dr hab. inż. Marcin Filipecki

Katedra Genetyki Hodowli i Biotechnologii Roślin

Wydział Ogrodnictwa Biotechnologii i Architektury Krajobrazu

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Kontrowersje związane

z żywnością zmodyfikowaną

genetycznie

PLAN WYKŁADU:

• Świadomość społeczna

• Fakty biologiczne

• Czy rośliny GM są potrzebne?

• Produkcja roślin GM na świecie

• Przykłady

• Źródła wątpliwości i ich rzeczywiste znaczenie

• Podsumowanie

Ministerstwo Rolnictwa:

GMO - obalamy mity

- Czy GMO zagraża zdrowiu człowieka?

- Ministerstwo odpowiada:

Jest to stosunkowo nowa dziedzina, powinniśmy więc zachować przezorność, jeśli chodzi o zapewnienie bezpieczeństwa ludzi, zwierząt i środowiska.

Świadomość społeczna

CZYLI ZERO INFORMACJI !!!

EUROBAROMETR 2010 POLSKA

• 75% GM są fundamentalnie nienaturalne

• 53% uważa że żywność GM jest szkodliwa dla ludzi

• 57% technologia GM nie powinna być wspierana

• 20% uważa żywność GM jako korzystną dla gospodarki

– I podobna jest średnia europejska

Każdy żywy organizm składa się z komórek, a każda komórka ma jądro.

Fakty:

• W jądrze znajduje się DNA zwinięte w chromosomy (materiał genetyczny).

• DNA to bardzo długa cząsteczka chemiczna – łańcuch, składający się z nawet z setek milionów ogniw (czterech rodzajów – A, T, C i G) ułożonych w określonej kolejności.

DNA

Geny Gen to fragment łańcucha

DNA (kilka tysięcy ogniw)

zawierający informację o

budowie białka.

Każda komórka człowieka,

zwierzęcia czy rośliny zawiera

kilkadziesiąt tysięcy genów.

Każdego dnia, od początków

ludzkości, człowiek zjada 0,2–

0,5 grama DNA czyli około

kilkudziesięciu biliardów (1015)

różnych genów – roślinnych,

zwierzęcych, bakteryjnych czy

wirusowych.

• Występują spontaniczne mutacje punktowe, insercje, delecje i inne rearanżacje

• Występuje horyzontalny transfer genów

Genom stabilny gwarantuje dziedziczenie

cech i przetrwanie gatunków.

Genom dynamiczny daje możliwości

adaptacyjne i jest kluczowy dla ewolucji.

Transformacja – wprowadzanie obcych genów do roślin jest procesem naturalnym

• wykorzystanie bakterii glebowej Agrobacterium tumefaciens

Kukurydza uprawna i jej

dzika forma (Teosinte)

W pogoni za

naturalnością:

Czy uprawiając GMO

wprowadzamy

do środowiska „sztuczne

twory”?

Ludzie od dawna zmieniali

genomy roślin poprzez

krzyżowanie i selekcję ,

a ostatnio przez

„naturalną” mutagenezę

• Sprzeciw wobec GMO jest głębiej zakorzeniony niż świadomość faktów

biologicznych

• Informacje korzystne dla GMO są ignorowane, informacje niekorzystne są

bezkrytycznie przyjmowane

• Celebryci są autorytetami, profesorowie nie!

Czy potrzebujemy GMO? • W uprawie jest obecnie 15,5 mln km2 ziemi [FAOSTAT]

• Bez ciągłego zwiększania plonów do roku 2050 potrzebne byłoby 38 mln

km2. (potrzeby żywnościowe populacji 9 mld)

• Większość przydatnej do produkcji ziemi jest zagospodarowana rolniczo.

• Zagospodarowanie obszarów naturalnych dla potrzeb rolnictwa nie jest

rozwiązaniem na przyszłość.

• Biotechnologia umożliwia lepsze i bardziej zrównoważone wykorzystanie

dostępnego areału.

• INNE

Tilman, D (1999) PNAS 96:5995-6000

Polska importuje blisko 2 mln ton

śruty sojowej i kukurydzianej

zmodyfikowanej genetycznie

Fot. G. Bartoszewski

Udział GMO w głównych uprawach na świecie w 2013r. (mln ha)

Rozmieszczenie upraw GM na świecie w 2013r. 175 mln ha pod uprawami GM (12 % ziemi uprawnej)

Przykłady modyfikacji genetycznych

Niespotykane w naturze

kolory kwiatów można

uzyskać w goździku

poprzez przeniesienie

dwóch genów

odpowiedzialnych za

wytwarzanie enzymów

biosyntezy antocyjanów z

petunii.

