosiţi cu succes şi

Page 19: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 19

Fig.11. Etapele de obţinere a bacteriilor producătoare de insulină umană

(sursa: http://www.bbc.co.uk/bitesize/standard/biology/biotechnology/reprogramming_microbes/revision/2/)

Page 20: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 20

porcii modificaţi genetic în vederea transplantului de organe de la aceştia la om.

Marele avantaj al folosirii modelelor animale în studiile medicale, este posibilitatea

testării potenţialelor tratamente fără riscuri foarte mari pentru subiecţii umani.

Şi oamenii au fost direct implicaţi în procese de inginerie genetică prin

înlocuirea genelor umane nefuncţionale cu copi funcţionale ale acestora. Acest

proces poate avea loc atât în celulele somatice cât şi în cele haploide (caz în care

modificările materialului genetic pot fi transmise descendenţei). Această terpie “cu

gene” a fost folosită pentru tratarea deficienţelor de imunitate şi au loc studii

pentru tratarea afecţiunilor genetice. Totuşi, acest tip de terapie nu a înregistrat

succese majore până în prezent, iar dezvoltarea acesteia este frânată de aspectele de

etică pe care le ridică. Se pune problema dacă această tehnologie, odată devenită

posibilă, ar trebui folosită pentru obţinerea de oameni transgenici, adică oameni

proiectaţi să arate într-un anumit fel, să aibă o inteligenţă crescută, un

comportament predeterminat, etc. În evaluarea acestei probleme etice se constată

dificultăţi reale în trasarea unei linii de distincţie clară între “îmbunătăţirea”

indivizilor umani prin inginerie genetică şi mult mai acceptata idee de tratare a

acestora prin “terapia cu gene” [3].

3.2. Cerecetarea

Ingineria genetică este unul dintre cele mai importante mijloace de studiu, mai

ales, în domeniul geneticii, pe care cercetătorii îl au la dispozitie. Spre exemplu,

informaţia genetică, indiferent de provenienţa ei, poate fi izolată, stocată şi

modificată în bacteriile transgenice. Aceste bacterii pot fi cultivate, multiplicate cu

rapiditate şi depozitate cu uşurinţă pentru o perioadă de timp aproape nelimitată.

Cercetătorii modifică genetic anumite organisme cu scopul de a descoperii

funcţiile anumitor gene. Astfel se poate afla ce efect fenotipic determină acea genă,

Page 21: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 21

şi se pot stabilii relaţiile acesteia cu alte gene. Aceste experimente presupun

pierderea unor funcţii, amplificarea unor funcţii, experimente de “urmărire” şi

experimente de expresie a genelor.

Experimente de tipul pierderea funcţiior: în acest tip de experiment,

organismele sunt modificate genetic astfel încât, activitatea uneia sau unor gene

din genom să fie reprimată. Un astfel de experiment presupune “asamblarea” unei

molecule A.D.N. in vitro care nu este altceva decât o copie a genei dorite, dar care

a fost modificată astfel încât să fie nefuncţională. Celulele stem embrionare care

conţin genele alterate sunt injectate în blastocite, care la rândul lor sunt implantate

în mame surogat. Produşii de concepţie obţinuţi în urma acestor experimente

prezintă defectele fenotipice datorate “mutaţiilor” induse şi astfel dau indicii

despre rolul genelor implicate.

Experimente de tip amplificarea unor funcţii: acestea pot fi definite ca fiind

opusul experimentelor de tipul pierderea unor funcţii. Prin urmare, ele presupun

amplificarea funcţiilor unor gene. Etapele sunt aceleaşi ca şi cele din cazul anterior,

cu excepţia faptului că cercetătorul obţine efectul de amplificare a funcţiilor unei

gene prin inserarea unui număr de copi ale genei respective în genom, ori prin

mărirea frecvenţei cu care proteina determinată de gena respectivă este sintetizată.

