1. Organismele modificate genetic.1.1. Definiţie.

Omul s-a preocupat dintotdeauna de ameliorarea si selectionarea acelor specii, vegetale sau animale, pe care le-a socotit a raspunde cel mai bine nevoilor sale de subzistenta. Dar numai in ultimele doua decenii, odata cu formdabilul avant al geneticii, el a reusit sa obtina, prin manipulari specifice, mai intai in laborator, apoi si pe terenurile de cultura, organisme cu alte caracteristici decat cele “naturale”. Acestea sunt denumite OMG sau GMO (de la englezescul genetically modified organisms), adica organisme genetic modificate. Organism Modificat Genetic sau transgenic este termenul cel mai folosit pentru a definii o planta de cultura sau un animal aparent normale, carora, prin intermediul unor tehnici de inginerie genetica li s-au transferat gene de la alte specii: plante, animale, bacterii, virusuri sau chiar gene umane, pentru a le conferi anumite proprietati noi.Organismul modificat genetic este un organism al carui material genetic a fost alterat folosind tehnici de inginerie genetica. Tehnicile ingineriei genetice constau in izolarea segmentelor ADN ( materialul genetic) de la o fiinta vie (virusuri, bacterii, plante, animale si inclusiv om) pentru a le introduce in materialul ereditar al alteia. Pentru asta, genele care se doresc adaugate fie se ataseaza unui virus cu care organismul este apoi contaminat, fie se introduc direct in nucleul unei celule cu o seringa speciala.

Notiunea de organism modificat genetic este prezentata pe plan national si international astfel: OMG sunt organisme al caror material genetic a fost modificat intr-un mod care nu exista in natura in conditii naturale sau de recombinare naturala. Organismul modificat genetic trebuie sa fie o unitate capabila de autoreplicare sau transmitere a materialului genetic; organism modificat genetic se refera la plante si la animale care contin gene transferate de la alte specii, pentru a obtine anumite caractere, precum rezistenta la anumite pesticide si ierbicide; organismul modificat generic este un organism care contine o combinatie noua de material genetic, obtinut prin tehnicile biotehnologiilor moderne care ii confera noi caracteristici

1.2. Etapele obţinerii OMG-urilor.

Alimentele modificate genetic (OMG) sunt produse ce au calitǎti nutritive similare sau, uneori, chiar mai bune decat cele obtinute prin metodele clasice. "Noile alimente" sunt rezultatul ingineriei genetice.

Practic, obtinerea unui OMG implica urmatoarele etape principale: omg-urile sunt definite ca reprezentand orice organism, cu exceptia celui

uman, al carui material genetic a fost modificat altfel incat prin incrucisare si/sau recombinare naturala sau orice entitate biologica capabila de reproducere sau de transferare de material genetic;

identificarea si pregatirea(multiplicarea) genei de interes; introducerea ei (prin diversi vectori) in celula gazda; selectarea celulelor gazda care au integrat transgena in genomul lor; obtinerea, in cazul organismelor pluricelulare, a unui nou organism pornind de

la o singura celula transgenizata; verificarea transmiterii ereditare a caracterului codat de transgena, la

descendentei organismului transgenic. Plantele modificate genetic sunt create prin utilizarea tehnicilor ingineriei

genetice. In ultimii ani, alaturi de metodele clasice de incrucisare a soiurilor sau de utilizare a ingrasamintelor, au aparut metode noi, care presupun folosirea unor tehnici specifice ingineriei genetice. Toate aceste plante nou create de catre om nu exista in natura, iar impactul lor asupra mediului si asupra fiintei umane nu este pe deplin cunoscut si scapa cu totul sferei de control a „specialistilor“.

1.3. De ce exista OMG?

Caracteristicile urmarite prin aceste transformari artificiale sunt rezistenta la anumite boli si daunatori, toleranta la erbicide si inserarea unor proprietati de marketing. Se doreste de asemenea cultivarea de plante acolo unde conditiile de mediu0 nu o permit, cum ar fi temperaturile ridicate, gerul, seceta, salinitatea sau aciditatea solului.

