Hvad er genetisk modifikation?

Genetisk modifikation er processen med at ændre den organiske genetiske sammensætning. Dette er blevet gjort indirekte i tusinder af år ved kontrolleret eller selektiv opdræt af planter og dyr. Moderne bioteknologi har gjort det lettere og hurtigere at målrette et specifikt gen til mere præcis ændring af organismen gennem genteknologi.

Udtrykkene "modificeret" og "konstrueret" bruges ofte om hverandre i sammenhæng med mærkning af genetisk modificerede fødevarer eller "GMO"-fødevarer. Inden for bioteknologi står GMO for genetisk modificeret organisme, mens begrebet inden for fødevareindustrien udelukkende henviser til fødevarer, der er målrettet konstrueret og ikke selektivt opdrættede organismer. Dette uoverensstemmelse fører til forvirring blandt forbrugerne, og derfor foretrækker den amerikanske fødevare- og narkotikadministration (FDA) udtrykket genetisk konstrueret (GE) for mad.

En kort historie med genetisk modifikation

Genetisk modifikation går tilbage til gamle tider, da mennesker påvirkede genetik ved selektivt at avle organismer, ifølge en artikel af Gabriel Rangel, en folkesundhedsvidenskabsmand ved Harvard University. Når den gentages over flere generationer, fører denne proces til dramatiske ændringer i arten.

Hunde var sandsynligvis de første dyr, der blev målrettet genetisk modificeret, med begyndelsen på denne indsats, der går omkring 32.000 år tilbage, ifølge Rangel. Vilde ulve sluttede sig til vores jæger-samler-forfædre i Østasien, hvor hjørnetænderne blev tæmmet og opdrættet for at have øget føjelighed. I tusinder af år opdrættede mennesker hunde med forskellige ønsket personlighed og fysiske egenskaber, hvilket til sidst fører til den store variation af hunde, vi ser i dag.

Den tidligst kendte genetisk modificerede plante er hvede. Det antages, at denne værdifulde afgrøde har sin oprindelse i Mellemøsten og det nordlige Afrika i det område, der er kendt som den frugtbare halvmåne, ifølge en artikel i 2015, der blev offentliggjort i Journal of Traditional and Complementary Medicine. Gamle landmænd opdrætter selektivt hvedegræs, der begyndte omkring 9000 f.Kr. at skabe husdyrsorter med større korn og hårdere frø. I 8000 f.Kr. var dyrkningen af ​​tamhvede spredt over hele Europa og Asien. Den fortsatte selektive avl af hvede resulterede i de tusinder af sorter, der dyrkes i dag.

Majs har også oplevet nogle af de mest dramatiske genetiske ændringer i de sidste par tusinde år. Hovedafgrøderne stammede fra en plante kendt som teosinte, et vildt græs med små ører, der kun bar nogle få kerner. Med tiden avlede landmænd selektivt teosinte-græsserne for at skabe majs med store ører, der sprængede med kerner.

Ud over disse afgrøder har meget af de produkter, vi spiser i dag - inklusive bananer, æbler og tomater - gennemgået flere generationer af selektiv avl, ifølge Rangel.

Teknologien, der specifikt skærer og overfører et stykke rekombinant DNA (rDNA) fra en organisme til en anden blev udviklet i 1973 af henholdsvis Herbert Boyer og Stanley Cohen, forskere ved University of California, San Francisco og Stanford University. Parret overførte et stykke DNA fra en stamme af bakterier til en anden, hvilket muliggjorde antibiotikaresistens i de modificerede bakterier. Året efter introducerede to amerikanske molekylærbiologer, Beatrice Mintz og Rudolf Jaenisch, fremmed genetisk materiale i musembryoner i det første eksperiment for at genetisk modificere dyr ved hjælp af genteknikker.

Forskere modificerede også bakterier, der skulle bruges som medicin. I 1982 blev humant insulin syntetiseret fra genetisk konstrueret E coli bakterier, der bliver den første genetisk konstruerede humane medicin, der er godkendt af FDA, ifølge Rangel.

