Nároky na výživu obyvatel naší planety neustále stoupají a už dnes bychom bez geneticky upravených plodin začali pociťovat nedostatek potravin. Genetické změny v rostlinách nemají, jak se mnozí domnívají za jediný cíl jen zvyšování produkce, ale i zvyšování nutriční hodnoty plodin a jejich odolnosti proti nejrůznějším škůdcům a nemocem.
Jak to vidí odpůrci?
Jejich hlavním argumentem je skutečnost, že každá nová genetická informace, vložená do rostlin, bakterií, hmyzu, nebo jiných živočichů, může snadno přecházet do jiných příbuzných organismů, destabilizovat jejich genomy, vytvářet nové a nebezpečné mutace.
Ujasněme si nejdříve, co je to vlastně genom. Jde o soubornou genetickou informaci, uloženou jako geny v chromozomech buněčného jádra. Rodiče předávají v zárodečných buňkách genom svým potomkům.
Za zvláště nebezpečné považují odpůrci genetických zásahů v přírodě účinky zvláštního druhu bakterie Bacillus thuringiensis, obsahující zvláštní protein, zabíjející hmyz. Geny této bílkoviny se vpravují zcela běžně do celé řady kulturních rostlin a nebezpeční hmyzí škůdci už po pouhém požití takto upravené rostliny zahynou. Nedávno ovšem bylo například v Brazílii zjištěno, že tyto geny se rozšířily i do divoce rostoucích plevelů a mohly by se přenést i na člověka. To by pak v první fázi znamenalo, že pokud by gen masově zmutoval a zakotvil v rostlinách, znamenalo by to téměř apokalypsu ve hmyzí říši. Hmyz by hromadně hynul po pozření jakékoliv rostlinné potravy.
Aby to všechno nebylo tak jednoduché, na některých plantážích bavlny se zjistilo, že byly používány příliš nízké koncentrace upravených herbicidů , které na larvy škodlivého hmyzu nepůsobily toxicky, jak se předpokládalo, ale larvy se namísto toho vůči Bacillus thuringensis staly odolné. Jak se tato odolná populace hmyzu bude v ekosystému dále projevovat, je stále doposud nezodpovězenou otázkou.
Ještě hrůznější vizi má Američan John. B. Fagan, profesor zabývající se molekulární biologií. Ten varuje před využíváním geneticky upravených virů, což by mohlo destabilizovat genomy a vytvořit rovněž nové viry a následně i choroby. Podle některých vědců by mohly takto upravené plodiny být smrtelně nebezpečné i pro člověka.
Geneticky modifikované organismy
Pod pojmem geneticky modifikované organismy rozumíme takové, jejichž genetický základ byl úmyslně pozměněn vnesením cizí genetické informace do hostitelského organismu, přičemž si geneticky modifikovaný organismus zachovává schopnost se dále reprodukovat. Odpůrci geneticky modifikovaných organismů jako jeden z důvodů proti jejich používání uvádějí nedostatečnou znalost problematiky. Chování geneticky modifikovaných organismů je totiž nepředvídatelné.
Také vložení genu do řetězce DNA není jednoduché a ještě složitější je vložit gen na správné místo, aby bylo docíleno požadované změny vlastností organismu. Dokonce i při úspěšně provedené genetické modifikaci zůstává možnost, že vlivem náhodných a nepředvídaných vlivů dojde ke ztrátě nebo změně provedené modifikace. Otázkou, na kterou také dodnes neznáme odpověď, zůstávají vztahy geneticky modifikovaných organismů k dalším složkám ekosystému. I když jsou agroekosystémy druhově velmi chudé, např. ve srovnání s přirozenými ekosystémy mokřadů nebo deštných pralesů, přesto dosud neznáme všechny interakce, které v nich probíhají a do nichž geneticky modifikované organismy vstupují. Tím méně je možné odhadnout, jak geneticky modifikované organismy zapůsobí na ostatní organismy ekosystému. V praxi se může stát, že se vlivem působení geneticky modifikovaných organismů přenese odolnost proti postřikům i na plevel a hmyz.
Jak to vidí zastánci?
V roce 1845 nastal hladomor v Irsku, kterému podlehlo během pěti let přes milion lidí a vyvolal masovou emigraci. Způsobila ho houba Phytophtora infestans, která zničila veškerou úrodu brambor. I dnes je hniloba způsobená touto houbou postrachem bramborářství.
Existují sice chemické fungicidy, ale vznikají rezistentní kmeny houby, takže v napadených oblastech se musí aplikovat postřik dvanáctkráte, v teplých oblastech (Mexiko) až pětadvacetkrát za sezónu. Přitom fungicidy jsou drahé a jedovaté.
To by se mělo změnit díky objevu genu, který činí brambory rezistentní proti fytoftoře. Na Wisconsinské universitě v USA se podařilo najít gen v planě rostoucích bramborech Solanum bulbocastanum. Jiming Jiang a John Helgeson vytvořili přenesením tohoto genu odrůdu brambor odolávající všem kmenům fytoftory, které měli k disposici.
Rajčata křížená s rybami
Toto je jedna ze zpráv, které dokumentují v praxi význam a nezbytnost genového inženýrství. Šlechtěním rostlin k větší odolnosti proti škůdcům, chorobám, pesticidům i vlivům počasí nabývá stále většího významu. Zejména v poslední době vlivem velkých klimatických změn dochází ke značnému poškozování kulturních porostů, které se bez genetických úprav neobejdou. Dnes potřebujeme měnit v rostlinách i poměry jednotlivých látek, z nichž jsou stavěny. Tedy z aminokyselin, cukrů, sušiny, bílkovin a vitamínů. Už je celkem jasné, že hranice teplého podnebí se posouvá stále více na sever a i v kulturních porostech plodin V Evropě budeme muset přikročit ke genetickým zásahům. Vědci musí hledat jak zvýšit odolnost našich plodin proti suchu, horku, ale i chladu, protože zimy budou v budoucnu paradoxně chladnější, než doposud.
Například v našich zeměpisných šířkách už se pěstují rajčata, která mají implantován gen mořských ryb platýzů, který jim pomáhá přežít v ledové vodě. Plody takto geneticky upravených rajčat snášejí mnohem lépe chladné počasí a dokonce i mráz a jsou tak mnohem lépe připraveny na nadcházející extrémy počasí. Stejných postupů se používá i například u kukuřice a dalších plodin. Rozluštěn byl například genetický kód rýže, což umožní pěstovat novou, lepší rýži, která je základní potravinou pro více než polovinu lidské populace. Také, brambory, slunečnice, sladká paprika a burské oříšky jsou hojně komerčně pěstovány. V USA a Kanadě, které nyní produkují 82% světové produkce geneticky modifikovaných (GM) potravin, je zaseto těmito odrůdami mezi třetinou a polovinou celé oseté plochy kukuřice, sóji, bavlny a oleje canoly. Odborníci odhadují, že do 10 let bude 90% amerických zemědělských produktů geneticky modifikovaných. Rozšíření ploch GM plodin se očekává zejména v Latinské Americe a Asii. Například Argentina má dnes jen 10% celkové oseté plochy GM plodin a Čína dokonce jen 1%.
Genoví inženýři v boji proti drogám
Australští genetici z Plant Industry v Canbeře vyšlechtili ve spolupráci s firmou Tasmanian Alkaloids odrůdu máku, která neprodukuje morfin a není tedy zneužitelná pro produkci drog. Nový mák nazvaný Norman neobsahuje morfin a kodein, zato produkuje surovinu využitelnou k výrobě nových léků proti malárii. V Tasmánii, která je producentem 40% světové sklizně máku, se Norman pěstuje na většině ploch. Nedávno stejný tým vědců
vypěstoval rostliny, které nejen neobsahují morfin , ale ani kodein. V důsledku zablokování genu v pletivech rostliny sice chybí morfin a kodein, ale za to se tam hromadí jiné látky. Ve významných množstvích se mezi nimi vyskytuje i izolovaná bílkovina retikulin, po kterém je mezi biochemiky a farmaceuty značná poptávka.
Objeveny biologické hodiny rostlin
Američtí a izraelští vědci objevili, že podobně jako živočichové, i rostliny mají své „hodiny“, běžící 24 hod denně. Ty řeknou rostlinám např., aby se připravily na sluneční svit, a pak na prudké slunce v poledne. Hodiny řídí enzym, který modifikuje protein D1. Ten je kriticky důležitý při fotosyntéze, procesu, kdy rostliny přijímají sluneční světlo a mění ho na energii a potravu. Když se D1 spojí s fosforem, vytváří modifikovaný protein v chloroplastu. Tento modifikovaný protein „řekne“ rostlinám, aby se připravily na změny. Hodiny například připraví rostlinu na čas silného slunečního svitu, a rostliny začnou produkovat flavonoidy – tedy jakýsi „krém proti slunečnímu svitu“. Rostliny nemohou „jít do stínu“, musí být na silné záření vybaveny. Vědci nyní hledají cesty, jak najít příslušné geny a využít jich při pěstování rostlin odolnějších proti slunečnímu svitu, případně jak by rostliny dosahovaly stejných výnosů při slabším záření.
Co je to genová banka (genobanka)?
Je to jakási „sběrna“ genetických materiálu (genů). Genetický materiál je uchováván ve formě celých rostlin, semen, sazenic nebo protoplastů, u živočichů se uchovávají dlouhodobě zmrazené spermie, vajíčka a embrya. Rostoucí význam získávají molekulárně biologické postupy: pomocí restrikčních enzymů je DNA rozdělena na krátké úseky. Tyto úseky jsou vpraveny do vektorů, tj. do plazmidů nebo bakteriofágů. Rozmnožením vektorů je možno získat prakticky neomezené množství této DNA.