Acestea din urma, cele mai promovate, isi propun sa salveze de la foamete tarile din lumea a treia.

2. Ingineria genetica si organisme mogificate genetic.

In anul 1865, GREGOR MENDEL a comunicat rezultatul cercetarilor sale privind hibridarea la plante, marcand inceputurile geneticii, stiinta ereditatii. El a fost primul naturalist care a aplicat cu succes teoria probabilitatilor, pentru a explica fenomenul de dominanta si segregare a factorilor ereditari la hibrizi, fiind considerat unul dintre fondatorii geneticii ca stiinta.

Cercetarile lui MENDEL au ramas necunoscute pâna în 1900, cand au fost redescoperite de HUGO de VRIES, CORRENS si TSCHERMACK, simultan si independent unul de celalalt, moment care marcheaza cu adevarat aparitia geneticii ca stiinta.

Dupa 1970 s-au dezvoltat considerabil cercetarile de inginerie genetica care isi propune: izolarea si sinteza artificiala a genelor, transferul intraspecific si interspecific a genelor, de la organisme procariote la cele eucariote si invers, manipularea materialului genetic la nivel celular prin realizarea de haploizi prin androgeneza experimentala la plante, crearea de microorganisme capabile sa sintetizeze aminoacizi, proteine, hormoni, vitamine, antibiotice, s.a.

In 1981, BERG si GILBERT, au reusit sa sintetizeze in vitro si sa construiasca o molecula de ADN-recombinant, prin care s-au demarat spectaculos cercetarile in domeniul ingineriei genetice si ale biotehnologiilor.

Dintre realizarile spectaculoase, in acest domeniu, din ultima jumatate a secolului 20, merita mentionate:

1951 - primul transfer de embrioni la o vaca;1952 - primul vitel nascut prin insamantare artificiala;1952 - prima clonare la amfibieni;1952 - prima planta regenerata in vitro;1970 - prima planta regenerata pornind de la protoplasti;1972 - primul hibrid interspecific obtinut prin fuziune de protoplasti (la tutun);1973 - identificarea plasmidului Ti (tumor inducting);1978 – identificarea primei gene umane;1983 - obtinerea primei plante transgenice;1984 - prima nastere umana, pornind de la un embrion congelat;1985 - prima planta transgenica rezistenta la o insecta;1986 - prima clonare la mamifere, utilizand celule embrionare;1987 - prima planta transgenica rezistenta la ierbicid;1983 - prima cereala transgenica;1991 - prima utilizare a unui segment de ADN ca medicament;1995 - primul copil pornind de la fecundarea in vitro a unui ovocit;1997 - prima clonare somatica in vitro la mamifere (oaia Dolly);2001 - descifrarea genomului uman (dupa Mihaela CORNEANU,

2001).La noi in tara primele cercetari de genetica au fost efectuate inca inainte de 1900.

C.VASILESCU (1840-1902) a urmarit in experientele hibridologice modul de transmitere a unor caractere la suine, semnaland fenomenul de dominanta si recesivitate precum si segregare în generatia F2.

Realizari remarcabile s-au obtinut la Institutul Agronomic Bucuresti mai ales in domeniul geneticii cantitative (T. CRACIUN). Realizari deosebite in domeniul ameliorarii plantelor au fost obtinute de N.N. SAULESCU, la grau, Al. VRANCEANU la floarea soarelui, CABULEA si O. COSMIN, la porumb, L. DRAGHICI la orz s.a.

Ingineria genetica poate fi definita ca un ansamblu de metode si tehnici care permit introducerea in patrimonial genetic al unei celule a uneia sau a mai multor gene noi, numite de interes, fie modificarea unor gene prezente deja in celula.

Genele trasferate sunt denumite transgene. Ingineria genetica mai este denumita si modificare genetica, transformare genetica sau transgeneza, iar produsele produsele obtinute poarta numele de organisme modificate genetic sau organisme transgenice.

