Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Spory kolem genového inženýrství 7

Uvolňování zemědělských plodin do veřejného prostoru
< předchozí | seriál: Genové inženýrství |
Publikováno: Vesmír 87, 746, 2008/11
Obor: Genetika

Protesty proti nakládání s geneticky modifikovanými organizmy (GMO) v uzavřených prostorách již většinou utichly, neboť více než třicetileté zkušenosti potvrdily, že dosavadní ochranná opatření při práci s nimi jsou dostatečně účinná. V posledních letech se hlavně probírají problémy spojené s uvolňováním geneticky modifikovaných plodin (GMP) do veřejného prostoru. Nejčastěji odpůrci uvádějí následující argumenty:

  • Existují skupiny mající různé náboženské nebo ideologické zábrany konzumovat potraviny vyrobené z GMP a jedinci, kteří prozatím GMP a z nich připravené produkty odmítají z důvodů víceméně iracionálních nebo v důsledku zvýšené míry předběžné opatrnosti.
  • Úniku GMP, respektive cizorodých genů z polí, prakticky nelze zabránit. l Při posouzení rizika úniku působí velké problémy zejména velká variabilita reprodukčních systémů rostlin.
  • Vypadávání semen a částí GMP při dopravě a jiných manipulacích s rostlinami může způsobit nekontrolované šíření GMP, a tím i nežádoucích genů po krajině, přičemž některé GMP, např. řepka, mohou mít téměř plevelný charakter.
  • Přenos genů z GMP do rostlin stejného druhu je aktem, který může způsobit šíření nežádoucích genů do nemodifikovaných kulturních i divokých rostlin, a tím může také ohrozit dotované ekologické zemědělství a pochopitelně i svobodu těch, kteří si pěstují nemodifikované plodiny pro svou potřebu, protože přenos cizorodých genů z osobních důvodů odmítají.
  • U pohlavně se rozmnožujících rostlin je nebezpečí kontaminace krajiny spojeno také s možností přenosu nežádoucích genů (např. pro odolnost vůči různým herbicidům, pesticidům, insekticidům) i mezidruhovým křížením, které není u rostlin vzácným jevem. Tak by třeba mohly vznikat superplevely odolné vůči herbicidům, popřípadě rezistentní škůdci.

První argument bývá u některých církví ještě zesílen přesvědčením, že lidem nepřísluší modifikovat to, co bylo stvořeno Bohem. To jsme ale probírali již dříve. Neméně běžným důvodem bývá kupodivu naivní pocit tohoto typu: „Do rostliny byl přenesen gen z prasete a co s tím mám já, ubohý vegetarián, nebo třeba ortodoxní žid dělat, vždyť je to proti mému základnímu přesvědčení, respektive proti základnímu přikázání mého náboženství.“ Druhá verze obavy je podobně naivní: „Když budu konzumovat potravinu vyrobenou z GMP, může cizorodý gen vstoupit do mé genetické výbavy, a co se pak stane?“ První naivita spočívá v tom, že člověk a každý živý tvor je vybaven řadou genů, které se shodují s geny jeho vývojových předků. Třeba člověk má většinu genů stejných jako šimpanz a mnoho jich má shodných nebo podobných s prasetem, a přesto o jeho lidství nepochybujeme. Jíme rostliny a v našem zažívacím traktu žije obrovské množství bakterií, ale přenos jejich genů do našeho genomu se dosud přes veškerou snahu prokázat nepodařilo.