Experimentele de “urmărire”: au ca scop obţinerea de informaţii privind

localizarea şi interacţiunea proteinelor în cauză. Aceasta se poate obţine prin

înlocuirea “genei sălbatice” cu o porţiune de material genetic obţinută prin

fuzionarea genei respective cu un element “indiciu”, cum ar fi proteina verde

fosforescent (GFP), care permite identificarea uşoară a organismelor modificate

genetic. Deşi această tehnică este una utilă, ea prezintă riscul alterării funcţiei genei

implicate putând crea efecte secundare care pun sub semnul întrebării rezultatele

experimentelor. În prezent, sunt dezvoltate tehnici mai sofisticate de identificare,

Page 22: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 22

cum ar fi ataşarea unor elemente de foarte mici dimensiuni care permit legarea

proteinelor de anticorpi monoclonali.

Fig.12. Celule umane în care unele proteine sunt fuzionate cu GFP pentru a fi scoase în evidenţă (sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_engineering)

Experimentele de expresie a genelor: urmăresc să descopere unde şi când

anumite proteine specifice sunt produse. În acest tip de experimente este necesară

izolarea secvenţei de A.D.N. promotor care precede gena implicată propriu-zis în

sinteza proteinei, şi reintroducerea acesteia într-un alt organism al cărui genotip a

fost modificat prin înlocuirea genei implicate în sinteza proteinei cu o genă

“indiciu” (GFP, enzime care catalizează anumite reacţii).

Page 23: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 23

3.3. Industria

Utilizând tehnicile de inginerie genetică s-a reuşit transformarea anumitor

microorganisme, precum bacteriile şi drojdiile, care conţineau gene ce codificau

anumite proteine utile (ex: enzime), astfel încât acestea să producă în exces

proteina respectivă. În prezent, se pot produce cantităţi uriaşe de astfel de produse

prin cultivarea acestor organisme modificate în bioreactoare [17] de fermentaţie

industriale (figura13). În acest scop se pot folosii, pe lângă celulele bacteriene şi

drojdii, celule de insecte sau mamifere. În urma acestor tehnologii s-au obţinut

produse precum hormoni, aminoacizi, produse utilizate în industria alimentară sau

combustibili. O altă aplicaţie a O.M.G – urilor în industrie, este folosirea

bacteriilor modificate, spre exemplu, în neutralizarea anumitor deşeuri toxice.

Fig.13. Schema generală a unui bioreactor industrial

(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Bioreactor)

Page 24: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 24

3.4. BioArta şi divertisment

Şi în acest domeniu ingineria genetică a produs inovaţii. Spre exemplu, s-au

produs bacterii modificate genetic cu ajutorul cărora au fost obţinute fotografii

(figura 14). Tot aici pot fi încadrate şi primele două exemple de O.M.G. – uri

prezentate în capitolul anterior (peştii zebră şi trandafirul albastru).

Fig.14. Fotografi vii realizate cu ajutorul bacteriilor

(sursa: http://www.utexas.edu/features/2005/bacteria/index.html)

3.5. Agricultura

Se poate afirma că agricultura este domeniul care a beneficiat cel mai mult de

pe urma ingineriei genetice. Bineînţeles că tot în acest domeniu sunt şi cele mai

aprinse controverse cu referire la etică, sănătate umană şi risc pentru mediu

înconjurător.