Prin tehnicile de inginerie genetica au fost obtinute: plante rezistente la seceta si daunatori; cereale cu un continut crescut de proteine; cereale fara gluten; orez cu un continut ridicat de vitamina A; seminte de rapita cu acizi grasi care pot fi utilizati in regimuri dietetice; plante fara proteine alergene (kiwi fara proteina alergena); bacterii acidolactice rezistente la bacteriofagi; tomate cu coacere in timpul transportului; cantitate crescuta de lecitina (prezenta, in mod obisnuit, in galbenusul de ou si

soia) din soia si care este utilizata ca emulgator pentru margarina, ciocolata si alte produse alimentare;

3. Principalele directii de implementare a O.M.G.

3.1. OMG in domeniul agriculturii-cultura plantelor modificate genetic.

Transformarea genetica a plantelor a cunoscut un progres spectaculos, de la obtinerea primelor gene himere, in anii saptezeci ai secolului trecut, la regenerarea primelor plante transformate genetic purtand gene straine . In ultimul deceniu, s-a ajuns la eliberarea în camp si cultivarea pe scara larga a plantelor transgenice, de la 1,7 ha in anul 1996 la 39,9 milioane ha în anul 1999. Metodele utilizate pentru transferul eficace al alogenelor în organisme vegetale receptoare au cunoscut, de asemenea, un progres nu mai putin spectaculos, de la metode simple pana la adevarate metode „razboinice“, de impuscare directa a ADN în tesuturile tinta. Odata cu dezvoltarea metodologiei de izolare si clonare a genelor, respectiv a metodelor de transfer în celulele vegetale, un numar tot mai mare de plante au fost supuse transgenozei, incluzand grupele cu o mare importanta economica: cerealele, leguminoasele, solanaceele, speciile pomicole sau forestiere. In literatura de specialitate, s-au publicat o serie de sinteze sau chiar carti referitoare la transformarea genetica a plantelor.

Descoperirea structurii de dublu helix a ADN-ului uman de catre Watson şi Crick la începutul anilor 1950 a dus la cunoasterea fundamentului biologic al speciei umane dar si a altor specii, iar dezvoltarea bio-tehnologiilor a fscut posibila interventia in genom in cadrul tehnicilor de inginerie genetica. Aplicarea acestor tehnici la plante a făcut posibila obtinerea unor specimene modificate genetic.

Odata cu inceputul anilor 1970, o serie de tehnici ale geniului genetic(adica manipularea directa a genelor de catre om) permit extragerea unei gene din genomul unui organism si reimplantarea ei in genomul unui alt organism, apartinand unei alte specii sau chiar altui regn. Acest transfer de gene este numit trasgeneza, pentru ca el presupune traversarea barierelor care, pana nu demult, impiedicau schimburile de gene intre specii diferite, mai ales intre cele apartinand unor regnuri diferite. Gena care codifica un caracter pe care dorim sa-l transferam unui alt organism se numeste gena de interes, devenita in momentul transferului efectiv transgena, iar organismul receptor va fi numit prgenism transgenic. Mai mult geniul genetic permite astazi chiar crearea unor gene artificiale sau modificarea patrimoniului genetic al unei aceleiasi specii, prin inactivarea, modifivarea sau prin adaugarea(aditia) uneia din propriile sale gene.

Sigla OMG desemneaza, asadar, orice organism al carui patrimoniu genetic a fost modificat prin mecanismele specifice geniului genetic. Practic, obtinerea unui OMG implica urmatoarele etape principale:

identificarea si pregatirea(multiplicarea) genei de interes; Introducerea ei(prin diversi vectori) in celula gazda;

selectarea celulelor gazda care au integrat transgena în genomul lor; obtinerea, in cazul organismelor pluricelulare, a unui nou organism pornind de

la o singura celula transgenizata;

verificarea transmiterii ereditare a caracterului codat de transgena, la descendentii organismului transgenic.Organismele modificate genetic – create si cultivate pe scara larga in Statele

Unite ale Americii – sunt acceptate de guvernele unor tari ale lumii (care merg pana la a le prezenta drept o rezolvare a problemei foametei), dar sunt privite, in schimb, cu neincredere de nenumarate alte tari si respinse cu vehementa de organizatiile ecologiste, devenind astfel un subiect foarte controversat. Unii specialisti chiar au ajuns să defineasca, mai in gluma, mai în serios, organismele modificate genetic ca o solutie periculoasa la o problema inexistenta.

