GENETYCZNIE MODYFIKOWANE ORGANIZMY
(GMO)  SZANSA CZY ZAGROŻENIE
Częstochowa 2006r.
Wszyscy hodowcy bawią się w Boga& .pozostaje tylko kwestia& .. jakimi metodami.
1
Jerzy Paleolog
Katedra Biologicznych Podstaw Produkcji Zwierzęcej,
Akademia Rolnicza w Lublinie
Genetycznie modyfikowane organizmy (GMO) - szansa czy zagrożenie?
Poproszono mnie przygotowanie referatu pod takim właśnie tytułem. Sądzę jednak, że
postawione pytanie powinno brzmieć: czy szanse jakie stwarzają GMO są warte ryzyka jakie może
wynikać z ich wprowadzenia? Oczywiście na dzień dzisiejszy łatwiej zdefiniować szanse niż
ryzyko, gdyż zagrożenia często bywają przesunięte w czasie i na początku wcale ich nie widać. Z
drugiej strony bez podejmowania ryzyka nie wyruszyli by w podróż pierwsi odkrywcy, nie
wystartowały samoloty, nie ruszyły samochody, nie zbudowano by mostów, nie stworzono
współczesnej medycyny, nie dokonywano operacji na giełdzie. Rudyard Kipling napisał, że
 największym ryzykiem jest nie ryzykować . To co doprowadziło naszą cywilizację do punktu, w
którym jest dzisiaj, to właśnie skłonność do podejmowania ryzyka, z tym, że we współczesnym
świecie ryzyko musi być kontrolowane. Kapitan ratując załogę statku czy samolotu, albo dowódca
strażaków prowadzących akcję ratunkową, winni podejmować tak zwane uzasadnione ryzyko, a nie
podejmowanie go jest  błędem w sztuce . Natomiast ustalenie granicy pomiędzy uzasadnionym
ryzykiem a zwykłą głupotą i niepotrzebnym narażaniem ludzi jest niezwykle trudne, wymaga
rozległej wiedzy i praktyki. Tak samo trudne, lub może nawet w świetle naszej obecnej wiedzy
prawie niemożliwe, jest ustalenie czy warto zaryzykować wprowadzając GMO, czy też na tym
etapie lepiej z ich zrezygnować. Na początek należy jednak wyjaśnić czym naprawdę są GMO.
Informacja dotycząca budowy, składu chemicznego, odporności, metabolizmu i funkcjonowania
organizmu zawarta jest w wielu genach. Wszystkie geny, będące  pojedynczymi cegiełkami tej
informacji, stanowią genom. Informacja ta jest zapisana na długiej nici zbudowanej z substancji
zwanej DNA (czasem RNA). Można to porównać do sznura korali, na którym każdy paciorek to
jeden gen. Organizm genetycznie zmodyfikowany (GMO) to organizm, w którym ta informacja
została zmieniona w sposób nie mający miejsca w naturze. Posługując się enzymami selektywnie
przecinającymi DNA genetycy opracowali sposoby wycinania genów z jednych organizmów i
przenoszenia ich do drugich (zamiana paciorków pomiędzy sznurami). Aby przenieść gen z
organizmu do organizmu (po jego wycięciu) potrzebne jest narzędzie transportu, tak zwany wektor.
Najczęściej używanymi wektorami są retrowirusy lub plazmidy bakteryjne, gdyż posiadają one
naturalną zdolność wnikania do komórek obcego organizmu i wszczepiania tam swych genów.
Wystarczy takiemu wirusowi wstawić wycięty gen, a on infekując komórki biorcy wszczepi go do
jego genomu, - co oczywiście w praktyce nie jest takie proste. Prowadzi się także, w dość
skomplikowanych warunkach technologicznych, transplantacje jąder komórkowych i wiele innych
technik.
Istnieją trzy różne grupy GMO, a w obrębie każdej z nich szanse i zagrożenia związane z ich
wprowadzeniem kształtują się inaczej.
