Люди на протяжении многих веков изменяли геномы растений и животных, используя традиционные методы селекции. Искусственный отбор определенных желаемых черт привел к выведению множества различных организмов от сахарной кукурузы до лысых кошек. Но этот искусственный отбор, в котором отобранные организмы, обладающие определенными чертами (свойствами) давали последующие поколения, был ограничен естественными изменениями.

За последние десятилетия достижения в области генной инженерии были изучены и стали подвластны генетические изменения, вводимые в организм. Сегодня, мы можем включить новые гены от одной разновидности в абсолютно несвязанную разновидность посредством генной инженерии, тем самым, оптимизируя сельскохозяйственную деятельность или облегчая производство ценных фармацевтических веществ. Хлебные злаки, сельскохозяйственные животные, и почвенные бактерии — некоторые из наиболее известных примеров организмов, которые подверглись генной инженерии.

На данный момент все ГМО можно разделить на три основные группы организмов:
1. Генетически модифицированные растения (ГМР);
2. Генетически модифицированные животные (ГМЖ);
3. Генетически модифицированные микроорганизмы (ГММ).

Генетически модифицированные растения
Это наиболее крупная группа по своему разнообразию и использованию. В первую очередь стоит вспомнить, что ГМО создавались для решения проблемы с голодом во всем мире в условиях быстрорастущего населения планеты и голодающих в Африке и Азии. Поэтому большинство усилий биотехнологов были направлены на создание растений, способных расти практически в любых климатических зонах (в мерзлой земле, солончаке, степи, и даже в пустыне), которые бы дольше хранились (выгодно для транспортировки и длительном хранении на складах), были устойчивы к насекомым-вредителям (извечная проблема аграриев), устойчивы к гербицидам и пестицидам (очередная мечта, теперь уже химических компаний, хотя говорят что фермеров), обладали бы лучшими вкусовыми качествами и питательными веществами (привить вкусовые и питательные качества несвойственные определенным растениям). Ну и небольшое направление было отдано медикам, которые путем генетической модификации изменяли некоторые свойства растений, после чего это растение становились источником для различных лекарственных препаратов.

Что из этого получилось и какими достижениями может похвастаться биотехнологическая промышленность, вы можете узнать на нашем сайте.

Генетически модифицированные животные
Конечно же, уже существуют представители этой группы, но они не так массово распространены, как предыдущая группа. В первую очередь хочется отметить модифицированных мышей, которые были созданы учеными для проведения тестирования различных препаратов, растений, для изучения их побочных воздействий. Это было осуществлено благодаря различным «отключениям» определенных генов.

На данный момент уже созданы: модифицированные коровы, способные давать человеческое молоко; модифицированный лосось способный расти быстрее и быть крупнее, чем их природные сородичи; модифицированные свиньи, навоз которых практически не наносит вред почве; модифицированные мухи и модифицированные комары не способные давать потомство и т.д. Ну и не забываем об яркоокрашенных аквариумных рыбках и тех, которые святятся в темноте.

Генетически модифицированные микроорганизмы
Это малочисленная группа, в основном представители этой группы создавались в интересах медицины. Об этих представителях очень мало что известно, поскольку не все фармацевтические компании хотят делиться информацией о том, как создавались их лекарственные препараты и лекарства.

Создавались микроорганизмы и для других целей, например для улучшения процесса фотографирования, лучшей засветки и контрастности.

II. Классификация ГМО
Мы приводим свою классификацию, поскольку мы так и не увидели ее на других источниках, что очень забавно. Классифицировать эти организмы можно по многим параметрам, в частности по областям применения, массовости использования, эффективности использования (получилось бы наверное интересно), доходности и т.д. Мы же их разделим по преобладающей модификации, которая присутствует в том или ином организме.

1. Устойчивые к насекомым
Устойчивость к насекомых является весьма желаемой чертой для сельского хозяйства. Вредители наносят вред культурам, что приводит к снижению урожайности и увеличению стоимости производства. Пестициды широко используются для защиты растений, уничтожения насекомых. В то время как пестициды могут быть очень эффективны, некоторые из них могут быть токсичными для других видов насекомых не являющимися вредителями и других животных, включая человека.

Производство, транспортировка и затраты на применение пестицидов вносит значительный вклад в стоимость продукции. Чтобы уменьшить или устранить необходимость применения пестицидов, некоторые растения были генетически изменены для производства белков, которые избирательно вредят насекомым-вредителям. В качестве примера можно привести Bt-растения, которые содержат ген бактерий Bacillus Thuringiensis, что приводит к формированию белка, который избирательно уничтожает гусениц.

2. Устойчивые к действию гербицидов
Гербициды — химические вещества, уничтожающие сорняки, которые конкурируют с сельскохозяйственными культурами при отвоевании воды, солнца, пространства и питательных веществ. Если их не контролировать, сорняки могут значительно снизить урожайность сельскохозяйственных культур. Гербициды должны уничтожать сорняки, но не наносить никакого воздействия урожаю или другим организмам. Они также должны быть дешевле в производстве, чтобы быть экономичными.

Поскольку множество сорняков имеют много общих биологических процессов с сельскохозяйственными культурами, это может затруднить поиск гербицида, который обладал всеми этими характеристиками. Чтобы помочь с этой проблемой, использовалась генная инженерия для успешного выращивания конкретного сорта сельскохозяйственной культуры, устойчивой к конкретным гербицидам. В качестве примера можно привести культуру, как «Roundup Ready». В культуре Roundup Ready есть ген, который позволяет ей расти в условиях применения гербицида Roundup.

