Krajem 2018. godine objavljeno je da su u Kini rođena prva genetički modificirana djeca. Znanstvenik He Jiankui kazao je da su blizanke Lulu i Nana rođene zdrave i da su im promjene u njihovu genomu onemogućile zarazu HIV-om. Objavljeno je da su roditelji blizanki prihvatili ovu eksperimentalnu proceduru in vitro oplodnje jer je otac HIV-pozitivan. Javnost i znanstvena zajednica bili su veoma kritični spram ove objave, prije svega uslijed zabrinutosti za dobrobit blizanki, ali i zbog tajnovitosti samog istraživanja. He Jiankui je bio optužen za neetično ponašanje i osuđen na tri godine zatvora, a Svjetska Zdravstveno Organizacija (WHO) je zabranila sva istraživanja s modificiranjem ljudskog genoma. Razmislite zašto je znanstvena zajednica većinom reagirala negativno. Raspravite koje su moguće prednosti, a koje moguće posljedice ovakvih istraživanja.
Slika 4.3.1.:Kineski genetičar He Jiankui naišao je većinom na negativne reakcije svojih sustručnjaka zbog svog istraživanja.
Krajem 2018. godine objavljeno je da su u Kini rođena prva genetički modificirana djeca.
Znanstvenik He Jiankui kazao je da su blizanke Lulu i Nana rođene zdrave i da su im promjene u njihovu genomu onemogućile zarazu HIV-om.
Objavljeno je da su roditelji blizanki prihvatili ovu eksperimentalnu proceduru in vitro oplodnje jer je otac HIV-pozitivan.
Javnost i znanstvena zajednica bili su veoma kritični spram ove objave, prije svega
uslijed zabrinutosti za dobrobit blizanki, ali i
zbog tajnovitosti samog istraživanja.
He Jiankui je bio optužen za neetično ponašanje i osuđen na tri godine zatvora. Svjetska Zdravstveno Organizacija (WHO) je zabranila sva istraživanja s modificiranjem ljudskog genoma.
Razmislite zašto je znanstvena zajednica većinom reagirala negativno.
Raspravite koje su moguće prednosti, a koje moguće posljedice ovakvih istraživanja.
Slika 4.3.1.: Kineski genetičar He Jiankui naišao je većinom na negativne reakcije svojih sustručnjaka zbog svog istraživanja.
Primjena genetičkog inženjerstva u biotehnologiji
Rezultati tehnologije genetičkog inženjerstva imaju primjenu u brojnim granama biotehnologije kao što su medicina, poljoprovreda i proizvodnja hrane. Do sad je tehnologija rabila za izmjenu genoma brojnih mikroorganizama poput bakterija i kvasca, mnogih sorti biljaka i nekih životinja.
Rezultati tehnologije genetičkog inženjerstva imaju primjenu u brojnim granama biotehnologije kao što su
medicina,
poljoprovreda i
proizvodnja hrane.
Do sad je tehnologija rabila za izmjenu genoma brojnih mikroorganizama poput
bakterija i kvasca,
mnogih sorti biljaka i nekih životinja.
Pogledajte neke od primjera primjene tehnologije genetičkog inženjerstva.
Pogledajte neke od primjera primjene tehnologije genetičkog inženjerstva.
Jedna od najranijih primjena genetičkog inženjerstva u medicini bila je proizvodnja humanog inzulina. Prije takve primjene, koja je započela 1980-ih godina, inzulin se dobivao iz gušterača svinja i goveda, a mogao je izazvati alergijske reakcije u ljudi oboljelima od šećerne bolesti.
Prva poljoprivredna GM sorta je bila rajčica poznata kao i FlavrSavr kojoj je bio onemogućena proizvodnja enzima koji potiče zriobu i truljenje. Bila je kratko dostupna na tržištu sredinom devedesetih godina prošlog stoljeća.
Nedostatak vitamina A u prehrani može imati ozbiljnih posljedica poput trajnog gubitka vida kod djece i smrti uzrokovane jako oslabljelim imunološkim sustavom. Zlatna riža je genetički modificirana da sadrži velike količine karotena u zrnu - spoja iz kojeg tijelo proizvodi potreban vitamin. U Indiji se raspravlja o mogućem sijanju ove žitarice, s obzirom da više milijuna djece tamo pati od nekih posljedica nedostatka vitamina A.