Do organizmów tej grupy nie wprowadzono obcych genów, a jedynie zmniejszono lub
1.
zwiększono aktywność ich własnych genów. Na przykład u genetycznie modyfikowanych
pomidorów zmniejszono aktywność genu odpowiadającego za ich dojrzewanie. Takie pomidory
2
dojrzewają wolniej, wolniej miękną i zawierają mniej wody. Dlatego lepiej znoszą transport i
zachowują jędrność ponad miesiąc.
2. Do organizmów tej grupy wprowadzono dodatkowe kopie ich własnych genów. Geny mogą
występować w jednej lub kilku kopiach. Często im więcej jest kopii danego genu tym proces
warunkowany przez ten gen (np. tempo wzrostu) jest intensywniejszy. Zatem aby
zintensyfikować dany proces można do organizmu wprowadzić dodatkowo jego własny gen.
A
osoś, z dodatkowymi genami odpowiedzialnymi za produkcję hormonu wzrostu, znacznie
szybciej rośnie, jest większy i zużywa mniej pokarmu na kilogram masy ciała. W tym przypadku
zmiana informacji genetycznej ma charakter ilościowy a obce geny nie są wprowadzane.
Do organizmu "macierzystego" wprowadzamy gen pochodzący z innego gatunku. tworząc
3.
organizmy zwane transgenicznymi, czyli takie jakich nie było dotąd w naturze. Możliwości jest
wiele gdyż można łączyć geny roślin, zwierząt i człowieka. W tej chwili najwięcej stworzono
roślin transgenicznych (z obcymi genami). Na przykład, we wprowadzeniu genów pająka do
bawełny upatruje się szansy na otrzymanie o wiele mocniejszych i elastyczniejszych włókien.
Dyskutujemy na temat zagrożeń płynących z tytułu GMO, lecząc rozliczne choroby cywilizacyjne
substancjami przez nie wytworzonymi lub po prostu jedząc chleb wyprodukowany przy pomocy
genetycznie modyfikowanych drożdży. Czego oczy nie widzą, sercu nie szkoda? Czy chcielibyśmy
mieć pszczoły oporne na warrozę? Być może przez transfer kilku genów udało by się to uzyskać.
Ale może wtedy nikt nie chciałby miodu od naszych genetycznie modyfikowanych pszczół. Jak
widać zagadnienie jest trudne, bo zawsze jakaś grupa ludzi, która, czy to z palącej potrzeby, czy z
chęci zysku, zdecyduje się prowadzić daną działalność, w tym także produkować GMO. GMO to
szeroko stosowana dziś grupa organizmów, do których należą bakterie, drożdże, rośliny i zwierzęta
wyższe. Wśród pszczelarzy najwięcej emocji budzą genetycznie modyfikowane rośliny (GMR) i ich
wpływ na pszczoły, choć jak widać jest to tylko cząstka większego problemu. Zatem spojrzyjmy na
te rośliny w świetle szans jakie dają i zagrożeń jakie mogą sprowadzić.
Szanse i nowe możliwości związane z GMR są następujące:
Dzięki GMR można rozszerzyć zasięg uprawy danej rośliny. Ziemniak z genem flądry z dalekiej
północy jest oporny na mróz. Pomidory z genami antyapoptycznymi pewnego bezkręgowca, jak i
człowieka, owocowały w temperaturze już +8Co prezentując zwiększoną oporność na zimno i
niektóre wirusy. Takie rośliny można by uprawiać w regionach dotąd dla nich niedostępnych.
Można otrzymać rośliny oporne na choroby, szkodniki i herbicydy. Przez wprowadzenie genów
wirusowych do niektórych roślin uodporniano np. kalafiory na wirusa mozaiki kalafiora, tytoń na
wirusa mozaiki tytoniowej, a do ogórki, na wirusa mozaiki ogórka. Ziemniaki z genem
południowoamerykańskich żab, mających w skórze antybiotyk, produkują ten antybiotyk i są
odporne na wiele chorób, w tym różową zgniliznę. Oczekuje się, że zastosowanie wyżej opisanych
GMR obniży ilość stosowanych chemicznych środków ochrony roślin oraz umożliwi uprawę w
bardzo trudnych warunkach, np. suszy lub mrozu. Poprzez zwielokrotnienie jednego z jego
własnych genów, otrzymano dopuszczony na rynek UE rzepak GT73, który jest oporny na działanie
herbicydu RoundUp. Pozwala to na zwalczanie chwastów bez ryzyka zniszczenia rzepaku. Rośliny
oporne na żerujące owady (szkodniki) uzyskano przez wprowadzenie do ich genomu genu
powszechnie występującej w glebie bakterii Bacillus thuringiensis kodującego białko toksyczne dla
owadów (kryształy białkowe Cry). Komórki GMR zawierające białka  Cry powodują śmierć
zjadającego je owada. Wszystkie GMR z modyfikacją tego typu określamy mianem roślin z  Bt-
toksyną .