Genmodificeret mad

Der er fire primære metoder til genetisk modificering af afgrøder ifølge Ohio State University:

• Selektiv avl: To planter stammer introduceres og avles for at producere afkom med specifikke træk. Mellem 10.000 og 300.000 gener kan påvirkes. Dette er den ældste metode til genetisk modifikation og er typisk ikke inkluderet i GMO-fødevarekategorien.
• Mutagenese: Plantefrø udsættes målrettet for kemikalier eller stråling for at mutere organismerne. Afkom med de ønskede træk holdes og opdrættes yderligere. Mutagenese er heller ikke typisk inkluderet i GMO-fødevarekategorien.
• RNA-interferens: Individuelle uønskede gener i planter inaktiveres for at fjerne uønskede træk.
• Transgener: Et gen er taget fra en art og implanteret i en anden for at introducere et ønskeligt træk.

De sidste to nævnte metoder betragtes som typer af genteknologi. I dag har visse afgrøder gennemgået genteknologi for at forbedre afgrødeudbyttet, modstanden mod insektskader og immunitet mod plantesygdomme samt indføre øget ernæringsværdi, ifølge FDA. På markedet kaldes disse genetisk modificerede eller GMO-afgrøder.

"GMO-afgrøder leverede en masse løfter ved løsning af landbrugsspørgsmål," sagde Nitya Jacob, afgrødeforsker ved Oxford College of Emory University i Georgien.

Den første genetisk konstruerede afgrøde, der blev godkendt til dyrkning i USA, var Flavr Savr-tomaten i 1994. (For at blive dyrket i USA skal genetisk modificerede fødevarer accepteres af både Environmental Protection Agency (EPA) og FDA.) ny tomat havde en længere holdbarhed takket være deaktivering af genet, der får tomater til at begynde at blive klæbrige, så snart de er plukket. Tomaten blev også lovet at have forbedret smag, ifølge University of California Division of Agriculture and Natural Resources.

I dag er bomuld, majs og sojabønner de mest almindelige afgrøder, der dyrkes i USA. Næsten 93 procent af sojabønner og 88 procent af majsafgrøder er genetisk modificeret, ifølge FDA. Mange GMO-afgrøder, såsom modificeret bomuld, er konstrueret til at være modstandsdygtige over for insekter, hvilket markant reducerer behovet for pesticider, der kan forurene grundvand og det omgivende miljø, ifølge det amerikanske landbrugsministerium (USDA).

I de senere år er den udbredte dyrkning af GMO-afgrøder blevet stadig mere kontroversiel.

"En bekymring er GMO's indvirkning på miljøet," sagde Jacob. "For eksempel kan pollen fra GMO-afgrøder flyde til marker med ikke-GMO-afgrøder såvel som til ukrudtsbestande, hvilket kan føre til, at ikke-GMO'er får GMO-egenskaber på grund af krydsbestøvning."

En håndfuld store bioteknologiselskaber har monopoliseret GMO-afgrødesektoren, sagde Jacob, hvilket gør det vanskeligt for individuelle, småskalige landmænd at tjene til livets ophold. Selvom nogle landmænd muligvis bliver drevet ud af erhvervslivet, kan de, der arbejder med biotekvirksomhederne høste de økonomiske fordele ved øget afgrøder og reducere pesticidomkostninger, har USDA sagt.

Mærkning af GMO-fødevarer er vigtigt for et flertal af mennesker i USA, ifølge meningsmålinger foretaget af Consumer Reports, The New York Times og The Mellman Group. Folk er stærkt for GMO-mærkning og mener, at forbrugerne skal være i stand til at beslutte, om de ønsker at købe genetisk modificerede fødevarer.

Imidlertid sagde Jacob, at der ikke er nogen klar videnskabelig dokumentation for, at GMO'er er farlige for menneskers sundhed.