Méně naivní jsou obavy, že genovou modifikací vznikla nepřirozená kombinace genů nebo se něco změnilo v příjemcově genomu a vznikl produkt, který je nebezpečný svou toxicitou, popř. mutagenním, kancerogenním či alergenním účinkem. S takovou možností se musí počítat, je však dlouhodobě testována v souvislosti s výběrem vhodného transgenního organizmu v laboratorní fázi projektů, a pak ještě ověřována při zavádění do provozních podmínek. U rostlin to jsou polní experimenty na chráněných výzkumných pozemcích. Násilné vnikání do výzkumných prostorů a ničení pozemků, jehož se dopustili někteří radikální odpůrci, může být stejně nebezpečné jako drancování laboratorních chovů zvířat, neboť tak může uniknout ještě neověřený organizmus. Stejně nežádoucí jsou úniky, které byly několikrát zaznamenány v USA, zřejmě šlo o nedodržení předpisů. Naštěstí vstup do fáze polního pokusu je povolován u GMP, u nichž již bylo v předchozí laboratorní a skleníkové fázi ověřeno, že k vážnému přímému ohrožení nemůže dojít.

Rizika úniku nežádoucích genů, respektive GMO se musí také brát v úvahu, ale je třeba je posuzovat individuálně a z mnoha hledisek. Zaměřím se na nejčastěji diskutovanou skupinu modifikací – přenos genů pro rezistenci proti herbicidům a genů pro produkci toxinů chránících před hmyzími škůdci. Vypadají nejhrozivěji a jsou srozumitelné i pro laickou veřejnost a do veřejného prostoru je jich uvolněno nejvíce. Přínosy a rizika lze u nich celkem dobře posoudit a dát do souvislosti s náklady a zisky. Uběhla již dosti dlouhá doba od zahájení prvních projektů, takže lze shrnout i první zkušenosti se stabilitou nákladů a výdajů, vývojem rizik i přínosů.

Největší pozornost v produkci specifických insekticidů upoutal Bacillus thuringiensis. Během evoluce vznikla řada jeho kmenů, které se liší stavbou toxického peptidu Cry. Jednotlivé varianty působí specificky pouze vůči určité skupině hmyzích druhů. Jednotlivé hmyzí druhy se liší podmínkami v zažívacím traktu a jen u některých se může příslušný Cry-protein rozpustit. Tím však výběr nekončí. Jen některé hmyzí druhy nabídnou vhodný enzym, který rozštěpí neaktivní protein Cry tak, aby se vytvořila jeho aktivní toxická forma. Vychytání na specifických cílových receptorech v trávicím traktu určitého druhu hmyzu je další podmínkou, která určuje účinek Bt-toxinů. Starší biotechnologie využívala mikroorganizmus k produkci toxinu, který se pak používal k hubení určitých druhů hmyzích škůdců. Problémem ale bylo, že aplikace Bt-toxinu neměla zdaleka stoprocentní účinnost, a to ani v případech, kdy se podařilo strefit se do správné doby aplikace.

Obrat nastal po přenesení genu kódujícího protein Cry přímo do různých plodin označovaných zkratkou Bt (Bt-kukuřice a Bt-bavlna), které se staly zcela odolnými vůči určité skupině škůdců. U Bt-kukuřice, která byla zavedena i u nás (2005), šlo zejména o odolnost vůči zavíječi kukuřičnému (Ostrinia nubilalis). Španělské zkušenosti ukázaly, že k výhodám patří: vyšší hektarový výtěžek, lepší krmná hodnota díky snížení obsahu mykotoxinů (poraněné rostliny bývají častěji napadány plísněmi). Mohly být vynechány aplikace pesticidů, protože vnější toxin nemusel být aplikován. Tím se uspořily pohonné hmoty i lidská práce a klesla exhalace skleníkových plynů. Vliv na drobné obratlovce a nespecifický úhyn hmyzu jsou zanedbatelné. 1) Původní podezření, že v důsledku pěstování Bt-GMP hyne více včelstev a motýlů monarchů (Danaus plexippus), se podle řady prací nepotvrdilo. Zvýšený úhyn byl zaznamenán pouze u chrostíků, kteří pojídali více pylu Bt-rostlin. Tento vodní hmyz patří totiž do stejné cílové skupiny jako zavíječ kukuřičný. Vzhledem k dostatečné produkci specifického toxinu Bt-rostlinou bývá ochranný účinek prakticky stoprocentní (Vesmír 87, 80, 2008/2) a vznik hmyzích rezistentů je mnohem vzácnější než v jiných případech.