Można otrzymać rośliny o wyższej wartości odżywczej czyli o poprawionej jakości ważnych
gospodarczo cech. Nowa odmiana genetycznie zmodyfikowanego ryżu zawiera ponad 20 razy
3
więcej prowitaminy  A niż ryż nie modyfikowany. Do ryżu tego wprowadzono gen syntezy
fitoenu z kukurydzy i syntezy karotenu z jednej z bakterii glebowych. Na terenach gdzie ludzie
cierpią na choroby skóry i wzroku spowodowane niedoborem witaminy  A , taki zmodyfikowany
ryż jest dużą szansą. Genetycznie zmodyfikowane sorgo ma zawierać więcej prowitaminy A i E,
więcej aminokwasów oraz cynku i żelaza zmniejszając skutki niedożywienia w krajach
afrykańskich. Planuje się stworzenie GMO o poprawionym składzie węglowodanów, witamin,
tłuszczu i kwasów tłuszczowych.
Zagrożenia związane z wprowadzeniem GMR są następujące:
Na wstępie napisałem, że  Wszyscy hodowcy bawią się w Boga& .pozostaje tylko kwestia& .. jakimi
metodami . Pies jamnik w stosunku do swych przodków jest wysoce genetycznie zmodyfikowanym
organizmem. Tak samo zboża w stosunku do traw, od których się wywodzą. Dlaczego się ich nie
boimy. W procesie hodowli, (krzyżowanie, selekcja) zmieniamy genomy organizmów, ale trwa to
kilkadziesiąt pokoleń, odbywając się ewolucyjnie. Stworzenie dobrej kombinacji genów w roślinie
metodami tradycyjnymi to długotrwały i trudny proces. Ale jest czas by obserwować skutki
uboczne, a nieudane  produkty są eliminowane przez człowieka, czy środowisko. W przypadku
GMO zmiany zachodzą w ciągu jednego pokolenia (rewolucyjnie) i często brak czasu na korektę
błędów. To stwarza dodatkowe ryzyko. Ponadto w przypadku pracy hodowlanej prowadzonej
metodami naturalnymi istnieją bariery rozrodcze. Nie można krzyżować np. roślin ze zwierzętami,
co możliwe jest w przypadku GMO. Dlatego  zabawa w Boga w przypadku GMO daje większe
możliwości lecz jest bardziej ryzykowna i nieprzewidywalna co do skutków.
Mówiąc o zagrożeniach z tytułu GMR należy zapytać kogo one dotyczą, pszczół, człowieka czy
całego ekosystemu. Jak pokażę, ryzyko dla samych pszczół nie jest w świetle obecnych badań zbyt
wielkie. Ryzykownym dla ekosystemu i przyrody jest natomiast sąsiedztwo pszczół i GMR. Jest tak
z powodu dużej roli pszczół jako zapylaczek w zapylaniu krzyżowym w skali całego agrosystemu.
Badania prowadzone w Szkocji wykazały, że pszczoły przenoszą pyłek pomiędzy różnymi polami,
obsianymi różnymi odmianami i prowadzą do krzyżowego zapylenia u rzepaku. Pyłek jest
przenoszony na znaczne odległości i dochodzi do mieszania genów na danym terenie. Tym
sposobem pyłek GMR może być przenoszony na odmiany tradycyjne, a odmiany GMR mogą się
krzyżować. Może to prowadzić do niekontrolowanego rozprzestrzeniania się genów GMR. Wiele
chwastów może krzyżować się z roślinami uprawnymi. Zatem, ryzyko transferu genów (np.
oporności na herbicydy czy choroby wirusowe) z GMR do chwastów musi być brane pod uwagę.