Genetisk modificerende dyr og mennesker

I dag opdrættes husdyr ofte selektivt for at forbedre væksthastighed og muskelmasse og fremme sygdomsresistens. For eksempel er visse linjer med høns, der er opdrættet til kød, blevet avlet til at vokse 300 procent hurtigere i dag end de gjorde i 1960'erne, ifølge en artikel fra 2010, der blev offentliggjort i Journal of Anatomy. I øjeblikket er ingen animalske produkter på markedet i USA, herunder kylling eller oksekød, genetisk konstrueret, og derfor er ingen klassificeret som GMO- eller GE-fødevarer.

I de seneste adskillige årtier har forskere genetisk modificeret lab-dyr for at bestemme måder, bioteknologien en dag kunne hjælpe med at behandle menneskelig sygdom og reparere vævsskader hos mennesker, ifølge National Human Genome Research Institute. En af de nyeste former for denne teknologi kaldes CRISPR (udtales "crisper").

Teknologien er baseret på det bakterielle immunsystem til at bruge CRISPR-regioner og Cas9-enzymer til at inaktivere fremmed DNA, der kommer ind i en bakteriecelle. Den samme teknik gør det muligt for forskere at målrette mod et specifikt gen eller en gruppe gener til modificering, sagde Gretchen Edwalds-Gilbert, lektor i biologi ved Scripps College i Californien.

Forskere bruger CRISPR-teknologi til at søge efter helbredelse mod kræft og til at finde og redigere enkeltdele af DNA, der kan føre til fremtidige sygdomme hos et individ. Stamcelleterapi kan også gøre brug af genteknologi i regenereringen af ​​beskadiget væv, f.eks. Fra et slagtilfælde eller et hjerteanfald, sagde Edwalds-Gilbert.

I en meget kontroversiel undersøgelse hævder mindst en forsker at have testet CRISPR-teknologien på humane embryoner med det mål at eliminere potentialet for visse sygdomme. Denne videnskabsmand har været udsat for hård kontrol og blev anbragt under husarrest i deres hjemland Kina i nogen tid.

Det moralske dilemma

Teknologien er muligvis tilgængelig, men skal forskere gennemføre genetiske modifikationsundersøgelser hos mennesker? Det afhænger, sagde Rivka Weinberg, professor i filosofi ved Scripps College.

"Når det kommer til noget som en [ny] teknologi, skal du tænke over hensigten og forskellige anvendelser af den," sagde Weinberg.

Størstedelen af ​​medicinske forsøg med behandlinger, der gør brug af genteknologi, udføres på samtykkende patienter. Genetik på et foster er imidlertid en anden historie.

"Eksperimentering med mennesker uden deres samtykke er i sagens natur problematisk," sagde Weinberg. "Der er ikke kun risici, men også] risikoen er ikke kortlagt. Vi ved ikke engang, hvad vi risikerer."

Hvis den næste generations teknologi var tilgængelig og viste sig at være sikker, ville indvendingerne mod at teste den hos mennesker være minimale, sagde Weinberg. Men det er ikke tilfældet.

"Det store problem med alle disse eksperimentelle teknologier er, at de er eksperimentelle," sagde Weinberg. "En af hovedårsagerne til, at folk blev så forfærdet af den kinesiske videnskabsmand, der brugte CRISPR-teknologi på embryoner, er fordi det er et så tidligt stadium af eksperimentering. Det er ikke genteknologi. Du eksperimenterer bare med dem."

Langt de fleste af tilhængerne til genteknologi er klar over, at teknologien endnu ikke er klar til at blive testet på mennesker, og oplyser, at processen vil blive brugt for godt. Målet med genetisk modifikation, sagde Jacob, "har altid været at tackle problemer, der i øjeblikket står overfor det menneskelige samfund."

Yderligere læsning:

• Læs svar på Verdenssundhedsorganisationens ofte stillede spørgsmål om GMO-fødevarer.
• Se "Hvordan man laver en GMO" af Chelsea Powell, på Harvard Universitets kandidatstuderblog.
• Læs mere om human genetisk modifikation fra Center for Genetik og Samfund.