Viteza dezvoltării O.M.G. – urilor care sunt utile agriculturii este mare, iar

principalele scopuri vizate de aceste tehnologii sunt următoarele [20]:

crearea unor organisme modificate genetic (importante pentru agricultură)

care să aibă o rezistenţă sporită faţă de capriciile climei, dăunători, erbicide,

anumiţi fungi patogeni, sau chiar virusuri;

Un alt motiv pentru aplicarea tehnologiilor de inginerie genetică în

agricultură este îmbunătăţirea diferiţilor parametrii de calitate ai produselor

realizate sau obţinerea unui spor semnificativ al productivităţii organismului

Page 25: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 25

vizat. În acest sens pot fi date spre exemplu următoarele două organisme

transgenice:

~ Vacile de lapte modificate genetic în scopul producerii unei cantităţi mai

mari de proteină în lapte, pentru facilitarea producţiei de brânză [22];

~ Soia modificată genetic pentru sporirea producţiei de ulei;

Agricultura bazată pe organisme transgenice presupune şi modificarea

genetică a unor indivizi cu scopul producerii unor substanţe utile, pe care în

mod normal, organismele nu le produc. Caprele şi, din nou, vacile, au fost

modificate genetic pentru a produce în laptele lor diverse medicamente sau

proteine [16]. În 2009, F.D.A a aprobat folosirea unui medicament produs în

laptele de vacă;

Nu în ultimul rând, ingineria genetică, asigură creşterea productivităţii

organismelor exploatate în agricultură prin sporirea ritmului de creştere, a

vigurozităţii şi a toleranţei la diverşi factori.

3.5.1. Situaţia O.M.G. – urilor în agicultura mondială

Urmărind graficul 1 se poate observa tendinţa de creştere tot mai rapidă a

ariilor pe care se cultivă organisme transgenice. În S.U.A. spre exemplu, în urmă

cu 3 ani (anul 2010) 93% din producţia de soia, 93% din producţia de bumbac,

86% din producţia porumb şi 96% din producţia de sfeclă de zahăr era realizată de

soiuri modificate genetic [23]. În 2011, suprafaţa folosită în acest scop a ajuns la

1,6 milioane de kilometri pătraţi. Având în vedere datele de mai sus, nu e de mirare

faptul că „The Grocery Manufactures of America” a estimat, în anul 2003, că 70 –

75% din toate alimentele din America conţin ingrediente M.G. [23].

Page 26: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 26

Graficul 1. Suprafaţa cultivată cu O.M.G. – uri pe ţări (1996 – 2009) în milioane hectare

(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gmo_acreage_world_2009.PNG)

În Europa situaţia este diferită, în sensul că, cultivarea de organisme

transgenice este mai slab raspândită, fiind un subiect sensibil. Spania este o

excepţie, o cincime din producţia de porumb din această ţară provine din porumb

M.G [23].

Page 27: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 27

Tabel. 1. Situaţia cultivării suprafeţelor agricole cu O.M.G. – uri [24; 25]

ŢARA

SUPRAFAŢA CULTIVATĂ CU O.M.G

(milioane hectare) PLANTE CULTIVATE

Anul 2010 Anul 2011

S.U.A. 66.8 69.0 Soia, bumbac, porumb, canola, lucernă,

sfeclă de zahar, etc

Canada 8.8 10.4 Bumbac, soia, canola

Brazilia 25.4 30.3 Soia, porumb, bumbac

Spania 0.1 0.1 Porumb

Portugalia 0.1 0.1 Porumb

România 0.1 0.1 Porumb

India 9.4 10.6 Bumbac

China 3.5 3.9 Bumbac, tomate, piper dulce, etc

Pakistan 2.4 2.6 Bumbac

Egipt 0.1 0.1 Porumb

Africa de Sud 2.2 2.3 Soia, porumb, bumbac, etc

Australia 0.7 0.7 Bumbac, canola

3.5.2. Exemple de O.M.G. – uri din agricultură [23]

LUCERNA: prezintă rezistenţă la erbicide pe bază de glicofosfat sau

glufosinat; noul caracter se datorează unor gene transferate în genomul

plantei;

CANOLA şi RAPIŢA: prezintă rezistenţă la erbicide pe baza de glicofosfat

sau glufosinat, iar canola produce acid Oleic; noile caractere se datorează

unor gene transferate în genomul plantei;