Może to skutkować wytworzeniem super-chwastów oraz zakłóceniem bioróżnorodności. Rzepak,
kukurydza, buraki i inne GMR z genetyczną opornością na herbicydy zostały jako pierwsze
wprowadzone na dużą skalę w Anglii. Tam też prowadzono najwięcej badań. Zastanawiano się
jakie muszą być odległości pomiędzy plantacjami GMR i plantacjami tradycyjnymi oraz jakie
należy wprowadzić pasy bezpieczeństwa by uniknąć transferu pyłku. Badania prowadzono przez
cztery lata w 200 lokalizacjach. Jak dotąd nie uzyskano jednoznacznej odpowiedzi. Z kolei w
Niemczech sprawdzano czy pasy roślin pułapkowych wstrzymają transfer pyłku z transgenicznego
rzepaku z toksyną-Bt lub odpornego na herbicydy. Użyto pszczół miodnych, trzmieli i murarki
ogrodowej. Zastosowano pasy ochronne z tradycyjnych odmian rzepaku wokół odmian
transgenicznych. Wynik był pesymistyczny, gdyż pasy ochronne o szerokości nawet 100 metrów nie
chroniły przed rozprzestrzenianiem pyłku z genami modyfikowanymi. Natomiast w przypadku
badań angielskich nieoczekiwanie zaobserwowano, że wprowadzenie GMR powoduje zmiany w
populacjach chwastów, obniżając bioróżnorodność i kwiecistość terenu. Był to nieprzewidziany
efekt uboczny nie związany z modyfikacjami genetycznymi. W założeniach swych twórców, GMR
miały obniżyć stosowanie herbicydów. Jednak w przypadku GMR opornych na herbicydy zaczęto
stosować ich więcej, gdyż znikły obawy o zniszczenie uprawianych roślin. Używanie herbicydów
na większą skalę, zmniejszyło populację pszczół (szczególnie dzikich i motyli) odwiedzających
niektóre odmiany. Okazało się, że GMR z opornością na herbicydy, poważnie zakłócają transport
4
pyłku i pracę zapylaczy w terenie, gdyż prowadzą do ubytku chwastów. Efektem ubocznym było
znaczne zmniejszenie bioróżnorodności roślin i owadów w agrocenozie. Na dzień dzisiejszy nasza
wiedza jest zbyt mała by zbadać, jak i czy GMR zmieniają środowisko glebowe w strefie obok
korzeni. Należy zapytać, czy wyprodukowanie GMR opornych na szkodniki, np. tych z Bt-toksyną
nie spowoduje wytworzenia szkodników opornych na tę toksynę, czyli, czy nie jest to droga do
nikąd. GMR z BT-toksyną stosuje się od 9 lat i takiego zjawiska nie stwierdzono. Badania
laboratoryjne i szklarniowe wykazały jednak, że szkodniki mogą uzyskać oporność na genetycznie
modyfikowane rośliny, jeżeli uprawy, zawierające jeden i dwa różne geny Bt-toksyny znajdują się w
sąsiedztwie.
Warto zapytać jak GMR zagrażają samym pszczołom. W świetle obecnych badań wydaje się, że
zagrożenie nie jest zbyt wielkie. Choroby, pasożyty i zatrucia środkami ochrony roślin stwarzają
zagrożenia bardziej realne. W badaniach prowadzonych w Nowej Zelandii nie wykazano
jednoznacznie szkodliwego wpływu na pszczoły roślin z toksyną Bt lub opornych na herbicydy.
Jednak produkowane są nowe GMO (z chitynazą, inhibitorem proteazy itp.) i jeśli produkty
modyfikowanych genów pojawią się w pyłku, soku, lub nektarze sytuacja może się zmienić. Z
drugiej strony wiadomo, że rośliny uznane za trujące na ogół nie mają trującego nektaru, gdyż
toksyna obecna w soku nie występuje w nektarze. Nektar służy bowiem do wabienia owadów
zapylających, a nie do ich trucia. Młode pszczoły karmiono inhibitorem proteazy, Bt-toksyną, i
białkiem wiążącym biotynę (produkty genów wprowadzanych w roślinach transgenicznych).