Dlouhodobé zkušenosti s antibiotiky jasně ukazují, že náhodný vznik rezistence je třeba očekávat všude. Tam, kde se antibiotikum aplikuje, mají rezistenti selekční výhodu, a nakonec převládnou nad organizmy citlivými. Proces se však dá zpomalit nebo téměř potlačit, když se dodržuje vyzkoušený režim dávkování. Výbavu antibiotik je třeba stále obnovovat. U dobře konstruovaných Bt-GMP je dávka toxinu dostačující, což se nedá vždy říci o aplikacích insekticidů. V dů sledku nedbalosti nebo používání lacinějšího, nevyzkoušeného či méně účinného insekticidu vznikají rezistenti s mnohem větší frekvencí. Používání Bt-GMP je tedy nesporně výhodné. Dokonce lze zajistit produkci několika variant Cry-proteinu zároveň v jedné rostlině. Pravděpodobnost, že vznikne rezistence proti oběma toxinům, je podstatně nižší. Pesimisti očekávali záplavu rezistentů do tří let po zahájení polních pokusů. První rezistent proti Bt-GMP však na sebe dal čekat mnohem déle. Byl to motýlek Helicoverpa zea, napadající bavlník. Naštěstí má Bt-rezistence většinou recesivní charakter, neboť její vznik obvykle souvisí s poškozením genu pro specifický receptor v zažívacím traktu hmyzu. Rezistentní klony lze v takovém případě poměrně snadno eliminovat. Stačí vedle pole s Bt-odrůdou pěstovat na malém pozemku odrůdu neprodukující toxin, na které se může množit citlivý škůdce. Po křížení dominantně citlivých klonů s klony rezistentními vzniká citlivé potomstvo, které je Bt-odrůdou zničeno. Tímto způsobem se hromadění rezistentů výrazně zpomalí.

GMP rezistentní vůči herbicidům (Ht-GMP) umožňují používat herbicidy a cíleně čistit pole od plevelů. Využití genů pro rezistenci vůči systémovým herbicidům, jako je např. glyfosát nebo glyfosinát (Vesmír 87, 426, 2008/7), nevyžaduje aplikaci několika herbicidů zároveň. Lze tak zajistit rostlinné monokultury s výrazně sníženou biodiverzitou, a to nejen rostlinných druhů, ale i druhů, které v potravních řetězcích na jednotlivé druhy rostlin navazují. Toto zúžení je ještě prohloubeno u GMP, u nichž jsou modifikace Ht a Bt kombinovány.

Obava před vznikem rezistencí je legitimní, stejně jako strach z přenosu genů pro rezistenci na nemodifikované kultury či jiné druhy, i když při správném rozmístění polí lze těmto přenosům do značné míry předcházet. Mnozí zastánci genových manipulací namítají, že nebezpečí mezidruhových přenosů jsou přehnaná a mocné zdroje rezistencí jsou úplně jinde. Rezistenti vůči herbicidům se hromadí všude tam, kde se herbicidy používají. Málo kontrolované ošetřování okolí silnic a železnic v tom soutěží s neškoleným odplevelováním soukromých zahrádek a pozemků.

Od roku 1996, kdy se s těmito aplikacemi začalo, do roku 2006 se celková osetá plocha zvětšila na 102 miliony hektarů a dále se zvětšuje. Na plodiny tolerantní k herbicidům připadá 70 %, zbytek na Bt-plodiny. Mezi Ht-plodinami jsou nejběžnější sója, kukuřice, řepka, bavlna, přibyly cukrová řepa, rýže, pšenice ad. U Bt-plodin dominují kukuřice a bavlna, přibyly například brambory. Kromě oddělených Bt-GMP a Ht-GMP stále přibývají GMP vybavené kombinací Bt-Ht. Přednostní zájem je věnován rostlinám představujícím hlavní zdroje potravy.