Losos AquAdvantage je genetički modificirani losos koji, uslijed promjena u genu regulatoru koji kontrolira lučenje hormona rasta, može doseći svoju punu veličinu u samo 16 mjeseci. Nemodificirani losos iz uzgoja raste tri godine prije nego li se može loviti i prodavati.
Metodom genetičkog inženjerstva, moguće je ciljane i funkcionalne gene namjerno onesposobiti. To je moguće postići razrezujući ih ili umetajući novih sekvenci usred tog gena. Inaktivirajući pojedini gen, možemo promatrati učinak takve mutacije na biljne ili životinjske organizme. Ovakva metoda zove se gene knockouti njome pronalazimo funkciju pojedinih gena.
Genska terapija je mogućnost ugradnje strane DNA u stanice ljudi koji boluju od nekih bolesti poput hemofilije, leukemije i Parkinsonove bolesti. Ugradnjom zdravih gena u stanice, omogućila bi se proizvodnja proteina koji bi spriječili razvoj bolesti. Trenutno je genska terapija u eksperimentalnoj fazi. Ugradnja gena je donedavno bila previše neprecizna i postojala je velika opasnost od inaktiviranja zdravih gena. Razvoj CRISPR/Cas9 metode je znantno uvećao mogućnost korištenja genske terapije.
×
Jedna od najranijih primjena genetičkog inženjerstva u medicini bila je proizvodnja humanog inzulina. Prije takve primjene, koja je započela 1980-ih godina, inzulin se dobivao iz gušterača svinja i goveda, a mogao je izazvati alergijske reakcije u ljudi oboljelima od šećerne bolesti.
Prva poljoprivredna GM sorta je bila rajčica poznata kao i FlavrSavr kojoj je bio onemogućena proizvodnja enzima koji potiče zriobu i truljenje. Bila je kratko dostupna na tržištu sredinom devedesetih godina prošlog stoljeća.
Nedostatak vitamina A u prehrani može imati ozbiljnih posljedica poput trajnog gubitka vida kod djece i smrti uzrokovane jako oslabljelim imunološkim sustavom. Zlatna riža je genetički modificirana da sadrži velike količine karotena u zrnu - spoja iz kojeg tijelo proizvodi potreban vitamin. U Indiji se raspravlja o mogućem sijanju ove žitarice, s obzirom da više milijuna djece tamo pati od nekih posljedica nedostatka vitamina A.
Losos AquAdvantage je genetički modificirani losos koji, uslijed promjena u genu regulatoru koji kontrolira lučenje hormona rasta, može doseći svoju punu veličinu u samo 16 mjeseci. Nemodificirani losos iz uzgoja raste tri godine prije nego li se može loviti i prodavati.
Metodom genetičkog inženjerstva, moguće je ciljane i funkcionalne gene namjerno onesposobiti. To je moguće postići razrezujući ih ili umetajući novih sekvenci usred tog gena. Inaktivirajući pojedini gen, možemo promatrati učinak takve mutacije na biljne ili životinjske organizme. Ovakva metoda zove se gene knockouti njome pronalazimo funkciju pojedinih gena.
Genska terapija je mogućnost ugradnje strane DNA u stanice ljudi koji boluju od nekih bolesti poput hemofilije, leukemije i Parkinsonove bolesti. Ugradnjom zdravih gena u stanice, omogućila bi se proizvodnja proteina koji bi spriječili razvoj bolesti. Trenutno je genska terapija u eksperimentalnoj fazi. Ugradnja gena je donedavno bila previše neprecizna i postojala je velika opasnost od inaktiviranja zdravih gena. Razvoj CRISPR/Cas9 metode je znantno uvećao mogućnost korištenja genske terapije.
Istražite moguće utjecaje primjene genetički modificiranih uzgojenih sorti različitih biljaka na održivi razvoj na primjeru kukuruza, soje i pamuka u sljedećem elementu visoke interaktivnosti.
Istražite moguće utjecaje primjene genetički modificiranih uzgojenih sorti različitih biljaka na održivi razvoj primjeru kukuruza, soje i pamuka u sljedećem elementu visoke interaktivnosti.