Badano rozwój gruczołów gardzielowych i nie stwierdzono negatywnego wpływu. Nie stwierdzono
też wzrostu śmiertelności larw i robotnic. W Szwajcarii, w długotrwałych badaniach
laboratoryjnych, trzmiele żywiono syropem cukrowym i pyłkiem z produktami genów
transgenicznych z soi, rzepaku, kukurydzy i innych. Analizowano przeżywalność dorosłych larw,
tworzenie poczwarek, liczbę larw usuwanych z gniazda, masę ciała. Toksyna Bt nie była
szkodliwa, natomiast GNA (modyfikowana lecytyna) oraz SBTI z soi były szkodliwe. Szczególnie
GNA hamowała rozwój rodzinek. Zatem niektóre GMR mogą stanowić zagrożenie dla
pszczołowatych. We Włoszech, przez dwa lata, badano zachowanie i koncentrację zbieraczek na
transgenicznym rzepaku  Bt w pełni jego kwitnienia. Prace prowadzono w szklarni i w warunkach
polowych. W szklarni użyto też trzmieli. Pszczoły lepiej oblatywały rzepak transgeniczny niż
trzmiele. W środkowej części plantacji większa była koncentracja dzikich owadów zapylających. Te
same prawidłowości stwierdzono zarówno na rzepaku transgenicznym jak i odmianach naturalnych.
Dla pszczół było zatem wszystko jedno jaki rzepak oblatują. Jeśli idzie o trzmiele to w pierwszym
roku badań preferowały rzepak naturalny, a w drugim roku oblatywały jednakowo odmiany
transgeniczne i naturalne. Wyniki nie są więc jednoznaczne. Zupełnie innym zagadnieniem jest
horyzontalny transfer genów. Chodzi o to, że geny nie są tylko przekazywane z organizmów
rodzicielskich na potomstwo, ale mogą być również przenoszone z jednego dowolnego organizmu
do drugiego. Czy tą drogą modyfikowane geny nie będą rozprzestrzeniać się z GMR do innych
organizmów. Badano (Niemcy) czy mikroorganizmy żyjące w jelicie pszczół mogą pozyskiwać
transgeniczny DNA z roślin GMR podczas zbierania pyłku. Okazało się, ze drożdże z przewodu
pokarmowego pszczół zbierających pyłek na plantacjach transgenicznego rzepaku nabyły od niego
gen tolerancji na herbicyd. Jednak po zaprzestaniu presji herbicydu gen ten był tracony i na
pożywce pozostawały tylko normalne drożdże. Zatem horyzontalny transfer modyfikowanych
genów jest możliwy, ale istnieją mechanizmy obronne selekcji naturalnej.
Na koniec wspomnijmy o kilku zagrożeniach, dotyczących raczej człowieka niż pszczół. Poprzez
transfer horyzontalny genów modyfikowanych może wzrosnąć odporność na antybiotyki w całym
środowisku. W produkcji GMR używamy markerów (specjalne geny) odporności na antybiotyki.
Gdy zjadamy, żywność z GMR geny poprzez horyzontalny transfer mogą przenikać do bakterii
naszego przewodu pokarmowego i dalej. Czy nie zmniejszy to możliwości naszego leczenia
antybiotykami? Oczywiście istnieją bariery obronne (np. środowisko żołądka), ale sprawa jest
otwarta. Z transgeniczną żywnością jemy też enzymy inaktywujące antybiotyki. Dotyczy to tylko
żywności surowej (np. surówka z GMR), gdyż po obróbce termicznej enzymy te są inaktywowane.