PORUMB: prezintă rezistenta la erbicide pe baza de glicofosfat sau

glufosinat, la insecte (produce Bt, proteine – folosite în trecut în compoziţia

pesticidele destinate culturilor organice); caracterele provin de la anumite

Page 28: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 28

gene caracteristice bacteriei Bacillus thuringiensis, transferate în genomul

plantei;

BUMBAC: caracterul adăugat este reprezentat de capacitatea bumbacului

de a distruge insectele dăunătoare; aceasta datorită transferului unor gene

care determină sinteza de proteine Bt cristaline;

CARTOF: caracterele induse cartofului M.G. sunt rezistenţa la: gândacul de

Colorado, două virusuri şi un antibiotic folosit în selecţie alături de

modificări ce vizează o mai bună producţie de amidon; caracterele au fost

dobândite prin gene transferate de la bacterii sau modificări ale materialului

genetic deja prezent în genomul cartofului;

OREZUL: a fost modificat genetic pentru a produce β-caroten; acest tip de

orez a fost obţinut prin transferul de gene de la porumb sau microorganisme

comune care trăiesc în sol;

SOIA: modificată genetic în direcţia creşterii rezistenţei la erbicide,

producerii unei proporţii mai mici de acizi graşi nesaturaţi şi distrugerii

insectelor dăunătoare; creşterea rezistenţei la erbicide s-a obţinut prin

transferul de gene bacteriene în genomul plantei; scăderea proporţiei de acizi

graşi saturaţi s-a obţinut prin anularea efectului genelor care catalizează

saturarea;

SFECLA DE ZAHĂR: idem lucernă;

TOMATE: în cazul acestor plante s-a indus suprimarea enzimei

poligalacturonaza (PG) care avea rolul de a produce înmuierea fructelor

după cules; pentru a se obţine acest deziderat s-a introdus în genomul plantei

o genă antisens a genei responsabilă de producerea PG;

GRÂUL: idem lucernă.

Page 29: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 29

CONCLUZII

1. Lumea se află într-o situaţie de dezechilibru, iar ingineria genetică

reprezintă un aspect care, în acest context, poate fi pozitiv sau negativ;

2. Obţinerea O.M.G. – urilor presupune folosirea unor tehnologii

complexe de inginerie genetică;

3. Istoria O.M.G. – urilor “autentice” (presupun folosirea unor tehnologii

de inginerie genetică) este relativ scurtă şi din acest motiv sunt

necesare studii cu privire la impactul lor asupra mediului în

continuare;

4. O.M.G. – urile sunt utilizate în foarte multe domenii, pe scara foarte

largă;

5. Agricultura este unul dintre cele mai sensibile domenii în care O.M.G.

– urile sunt utilizate intens.

Page 30: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 30

BIBLIOGRAFIE

1. Arnold, P., - History of Genetics: Genetic Engineering Timelain,

www.bringhthub.com/ science/ genetcs/ artcles/ 21983.aspx;

2. Avise, J., C., 2004 – The hope, hype & reality of genetic engineering:

remarkable stories from agricultur, industry, medicine and enviorement. Ed.

Oxford University Press;

3. Bergeson, Emilie, R., 1997 – The Ethics of Gene Therapy, www.ndsu.edu/

pubweb/ ~mcclean/ plastic431/ students/ Bergeson.htm;

4. Bratspies, Rebecca, 2007 – Some Thougts on the American Aproach to

Regulating Genetically Modified Organisms. Kansas Journal of Low and

Public Policy, www.nationalaglowcenter.org/ assets/ bibarticles/ bratspies _

some.pdf;

5. Brown, L., R., 2011 – Lumea pe marginea prapastiei: Cum sa prevenim

colapsul ecologic si economic. Ed. Tehnica, Bucuresti;

6. Bruening, G., Lyons, J., M., 2000 – The case of the FLAVAR SAVR

tomato. California Agriculture 54(4) 6-7, California.

http://ucanr.org/repositori/CAO/landingpage.cfm?article=ca.v054n04p6fullt

ext=yes;