3. С улучшенными питательными свойствами
Люди не способны производить некоторые витамины, которые необходимы для метаболических процессов. Эти витамины должны входить в рацион. Фрукты и листовые овощи, которые часто содержат многие из этих витаминов часто трудно вырастить и, следовательно, являются более дорогими. Основные зерновые культуры, такие как рис, который употребляет значительная часть населения Земли, не содержит некоторые из этих ключевых витаминов. Недостаток этих витаминов в рационе предопределен в основном зерном, которое вызывает серьезные болезни и инвалидность. Чтобы исправить это, генная инженерия улучшила питательную ценность зерна.

Хорошим примером может послужить золотой рис. Некоторые гены внедренные в золотой рис, вызывают значительное накопление витамина А, придавая зерну желтый (золотистый) внешний вид. В то время как в настоящее время он так и не получил широкое применение, у золотого риса есть потенциал по снижению заболеваний, вызванных дефицитом витамина А, который является серьезной проблемой для людей, которые зависимы от риса.

Также есть томаты с улучшенными вкусовыми качествами, например сладкий помидор, который практически невозможно встретить в природе, ну и конечно модифицированный фиолетовый помидор (хотя существуют фиолетовые помидоры полученные при помощи традиционной селекции) с повышенным содержанием антиоксидантов, который по заявлением его создателей способен защитить от рака.

4. Устойчивые к болезням
Растения сталкиваются с заболеваниями так же, как и животные. Эти заболевания часто трудно контролировать и снижать их ощутимый ущерб, наносимый сельскохозяйственным культурам. Современные сельскохозяйственные системы, которые связаны с очень большими полями и низким генетическим разнообразием сельскохозяйственных культур могут быть особенно уязвимы. Традиционные подходы разведения могут быть использованы для включения в сельскохозяйственные культуры генов устойчивости к болезням. Тем не менее, традиционное выведение может занять несколько лет при производстве устойчивых и жизнеспособных растений в сельском хозяйстве. Использование генной инженерии позволяет делать прямую вставку генов устойчивости к заболеваниям, что ускоряет производство устойчивых растений. Примером может послужить модифицированная маниока, модифицированная папайя.

5. С улучшенными послеуборочными характеристиками
Хранение и транспортировка являются основными проблемами для некоторых видов сельскохозяйственных культур. Некоторые культуры необходимо транспортировать далеко от того, где они произрастают или хранить в течение длительного времени, чтобы обеспечить поставку в течении всего года. Культуры, которые легко повреждаются или быстро созревают (следовательно, дорогие) тяжело хранить и транспортировать. Охлаждение, тщательная процедура обработки и (или) использование химических веществ иногда замедляет созревание и защищает продукты при хранении и транспортировке. Это увеличивает экономические и экологические затраты на производство продуктов питания и оказывает существенное влияние на цену, доступность и качество продукции. Созревание, твердость, трескание, время хранения и размер — все это подлежит биологическому контролю. Генная инженерия предлагает инструмент, который поможет понять эти процессы и изменить существующие культуры с целью повышения послеуборочных характеристик плодов. Томат Flavr Savr, арктические яблоки и картофель «Innate» – реальные примеры, в которых ферменты, участвующие в созревании и хранении, соответственно, были изменены при создании фруктов с более желаемыми характеристиками.

6. Устойчивые к климатическим и погодным условиям
Как правило это модифицированные культуры, способные выживать в засушливых районах, солончаках, в районах с обильными осадками и низкой температурой (морозоустойчивые культуры). Именно выращивание подобных культур может помочь местному населению расширить ассортимент продуктов питания а следовательно повысить шансы на выживание, укрепление иммунитета.

7. Лекарственные
Лекарства и вакцины, создаваемые при помощи ГМО — это инсулин, гормоны щитовидной железы и вакцины против гепатита В, синдрома Мальчика в пузыре (по данным Университета Калифорнии в Сан-Диего). Это делает проще и дешевле в производстве этих препаратов, следовательно и более доступными. Инсулин является одним из наиболее старых примеров ГМО продуктов.

8. Пищевые добавки
Многие пищевые добавки также создаются с помощью ГМО. Некоторые из наиболее широко известных примеров — аспартам и дрожжи. Однако многие другие виды добавок могут содержать ингредиенты, полученные с использованием ГМО.

9. Модифицированные животные и люди
Это как домашние животные, так и животные употребляемые в пищу (сельскохозяйственные) с улучшенными визуальными характеристиками (цвет шерсти, чешуи, светящиеся в темноте животные) и вкусовыми, питательными свойствами (животные больших размеров, содержащие больше питательных веществ) соответственно. Но также уже созданы животные (описано выше), которые помогают решить ряд экологических и инфекционных проблем. Не стоит забывать и о животных, созданных специально для проведения лабораторных опытов, этим животным специально приданы определенные «отклонения», чтобы можно было более качественно проводить научные исследования, исключив часть вероятностных событий.

Что касается человека, уже созданы первые модифицированные люди и в 2015 году они уже закончат общеобразовательную школу. Великобритания официально стала первой страной, которая узаконила технологию изменения зародышевой линии человека (у ребенка присутствуют гены от трех родителей: двух женщин и одного мужчины). На данный момент эта одна из самых обсуждаемых тем в научном мире, которая открывает ворота для создания так называемых дизайнерских детей.

Пункты 1-6 относятся к ГМР, 7-8 — ГММ, 9 — ГМЖ.

Фото. Примеры используемых ГМО

Рекомендуемые статьи:

44 причины, чтобы запретить или ввести маркировку генетически

Неужели есть плюсы у ГМО?

Синтетическая биология и синтетически модифицированные организмы

Статья Дженнифер Кан в New York Times о