5
Badania nad takimi GMR jak Calgene's FlavrSavr tomato i Ciba-Geigy's Bt corn 176 wykazały, ze
ryzyko związane z tym zjawiskiem jest niewielkie, a prace nad jego minimalizacją trwają. Pojawia
się tu szerszy problem zjadania obcego DNA (genów), szczególnie tego pochodzącego od wirusów i
bakterii, które są wektorami mogącymi przenosić i wszczepiać obce geny (opisano wyżej). Jednak
od tysięcy lat zjadamy obce DNA obcując z mikroorganizmami i wielki kataklizm z tego nie
wynika. Przede wszystkim znaczna część zjadanego DNA jest trawiona w przewodzie
pokarmowym, choć jego część dostaje się do krwi. Jednak w krwi jest ono inaktywowane. Wydaje
się, że nasze organizmy mają jakieś bariery obronne przed obcymi genami, a mechanizmów tych
dzisiaj do końca nie znamy. Inne ryzyko związane jest z promotorami genów. Organizm młody i
ten sam organizm gdy jest stary mają te same geny, a wyglądają inaczej gdyż używają innych
genów. To samo dotyczy komórek tworzących różne tkanki naszego organizmu. Nawet geny myszy
i człowieka są dość podobne. Tak naprawdę w naszym życiu wykorzystujemy tylko kilka procent
naszych genów. Jest to możliwe ponieważ każdy gen ma przełącznik, który go włącza i wyłącza.
Przełączniki te, zwane promotorami, decydują czy dane geny są aktywne, czy też nie działają.
Przełącznikiem kupionym w sklepie można włączyć pralkę, komputer lub żelazko. Podobnie
niektóre promotory są w stanie włączyć lub wyłączyć wiele genów. Tworząc GMO, aby włączyć
geny transferowane, wprowadza się z nimi promotory. Najczęściej stosowany jest promotor wirusa
mozaiki kalafiorowej CaMV. Teoretycznie, taki promotor (włącznik) może unikając trawienia,
dostać wraz z krwią do naszych komórek i włączać lub wyłączać nasze geny. Stwarza to
możliwość mutacji i aktywowania uśpionych genów. Badania na myszach wykazały jednak, że takie
obce promotory są eliminowane przez systemy obronne organizmu. Z drugiej strony, od lat jemy
kalafiory zarażone wirusem z promotorem CaMV. Jeśli idzie o wartość odżywczą wykazano, że
większość składników w roślinach GMO i tradycyjnych jest podobna. Nie mniej jednak, niektóre
GMR, np. soja, potrafią być uboższe we flawonoidy, które są czołowymi antyoksydantami tak
niezbędnymi w naszej diecie. Czy u konsumentów GMR mogą wystąpić alergie pokarmowe na
skutek wprowadzenia genów (ich produktów) od organizmów uznanych za powodujące reakcje
alergiczne (ryby, orzechy, soja, mleko, skorupiaki i in.). Dotąd nie obserwowano raczej tego
zjawiska. Stwierdzono je jedynie w przypadku jednej z odmian soi i jednego ze zbóż, ale te
odmiany nie zostały wycofane. Warto jednak zaznaczyć, że wielopokoleniowe badania na myszach
szczurach i przepiórkach żywionych transgeniczną żywnością trwają a na wyniki trzeba jeszcze
poczekać.
I ostatnie. Mówi się, że GMR mogą w szczególny sposób poprawić sytuację żywnościową krajów
ubogich. Jednak GMR jak każda zaawansowana technologia, która niesie potencjalne zagrożenia
wymagają przestrzegania wielu procedur zabezpieczających i reżimów technologicznych,-
właśnie aby uniknąć ryzyka. To z kolei kosztuje i wymaga samodyscypliny. W krajach uboższych,
o niespójnym systemie legislacyjnym i o niższym poziomie organizacji służb agrotechnicznych a
jednocześnie o dość wysokim poziomie korupcji, takie niosące zagrożenia technologie, w tym
GMO mogą być bardziej ryzykowne.
A teraz proszę czytelnika by w świetle swej wiedzy, doświadczeń i sumienia, sam rozważył czy
szanse jakie stwarzają GMO są warte ryzyka jakie może wynikać z ich wprowadzenia?
Autor składa serdeczne podziękowanie Pani dr hab. inż. Agacie Znamierowskiej z Katedry Przetwórstwa i
Towaroznawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego za udostępnienie części materiałów.
6