Přestože přívrženci genových modifikací shromažďují argumenty proti námitkám oponentů, které se týkají úniku GMP do veřejného prostoru, v řadě laboratoří se pracuje na zajištění zvýšené bezpečnosti, ať už jde o nebezpečí vymyšlené, nepravděpodobné, nebo reálné. U rostlin, které se nemnoží pohlavně, je situace vyřešena přirozeným způsobem, a proto první opatření směřovala k přípravě sterilních odrůd. Nevýhodou v těchto případech je, že monopol na produkci osiva má firma, která konstrukci GMP zajistila. Podobnou nevýhodu mají i některé další postupy, např. uložení cizorodých genů do chloroplastů (tato genetická informace se na potomstvo pylem nepřenáší) nebo zajištění toho, že cizorodý gen se v pylu a semenech automaticky odstraní. V současné době se mi jeví jako nejnadějnější postupy, při nichž se do rostliny vnese kromě cizorodého genu celá kazeta několika genů ohraničená speciálními sekvencemi. Pomocné geny tohoto celku zajišťují automatické vystřižení celé kazety a likvidaci cizorodých genů v pylu i semenech za podmínek polního pěstování GMP, ale za speciálních podmínek může být tomuto způsobu likvidace jednoduše zabráněno, a tím se odstraní monopol firmy na přípravu osiva. Není však vyloučeno, že nákup osiva se zárukou od firmy se zemědělcům nakonec vyplatí. Žádná z těchto GMP nové generace však, pokud vím, dosud nebyla uvolněna do veřejného prostoru.

Poznámky

1) M. Marvier et al.: A meta-analysis of effects of Bt-cotton and maize on nontarget invertebrates, Science 316, 1475–1477, 2007.

PANAMSKÁ BANÁNOVÁ NEMOC A GM BANÁNY
Roli hlavního zdroje potravy hrají v mnoha světových oblastech banány, jsou však i jinde vítaným zpestřením stravy. Původní všeobecně oblíbenou sortu Gros michel r. 1960 zcela zlikvidovala houbová nákaza, označovaná jako „panamská nemoc“. naštěstí velké banánové firmy chiquita a Dole měly tehdy v zásobě odolnou sortu cavendish. Panamská nemoc je v současnosti zpátky, a to v mnohem agresivnější podobě, na kterou je sorta cavendish krátká. První problémy se objevily v austrálii. Zpočátku se podařilo situaci zvládnout citlivou diagnostikou a vyhlášením přísné karantény na postižených plantážích. v březnu 2006 postihl banánovou oblast cyklon Larry, povodně infekci roznesly a 85 % banánovníků nákaza zničila. celé odvětví v austrálii zkolabovalo, ale prozatím se infekce nerozšířila po všech kontinentech. Panamská nemoc je však tak nebezpečná, že přenos na západní polokouli je více než pravděpodobný. nabízejí se dvě řešení – urychleně vyhledat novou, rezistentnější variantu, nebo ji pomocí genového inženýrství odvodit od sorty cavendish. modifikované banánovníky, připravené vědci v Leuvenu (v belgii), se testují v Ugandě, kde 80 % místní stravy představují banány a následky banánové infekce by byly katastrofální. Projekt, který vede James Dale z Queensland University of Technology’s centre for Tropical crops and biocommodities, získal podporu od billa Gatese a také již vstoupil do stadia polních pokusů. výsledky jsou nadějné z hlediska rezistence, ale kvalita banánů ještě plně neodpovídá požadavkům. běží závod o čas.

Pozitivní na banánových projektech je to, že jde o rostlinu sterilní, množící se vegetativně, takže většina problémů spojených s šířením prostřednictvím pohlavního rozmnožování nenastane. vzhledem k možným katastrofálním následkům infekce v některých oblastech se dá očekávat, že genová modifikace by mohla být v tomto případě veřejností přijata pozitivně.

Soubory

článek ve formátu pdf: 200811_V746-747.pdf (137 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky