Klimat naszej planety się zmienia i to raczej nie na lepsze. Liczba ludności rośnie i nic – poza jakąś wielką tragedią – nie odwróci tego trendu, dzięki któremu Ziemię wkrótce będzie zamieszkiwać dziewięć miliardów osób. Jak je wyżywić, skoro nie można zwiększać powierzchni gruntów rolnych bez niszczenia kluczowej dla naszego przetrwania przyrody? Już dziś uprawy atakuje coraz więcej szkodników i chorób. Rolnictwo w globalnej skali balansuje na krawędzi katastrofy, której skutki trudno dziś sobie wyobrazić.

Rozwiązanie jest jedno – nowe, bardziej wydajne i odporniejsze odmiany roślin uprawnych. A stworzyć je możemy wyłącznie przy pomocy najnowszych technologii. „Biotechnologia klasyczna ma ograniczenia, jej metody są czasochłonne i pewnych rzeczy nie da się z ich użyciem osiągnąć” – mówi dr hab. Wojciech Pląder, profesor Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, który kieruje międzywydziałowym studium biotechnologii. Klasyka w tym przypadku to metody stosowane przez ludzi od kilkunastu tysięcy lat, czyli od udomowienia pierwszych roślin i zwierząt – ich krzyżowanie, a następnie selekcjonowanie najbardziej „użytecznych” wariantów. Praktycznie wszystkie rośliny i zwierzęta użytkowe, z jakimi spotykamy się na co dzień, zostały stworzone na tej drodze – są więc organizmami modyfikowanymi genetycznie, choć nazwa ta i związany z nią skrót GMO (od angielskiego genetically modified organisms) przylgnął do nowych technologii, które pozwalają na bardziej precyzyjną i skuteczną ingerencję w DNA żywego stworzenia. Dla naukowców to po prostu kolejny etap na drodze, którą ludzkość podąża od zarania cywilizacji.

STRZAŁ W KOMÓRKĘ


O ile krzyżowanie w klasycznej biotechnologii polega na połączeniu całych genomów, to w GMO z użyciem metod inżynierii genetycznej do DNA jednego organizmu (biorcy) zostaje wprowadzony pojedynczy gen lub określona grupa genów z drugiego (dawcy). Ten tzw. transgen może pochodzić z dowolnego organizmu – bakterii, rośliny, zwierzęcia, nawet człowieka. Takie genetyczne modyfikacje stały się możliwe po odkryciu w 1970 r. tzw. enzymów restrykcyjnych, które przecinają nić DNA w określonym miejscu. Dzięki nim można zastosować operację typu „kopiuj i wklej” na materiale genetycznym.

„Początkowo robiono to przy użyciu bakterii, np. Agrobacterium tumefacies. Bakterie oprócz genomu chromosomalnego mają również tzw. plazmid, czyli małą, kolistą cząsteczkę DNA. Do niej można dołączyć transgen. Plazmidy potrafią przeniknąć do komórek innych bakterii, dlatego stanowią dobry nośnik, tzw. wektor, dla informacji genetycznej” – tłumaczy prof. Pląder. Dziś znane są już alternatywne metody, w których nie trzeba stosować jako nośnika dodatkowego fragmentu DNA. Należą do nich tzw. strzelba genowa (wstrzeliwanie fragmentów DNA do komórek z użyciem metalowych mikronabojów), mikroinjekcja (wstrzykiwanie wybranego genu do komórki) czy elektroporacja (stosowanie impulsów elektrycznych w celu wytworzenia „dziurek” w błonie komórkowej, przez które fragmenty DNA przedostają się do komórki).

Problem w tym, że w każdej z tych metod „obce” geny trafiają do genomów niewielkiej części komórek poddawanych manipulacji. W najlepszym przypadku – czyli u rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana), rośliny modelowej dla inżynierów genetycznych – odsetek ten sięga raptem 0,5 proc. Do identyfikacji zmienionych komórek służą geny markerowe, towarzyszące „właściwemu” transgenowi. W roli markerów najczęściej używano genów kodujących oporność na antybiotyki (głównie na kanamycynę i ampicylinę). Selekcja była prosta – po przeprowadzeniu modyfikacji komórki traktowano antybiotykiem i przeżywały jedynie te, które zawierały „nowe” geny.

DNA NIE SKACZE NA NAS