GMO i održivi razvoj
Usporedite prinos genetički modificiranih usjeva (GM usjeva) i usjeva koji nisu genetički modificirani (ne GM usjeva) te količinu korištenih pesticida za njihov uzgoj. Klikom na sučelju odaberite promatranu vrstu usjeva te promatrate li njihov prinos ili količinu korištenih pesticida. Za svaki su GM usjev izrađena po tri istraživanja.
Kako je povezana količina korištenih pesticida s prinosom pojedine vrste usjeva?
kukuruz
soja
pamuk
prinos
korištenje pesticida
tisuća klipova po hektaru
100
80
60
40
20
0
litara po hektaru
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
kilograma po hektaru
2000
1500
1000
500
0
kilograma po hektaru
2500
2000
1500
1000
500
0
neGMO
GMO 1
GMO 2
GMO 3
GM kukuruz izmijenjen je tako da biljka sadrži gen iz bakterije Bacillus thuringiensis koja
proizvodi proteine štetne za pojedine kukce. Sadnjom GM kukuruza smanjuje se potreba za
špricanjem pesticidima.
Posljedice GMO-a po ljudsko zdravlje
Korištenjem tehnologije genetičkog inženjerstva u poljoprovredi se isprva pokušao samo poboljšati prinos pojedinih usjeva. Na prinos se uglavnom utjecalo povećavajući otpornost na pojedine nametnike i bolesti ili na herbicide koji bi uništavali isključivo korov. Krajnji cilj takvih usjeva je povećati iskoristivost dostupnih resursa uzgoja, poput tla i vode, čime bi se utjecalo na održivi razvoj i ekonomsku isplativost uzgoja. Nove generacije genetički modificiranih sorti imaju cilj povećati nutritivne vrijednosti uzgojenih biljaka poput zlatne riže.
Trenutna znanstvena istraživanja su potvrdila da namirnice proizvedene od GMO nisu ništa štetnije od istih namirnica proizvedenih tradicionalnim uzgojem. Svaki novi GMO koji je proizveden s namjenom prehrane mora proći niz kontroliranih testiranja prije nego li se proglasi sigurnim za konzumiranje. Testiranja za pojedine proizvode mogu trajati godinama. Testovima se uglavnom provjerava razina toksičnosti proizvoda, njegovo moguće izazivanje alergijskih reakcija i izazivanje mutacija kod ljudi. Potrebno je rigorozno testirati svaki novi GMO zasebno jer nije uvijek moguće predvidjeti potencijalnu štetu takvog proizvoda na ljudsko zdravlje. Iako pojedina genetički modificirana hrana može biti štetna za konzumiranje, u javnosti često vladaju miskoncepcije o štetnosti.
Korištenjem tehnologije genetičkog inženjerstva u poljoprovredi se isprva pokušao samo poboljšati prinos pojedinih usjeva.
Na prinos se uglavnom utjecalo povećavajući otpornost
na pojedine nametnike i bolesti ili
na herbicide koji bi uništavali isključivo korov.
Krajnji cilj takvih usjeva je povećati iskoristivost dostupnih resursa uzgoja, poput tla i vode, čime bi se utjecalo na održivi razvoj i ekonomsku isplativost uzgoja. Nove generacije genetički modificiranih sorti imaju cilj povećati nutritivne vrijednosti uzgojenih biljaka poput zlatne riže.
Trenutna znanstvena istraživanja su potvrdila da namirnice proizvedene od GMO nisu ništa štetnije od istih namirnica proizvedenih tradicionalnim uzgojem. Svaki novi GMO koji je proizveden s namjenom prehrane mora proći niz kontroliranih testiranja prije nego li se proglasi sigurnim za konzumiranje.
Testiranja za pojedine proizvode mogu trajati godinama.
Testovima se uglavnom provjerava
razina toksičnosti proizvoda,
njegovo moguće izazivanje alergijskih reakcija i
izazivanje mutacija kod ljudi.
Potrebno je rigorozno testirati svaki novi GMO zasebno.
Zasebna testiranja su važna jer nije uvijek moguće predvidjeti potencijalnu štetu GMO proizvoda na ljudsko zdravlje.
Pojedina genetički modificirana hrana može biti štetna za konzumiranje.
U javnosti često vladaju miskoncepcije o štetnosti.
Najčešća pitanja i miskoncepcije o GM hrani prikazane su oblačićima iznad svakog pojedinca. Klikom na pojedini oblačić istražite imaju li znanstvenu podlogu.
Genetičko inženjerstvo i bioraznolikost
Iako dosad nije zabilježen negativan utjecaj konzumiranja genetički modificirane hrane na zdravlje čovjeka, postoje neke nesigurnosti oko utjecaja genetički modificiranih organizama na okoliš.
Pogledajte videozapis o mogućim utjecajima genetički modificiranih organizama na okoliš.
Dosad nije zabilježen negativan utjecaj konzumiranja genetički modificirane hrane na zdravlje čovjeka.
Ipak postoje neke nesigurnosti oko utjecaja genetički modificiranih organizama na okoliš.
Pogledajte videozapis o mogućim utjecajima genetički modificiranih organizama na okoliš.
Prikazano je veliko polje kukuruza. Iznad tog polja pojavljuju se skice nekih nametnika, kukaca. Ubrzo se crvenim trakama ti nametnici prekrižuju, a onda se prekrižuju i pribor za prskanje pesticidima. Zatim su na tom polju prikazane i skice leptira i pčele, iznad njih se pojavljuju veliki uskličnici.
Zatim je prikazana livada uz šumu. Pojavljuje se skica kukuruza i skica divljih trava. Od kukuruza se produljuje velika crvena strelica prema travi.
Nakon toga je prikazano opet obradivo polje prepuno biljaka soje. Pojavljuju se skice pribora za prskanje pesticidima i te skice se postupno smanjuju. Ubrzo se javljaju skice korova i dječaka koji bolestan leži u krevetu.
Prikazana je šuma, s desne strane se pojavljuju skice klipova kukuruza kojih je sve više, ali su raspoređeni jedan pored drugog i ne troše mnogo prostora. Zatim se pojavljuje skica buldožera koji je prekrižen crvenim trakama.
Bioraznolikost pojedinog ekosustava je ključna za održavanje njegove stabilnosti. Čak i manje promjene u sastavu vrsta nekog ekosustava mogu znatno poremetiti hranidbene mreže u njima. Iako je opasnost od smanjenja bioraznolikosti uzrokovane GM organizmima vrlo velika, brojni znanstvenici upozoravaju kako čovjek odavno utječe na bioraznolikost svih ekosustava.
Proučite sljedeću infografiku i raspravite u grupi utjecaj čovjeka na bioraznolikost sisavaca. Usporedite udio biomase domaćih i divljih životinje s udjelom broja različitih vrsta domaćih i divljih životinja na Zemlji.
Slika 4.3.2.: Prema jednom američkom istraživanju objavljenom 2018. procijenjen je udio biomase svih kopnenih vrsta sisavaca na Zemlji. Domaće životinje među sisavcima zauzimaju višestruko veći udio biomase nego li divlje životinje. Procijenjena je biomasa na uzorku 14 vrsta pripitomljenih vrsta sisavaca i 5330 vrsta divljih.
Jedna od mogućih opasnosti od GM organizama je i mogući prijenos gena na jedinke drugih vrsta. Takve jedinke bi s obilježjima koja do tog trenutka nisu bila prisutna u njihovu genomu, imale veliku prednost na ostalim jedinkama. Potencijalno bi takve jedinke mogle poremetiti stabilnost i ravnotežu u pojedinom ekosustavu. Izmjena gena između dviju različitih vrsta koje nisu srodne naziva se horizontalni prijenos gena. On nije toliko rijedak u prirodi i bio je ključan element u evoluciji brojnih skupina organizama.
Klikom na prikazane elemente proučite temelje horizontalnog prijenosa gena i njihov učinak na bioraznolikost.
Bioraznolikost pojedinog ekosustava je ključna za održavanje njegove stabilnosti. Čak i manje promjene u sastavu vrsta nekog ekosustava mogu znatno poremetiti hranidbene mreže u njima.
Opasnost od smanjenja bioraznolikosti uzrokovane GM organizmima vrlo velika. Brojni znanstvenici upozoravaju kako čovjek odavno utječe na bioraznolikost svih ekosustava.
Proučite sljedeću infografiku.
Raspravite u grupi utjecaj čovjeka na bioraznolikost sisavaca.