Walory dekoracyjne

Glifosat (np. Roundup) – gen kodujący

EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase)

z bakterii Agrobacterium sp. szczepu CP4

Soja, bawełna, rzepak, kukurydza, burak

Glufosynat amonowy (np. Basta,

Ignite, Challenge, Liberty) – gen PAT

(acetylotransferaza fosfinotrycyny)

Soja, rzepak, kukurydza, burak

Korzyści dla

rolnika: mniej zabiegów ochrony roślin,

mniej herbicydów - lepszy wynik ekonomiczny

firmy: sprzedaż materiału siewnego + herbicydu

środowiska: mniej pozostałości herbicydów

Tolerancja na herbicydy

Geny warunkujące powstawanie białek toksycznych

dla larw owadów pochodzące z Bacillus thuringensis

- tzw toksyny Bt

• przeciwko larwom lepidoptera,

diptera, coleoptera

• całe bakterie Bt mogą być

stosowane jako insektycyd

• ograniczenie żerowania larw

wpływa na zmniejszenie poziomu

mykotoksyn

Omacnica prosowianka Ostrinia nubilalis,

Zachodnia korzeniowa stonka kukurydziana Diabrotica virgifera

Odporność na szkodniki

Lepszy surowiec dla przemysłu - Amflora

• Skrobia ziemniaczana występuje w postaci liniowych cząsteczek amylozy i rozgałęzionej amylopektyny, która jest przydatna w przemyśle papierniczym.

• Wyłączenie genu GBSS w ziemniaku (technologia antysens) powoduje produkcję prawie wyłącznie amylopektyny.

Kukurydza odporna na niedobór wody

Castiglioni P et al. Plant physiol 2008;147:446-455

„Golden rice” = Złoty ryż

Czy możliwa jest charytatywna biotechnologia?

NIEDOBÓR WITAMINY A (VAD) NA ŚWIECIE

PRZYKŁAD PROMOCJI TECHNOLOGII GM POPRZEZ WALKĘ Z NIEDOŻYWIENIEM

Źródło: WHO

geranylgeranyl-pirofosforan

Syntaza fitoenu

Desaturaza fitoenu

Desaturaza ζ-karotenu

Izomeraza cis-trans-karotenu

β-karoten

„Golden rice” = Złoty ryż Czy możliwa jest charytatywna biotechnologia?

Ingo Potrykus (Szwajcaria) Peter Beyer (Niemcy)

Zawartośc prowitaminy A w złotym ryżu GR - Beyer & Potrykus – 1,6ug/g

GR1 - Syngenta – 6ug/g GR2 - Syngenta – 37ug/g

Paine et al. (2005) Nature Biotechnology 23, 482 - 487

Bierność rządów odpowiedzialnych za opóźnienia we wdrożeniu GR to zbrodnia zaniechania. I Potrykus 2003

Potencjalny efekt zastosowania złotego ryżu w Indiach

Roczna liczba ofiar śmiertelnych niedoboru witaminy A 71 600

Ilość osób uratowanych rocznie w scenariuszu „małego wpływu GR” (zawartość 14 µg/g, konwersja β-karoten/wit. A - 6:1)

5 500

Ilość osób uratowanych rocznie w scenariuszu „dużego wpływu GR” (zawartość 31 µg/g, konwersja β-karoten/wit. A - 3:1)

39 700

Stein AJ i in. (2006) Nat Biotechnol 24

Żywność funkcjonalna

Butelli i in. Nat. Biotech. 2008

Onko-mysz na diecie uzupełnionej o bogate

w antocyjany pomidory żyje o 30% dłużej

Ludzie nie lubią wielkich koncernów

Czy zastosowanie GMO doprowadzi

do monopolizacji rynku?

– Monsanto

– Syngenta

– Cargill

– Bayer

– Pioneer

MONOPOLIZACJA NASTĘPUJE NIEZALEŻNIE OD GMO

• Negatywny wpływ na bioróżnorodność:

– wycinanie puszczy amazońskiej pod

uprawy GM soi wiąże się z rosnącym

światowym zapotrzebowaniem na soję, a

nie z jej odpornością na herbicyd

– Negatywny wpływ wynika ze

współczesnej agrotechniki i realiów

towarowej produkcji rolniczej

Czy uprawa GMO powoduje ograniczanie bioróżnorodności?