Page 31: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 31

7. Clive, J., 1996 – Global Review of the Field Testing and Comercialization of

Transgenic plants: 1986 – 1995. The International Service for the

Acquisition of Agri-biotech Aplications. Retrieved 17 Julay 2010.

www.isaaa.org/kc/Publications/pdfs/isaaabriefs/Briefs.1.pdf;

8. Clive, J., 1997 - Global Stasus of Transgenic Crops in 1997. ISAA Briefs

No. 5:31. www.isaaa.org/resources/publications/briefs/05/download/isaaa-

briefs-05-1997.pdf;

9. Clive, J., 2010 - Global status of Comercialized Biotech/GM Crops: 2009.

ISAAA Brief 41-2009, 23 February 2010, Retrieved 10 Agugust

2010.http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/41/executivesumma

ry/default.asp;

10. Dinu. D., I., 1996 – Animalele şi omenirea. Ed. Tehnică Agricolă, Bucureşti;

11. Drăgotoiu, Tomiţa, 2008 – Genetică animală. Ed. Elisavaros, Bucureşti;

12. Gibson, D., et all, 2010 - Creation of a Bacterial Cell Controled by a

chemically Sinthesized Genome. Science 329 (5987): 52-56.;

13. Goeddel, D., V., et all, 1978 - Expression in E. coli of Chemically

sinthesized genes for human insulin. Prac. Nat. Acad. Sci. USA, Vol. 76, No. 1,

pp. 106 - 110, Biochemistry. www.pnas.org/content/76/1/106.full.pdf;

Page 32: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 32

14. Jackson, A., D., Symons, R., H., Berg, P., 1972 - Biochemical Method for

Inserting New Genetic Information into DNA of Simian Virus 40: Circular

SV40 Molecules Containing Lambde Phage Genes and Galactose Operon of

Escherichia coli. Prac. Nat. Acad. Sci. USA, Vol. 69, No. 10, pp. 2904 – 2909.

www.ncbi.nlm.nih.gav/pmc/articles/PMC389671/pdf/pmas00088-0154.pdf;

15. MacKenzie, Debora, 1994 - Transgenic tabacco is European first .

http://www.newscientist.com/article/mg14219301.100-transgenic-tobacco-is-

european-first.html;

16. Marvier, Michelle, 2008 - Pharmaceutical crops in California, benefits and

risks. A reviw. Argon. Sustain. Dev: 28: 1-9: 10. 1051/argo: 2007050.

http://www.agronomy-journal.org/index.php?option=com_article&access=doi

&doi= 10.1051/agro:2007050&Itemid=129;

17. Pana, C., O., 2000 - Biotehnologii în nutriţia şi alimentaţia animalelor. Ed.

Coral Sanivet, Bucureşti;

18. Sample, I., 2010 - Craig Venter creates synthetic life form.

www.londonguardian.co.uk/science/2010/may/20/craig-venter-synthetic-life-

form;

19. Scorpan, V., Lozan, Angela, 2005 - Dicţionar de termeni biotehnologici, Ed.

Chişinău, Chişinău;

20. Suszkin, J., 1999 - Tifton Georgia: A Peanut Pest Showdown. Agricultural

Reserch Magazine;

Page 33: Cosideratii Privind Folosirea Omg-urilor

Pagina | 33

21. Travis, A., Miller, Michelle, 2008 - Transgenic Animals: An Interactiv

Qualifying Project Report Submitted to the Faculty of Worcester

Polytehnic Institute. www.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/e-project-083108-

021836/unrestricted/IQPfinal.pdf;

22. Whitman, Deborah, B., 2000 - Genetically Modified Foods: Harmful or

Helpful. http://www.csa.com/discoveryguides/gmfood/overview.php;

23. *** http://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_crops;

24. *** http://chartsbin.com/view/578;

25. *** http://chartsbin.com/view/9193.