Usporedite udio biomase domaćih i divljih životinje s udjelom broja različitih vrsta domaćih i divljih životinja na Zemlji.
Slika 4.3.2.:Prema jednom američkom istraživanju objavljenom 2018. procijenjen je udio biomase svih kopnenih vrsta sisavaca na Zemlji. Domaće životinje među sisavcima zauzimaju višestruko veći udio biomase nego li divlje životinje. Procijenjena je biomasa na uzorku 14 vrsta pripitomljenih vrsta sisavaca i 5330 vrsta divljih.
Jedna od mogućih opasnosti od GM organizama je mogući prijenos gena na jedinke drugih vrsta.
Takve jedinke dobile bi nova obilježja koja do tog trenutka nisu bila prisutna u njihovu genomu
S novim obilježjima u genomu jedinke bi imale veliku prednost na ostalim jedinkama.
Potencijalno bi takve jedinke mogle poremetiti stabilnost i ravnotežu u pojedinom ekosustavu.
Izmjena gena između dviju različitih vrsta koje nisu srodne naziva se horizontalni prijenos gena.
Horizontalni prijenos gena nije toliko rijedak u prirodi i bio je ključan element u evoluciji brojnih skupina organizama.
Klikom na prikazane elemente proučite temelje horizontalnog prijenosa gena i njihov učinak na bioraznolikost.
vertikalni prijenos gena
horizontalni prijenos gena
horizontalni prijenos gena u evoluciji
Za kraj...
Monarsi su vjerojatno najpoznatija vrsta leptira (Danaus plexippus) Sjeverne Amerike. Oni migriraju svake godine tisućama kilometara u toplije krajeve gdje se razmnožavaju. Procijenjeno je da oko milijardu jedinki migrira svake godine u Meksiko.
Slika 4.3.3.:Migracije monarha vezane su za izmjenu godišnjih doba.
Na mnogim plantažama Sjedinjenih Američkih Država uzgajaju se kukuruz i soja, genetički modificirani da budu otporni na herbicid glifosat. Prinos kukuruza i soje znatno se uvećao jer glifosat i u vrlo malim količinama uspješno suzbija korov. Međutim, korišteni glifosat imao je i jednu neočekivanu posljedicu. Znatno je reducirao brojnost svilenica, livadnih biljaka koje su jedini izvor hrane monarsima, pogotovo u stadiju gusjenice. Istraživanje iz 2015. godine ukazalo je na redukciju u populaciji monarha za čak 90 % uslijed smanjenog broja svilenice.
Slika 4.3.4.:Monarh se hrani nektarom svilenice.
Razmislite i raspravite u grupi nekoliko načina da se zaustavi pad brojnosti monarha u Sjevernoj Americi. Razradite projekt s mogućim scenarijem podizanja broja jedinki monarha čak i ako lokalne vlasti odbiju smanjiti korištenje glifosata.
Monarsi su vjerojatno najpoznatija vrsta leptira (Danaus plexippus) Sjeverne Amerike.
Oni migriraju svake godine tisućama kilometara u toplije krajeve gdje se razmnožavaju.
Procijenjeno je da oko milijardu jedinki migrira svake godine u Meksiko.
Slika 4.3.3.: Migracije monarha vezane su za izmjenu godišnjih doba.
Na mnogim plantažama Sjedinjenih Američkih Država uzgajaju se kukuruz i soja, genetički modificirani da budu otporni na herbicid glifosat.
Prinos kukuruza i soje znatno se uvećao jer glifosat i u vrlo malim količinama uspješno suzbija korov.
Korišteni glifosat imao je i jednu neočekivanu posljedicu.
Glifosat je znatno reducirao brojnost svilenica, livadnih biljaka koje su jedini izvor hrane monarsima.
Do redukcije dolazi pogotovo u stadiju gusjenice.
Istraživanje iz 2015. godine ukazalo je na redukciju u populaciji monarha za čak 90 % uslijed smanjenog broja svilenice.
Slika 4.3.4.: Monarh se hrani nektarom svilenice.
Razmislite i raspravite u grupi nekoliko načina da se zaustavi pad brojnosti monarha u Sjevernoj Americi.
Razradite projekt s mogućim scenarijem podizanja broja jedinki monarha čak i ako lokalne vlasti odbiju smanjiti korištenje glifosata.