Progresele realizate in ultimii ani in stiinta si in tehnologie au avut un impact puternic asupra sectorului agricol si asupra celui alimentar din intreaga lume. Metode „inovatoare“ de productie au „revolutionat“ si chiar au eliminat numeroase sisteme traditionale, afectand capacitatea de producere a hranei pentru o populatie aflata in expansiune continua.

Aceste evenimente au generat numeroase schimbari in economie si in organizarea sociala, dar si in gestiunea resurselor planetei. Mediul natural a fost bulversat de „progresele“ tehnologice, care au permis nu doar obtinerea „ameliorarilor“ genetice prin selectie, ci si crearea de noi combinatii genetice pentru a obtine vegetale, animale şi pesti cu rezistenta si productivitate teoretic mult mai mare. Biotehnologia moderna ofera „noi posibilitati de dezvoltare“ in sectoare foarte diverse, de la agricultura la productia farmaceutica, iar dezbaterile la nivel mondial asupra organismelor modificate genetic sunt fara precedent în ultima perioada si au polarizat atat atentia oamenilor de stiinta, cat si pe cea a producatorilor de bunuri alimentare, a consumatorilor, a grupurilor de aparare a interesului public, a institutiilor publice si a factorilor de decizie.Punerea la punct a organismelor modificate genetic este astazi, fara indoiala, un subiect care ridica numeroase probleme de etica referitoare la domeniul agriculturii si al alimentatiei. Plantel modificate genetic sunt create prin utilizarea tehnicilor ingineriei genetice. In ultimii ani, alaturi de metodele clasice de incrucisare a soiurilor sau de utilizare a ingrasamintelor, au aparut metode noi, care presupun folosirea unor tehnici specifice ingineriei genetice. Toate aceste plante nou create de catre om nu exista in natura, iar impactul lor asupra mediului si asupra fiintei umane nu este pe deplin cunoscut şi scapa cu totul sferei de control al„specialistilor“.

Transferul de gene apare si in agricultura conventionala dar, spre deosebire de ingineria genetica, acesta are loc intre indivizi apartinand aceleiasi specii sau intre specii inrudite. Marea diversitate a speciilor de plante si de animale existente astazi atesta faptul că intotdeauna s-au produs modificari în zestrea genetica a acestora. Insa, de notat, toate modificarile s-au produs treptat, în mod firesc, de-a lungul unor perioade foarte mari de timp şi, un fapt care iarasi trebuie retinut, de la sine, fara interventia omului. Ingineria genetica este, deci, o noua tehnologie care implica manipularea genelor. Datorita limbajului universal al genelor (codul genetic),

oamenii de stiinta pot transfera gene intre diferite specii care nu sunt inrudite (animale, plante, microorganisme). De exemplu, genele unui peste pot fi transferate la o planta de tomate sau la capsuna pentru a le conferi rezistenta sporita la temperaturi foarte scazute. Plantele obtinute prin astfel de tehnici de inginerie sunt fortate sa produca substantele chimice ale pestelui, tocmai datorita acestui limbaj universal, ele ajungand sa elaboreze, de pilda, o substanta pe care pestii o produc, in mod normal, pentru a supravietui in apa rece.

Prin aceste noi tehnologii, au fost create numeroase plante modificate genetic, prezentate ca avand o importanta majora in alimentatie, cum sunt porumbul si cartofii rezistenti la insecte, fasolea si soia tolerante la glifosat (pesticid foarte toxic), rosiile cu coacere intarziata si cu continut ridicat de substanta solida. Cat de sanatoase sunt pentru consum este o alta problema.

In ultima perioada, au fost create si organisme modificate genetic in scop „nutritional“. Daca plantele transgenice realizate in scop tehnologic constituie prima generatie de alimente modificate genetic, modificarile genetice care vizeaza „imbunatatireˮ calitatii nutritive a alimentelor se constituie în a doua generatie de astfel de produse. In cadrul acestei noi generatii de OMG se includ uleiurile a caror compozitie a fost modificata in vederea „imbunatatirii“ raportului intre acizii grasi saturati si cei nesaturati, orezul „auriu“, cu un continut mult mai ridicat de provitamina A, amidonul cu proportia dintre amiloza si amilopectina modificata in vederea cresterii capacitatii de gelificare etc.

Specialistii apreciaza ca, prin utlizarea tehnicilor de inginerie genetica, se altereaza grav hotarele pe care speciile le-au stabilit in mod firesc intre ele de-a lungul evolutiei. In opinia unora, combinarea genelor speciilor care nu se inrudesc, prin modificarea permanenta a codului genetic, este foarte posibil ca noile organisme create sa transmita urmasilor, prin ereditate, schimbarile genetice induse. Multi experti se tem, nu fara argumente, ca ingineria genetica va genera pierderea biodiversitatii, inlaturand barierele care au protejat integritatea speciilor de-a lungul timpului. Studii efectuate de acestia demonstreaza ca introducerea masiva si iresponsabila in circuitul agricol a plantelor modificate genetic sau transgenice, rezistente la ierbicide, va conduce, treptat, la disparitia unor vietuitoare care se hranesc cu semintele provenite de la ierburi si buruieni.

In ultimele decenii, inrautatirea conditiilor pedoclimatice, diminuarea progresiva a resurselor naturale si explozia demografica au justificat cautarea unor solutii de diversificare a raselor de animale si a soiurilor de plante, de sporire a productivitatii culturilor prin cresterea rezistentei la daunatori si la conditii de mediu neprielnice (frig, seceta, soluri sarace etc.), de modificare in sens „favorabil“ a compozitiei chimice. „Solutiile“ s-au concretizat in aplicarea unor procedee pe cat de necontrolate, pe atat de „stiintifice“ de modificare a zestrei genetice.

Suprafata cumulata cultivata pe plan mondial cu plante transgenice in aceasta perioada este de 577 milioane ha.

In anul 2006, sase tari au cultivat 97,5 milioane ha – 95% din suprafata mondiala de plante modificate genetic . Pe primul loc se situează SUA, cu 54,6 milioane ha (53% din total), urmate de Argentina – 18 milioane ha (18%), Brazilia – 11,5 milioane ha (11%), Canada – 6,1 milioane ha (6%), India – 3,8 milioane ha (4%) şi China – 3,5 milioane ha (3,5%). Restul de 5% din suprafata a fost cultivata de saisprezece tari (împreuna, 4,5 milioane ha): Paraguay, Africa de Sud, Uruguay, Filipine, Australia, Romania, Mexic, Spania, Columbia, Iran, Honduras, Portugalia, Germania, Franta, Cehia si Slovacia.

Sase din cele 25 de tari membre ale UE (Spania, Franta, Cehia, Portugalia, Germania si Slovacia) au cultivat în anul 2006 porumb modificat genetic pe cca 8.500 ha (fata de 1.500 ha în anul 2005).

Spania cultiva inca din anul 1998 porumb modificat genetic (rezistent la atacul de Ostrinia nubilalis) pe suprafete semnificative (peste 60 mii ha în anul 2006).

Principalele specii de plante modificate genetic cultivate pe plan mondial in anul 2006 sunt:

Soia – 58,6 milioane ha (57% din suprafata totala de plante transgenice), cultivata in: SUA, Argentina, Brazilia, Canada, Paraguay, Uruguay, Romania, Africa de Sud si Mexic.

Porumbul – 25,2 milioane ha (25%), cultivat in: SUA, Argentina, Canada, Africa de Sud, Uruguay, Filipine, Honduras si, pe suprafete mai mici, in sase state membre ale UE: Spania, Germania, Franta, Portugalia, Cehia si Slovacia.

Bumbacul – 13,4 milioane ha (13%), cultivat in: India, SUA, China, Argentina, Australia, Mexic, Africa de Sud si Columbia.

Rapita canola – 4,8 milioane ha (5%), cultivata în SUA si Canada.Lucerna toleranta la erbicide, planta perena modificata genetic, a fost cultivata

pentru prima dată in anul 2006, in SUA (pe 80.000 ha).Alte specii de plante modificate genetic s-au cultivat pe suprafete mai mici

(dovlecel si papaya in SUA, orez in Iran, garoafe in Olanda).

3.1.1. Plantele modificate genetic.

Prima planta modificata genetic a fost introdusa in mediu in 1994 in SUA. Deci foarte recent. Exista 3 tipuri principale de asemenea plante cultivate la nivel mondial:

culturi insecticide: plantele functioneaza ca un insecticid, omorand insectele care care le consuma;

culturi rezistente la un erbicid neselectiv, care in urma aplicarii distruge toata flora din campul agricol, cu exceptia plantei modificate genetic;

culturi care combina ambele proprietati.Alte culturi modificate genetic includ plante rezistente la boli, sau care au

dezvoltate proprietatile nutritive:

plante rezistente la seceta si daunatori; cereale cu un continut crescut de proteine; cereale fara gluten; orez cu un continut ridicat de vitamina A; seminte de rapita cu acizi grasi care pot fi utilizati in regimuri dietetice; plante fara proteine alergene (kiwi fara proteina alergena); bacterii acidolactice rezistente la bacteriofagi; tomate cu coacere in timpul transportului; cantitate crescuta de lecitina (prezenta, in mod obisnuit, in galbenusul de ou si

soia) din soia si care este utilizata ca emulgator pentru margarina, ciocolata si alte produse alimentare; chimozina modificata genetic (in mod obisnuit, chimozina este o enzima

extrasa din stomacul viteilor), care este utilizata in productia de branzeturi; vitamine si arome alimentare.

Tabel 1. Tipuri de culturi modificate genetic

Cultura Caracteristici Regiuni/tari ce aproba cultivarea

Porumb rezistenta la insecte;toleranta la ierbicide

Argentina,SUA, Canada,UE, Africa de Sud

Soia toleranta la ierbicide Argentina,SUA, Canada,Africa de Sud, UE

(experimental)Rapita toleranta la ierbicide;

continut mai mare de acizi grasi cu lant molecular

mai lung

Canada,SUA

Cicoare toleranta la ierbicide UE (numai pentru reproducere)

Dovlecel rezistenta la virusuri Canada,SUACartof rezistenta la insecte;

toleranta la ierbicideCanada,SUA

Sfecla de zahar

rezistenta la ierbicide;rezistenta la virusuri;toleranta la seceta;

rezistenta la daunatori

SUA (din 2008), Canada

3.1.2. Cine cultiva plante modificate genetic?

Romania face parte dintre cele 16 tari din lume unde exista culturi modificate genetic. In lume, culturile modificate genetic sunt practicate de aproximativ 6 milioane de fermieri in 16 tari: SUA, Argentina, Canada, China, Australia, Bulgaria, Columbia, Germania, Honduras, India, Mexico, Romania, Africa de Sud, Spania si Uruguay.

“Singura leguma modificata genetic care poate fi cultivata legal in Romania este soia”, a declarat ziarului Evenimentul Zilei Gheorghe Mencinicopschi, directorul Institutului de Chimie Alimentara. Romania a adoptat in anul 2002 o lege care reglementeaza regimul culturilor si al importurilor de legume sau seminte modificate genetic. Conform actului normativ, o planta modificata genetic nu poate fi cultivata decat cu aprobare, iar soia este singura pentru care s-a dat aceasta aprobare. “In 2002, in Romania s-a cultivat soia modificata genetic pe o suprafata de circa 30.000 de ha. In 2003, nu am date, deoarece aceasta chestiune a intrat sub jurisdictia Ministerului Agriculturii”, a adaugat directorul Mencinicopschi. Directorul Institutului de Chimie Alimentara spune ca soia modificata genetic este naturala 100%, chiar daca este o leguma obtinuta cu ajutorul ingineriei genetice. “Practic, soia modificata genetic este soia rezistenta la un ierbicid. Rezistenta este conferita de gena unei bacterii care trǎieste in sol”.

12