Koniec afery o motyle i pyłek kukurydzy Bt

1. A. R. Zangerl, D. McKenna, C. L. Wraight, M. Carroll, P. Ficarello, R. Warner, and M. R. Berenbaum. Effects of exposure to event 176 Bacillus thuringiensis corn pollen on monarch and black swallowtail caterpillars under field conditions. PNAS 2001 98: 11908-11912

2. Karen S. Oberhauser, Michelle D. Prysby, Heather R. Mattila, Diane E. Stanley-Horn, Mark K. Sears, Galen Dively, Eric Olson, John M. Pleasants, Wai-Ki F. Lam, and Richard L. Hellmich. Temporal and spatial overlap between monarch larvae and corn pollen. PNAS 2001 98: 11913-11918

3. John M. Pleasants, Richard L. Hellmich, Galen P. Dively, Mark K. Sears, Diane E. Stanley-Horn, Heather R. Mattila, John E. Foster, Peter Clark, and Gretchen D. Jones. Corn pollen deposition on milkweeds in and near cornfields. PNAS 2001 98: 11919-11924

4. Richard L. Hellmich, Blair D. Siegfried, Mark K. Sears, Diane E. Stanley-Horn, Michael J. Daniels, Heather R. Mattila, Terrence Spencer, Keith G. Bidne, and Leslie C. Lewis. Monarch larvae sensitivity to Bacillus thuringiensis- purified proteins and pollen. PNAS 2001 98: 11925-11930

5. Diane E. Stanley-Horn, Galen P. Dively, Richard L. Hellmich, Heather R. Mattila, Mark K. Sears, Robyn Rose, Laura C. H. Jesse, John E. Losey, John J. Obrycki, and Les Lewis. Assessing the impact of Cry1Ab-expressing corn pollen on monarch butterfly larvae in field studies. PNAS 2001 98: 11931-11936

6. Mark K. Sears, Richard L. Hellmich, Diane E. Stanley-Horn, Karen S. Oberhauser, John M. Pleasants, Heather R. Mattila, Blair D. Siegfried, and Galen P. Dively. Impact of Bt corn pollen on monarch butterfly populations: A risk assessment. PNAS 2001 98: 11937-11942

Kukurydza Bt wpływa na organizmy niedocelowe

w dużo mniejszym stopniu niż konwencjonalna ochrona

CZY UPRAWA GMO DOPROWADZI DO POWSTANIA SUPERCHWASTÓW I SUPERSZKODNIKÓW?

• Możliwość krzyżowania z dzikimi gatunkami zależy od gatunku

– rośliny uprawne pokazują swoją przewagę jedynie w

warunkach uprawy

• Powstawanie odpornych owadów (superszkodniki) i chwastów

(superchwasty) obserwuje się nie tylko w uprawach GMO - to

zarzut dotyczący nowoczesnego rolnictwa

• Nowa cecha daje przewagę TYLKO w środowisku rolniczym

• Organizmy niedocelowe są też niszczone w uprawie konwencjonalnej.

Wpływ GMO na żywotność i płodność potomstwa - fatalnie przeprowadzone doświadczenia

• Źle dobrana karma – mieszanki niewiadomych odmian, o niewiadomej zawartości GMO,

• Nie dowiedziono równoważności odżywczej porównywanych preparatów,

• Szczury trzymano po 3 w klatce, więc nie można określić spożycia indywidualnego

• 5 powtórzeń rozciągniętych w czasie

• Harmonogram pomiarów odbiega od literaturowego

• Opieka nad szczurami słabo opisana i pozostawiająca wiele do życzenia (8% śmiertelność miotu w kontroli, podczas gdy standardowo śmiertelność szczurząt Wistar wynosi zwykle 0,5-1%)

• Śmiertelność potomstwa i wpływ soi RR na wątrobę i jądra szczurów nie pokrywają się z innymi badaniami

• Śmiertelność potomstwa na konwencjonalnej soi 10%, a GM 52% - te wielkości nie mogłyby być przeoczone nawet przez rolników stosujących pasze GM od >10 lat

na podstawie doniesień konferencyjnych Andrew Marshall (2007) Nature Biotechnology 25, 981 - 987 Feature

Dr Irina Ermakova

• The biggest criticism of the study is the combination of two features – the small sample size and lack of statistical analysis. The entire study is premised on comparing various dose groups with control groups that were not exposed to GMO or glyphosate. And yet, the authors provide no statistical analysis of this comparison. Given the small number of rats in each group, it is likely that this lack of statistical analysis is due to the fact that statistical significance could not be reached.

• In other words – the results of the study are uninterpretable. In the retraction statement Elsevier wrote:

• Ultimately, the results presented (while not incorrect) are inconclusive, and therefore do not reach the threshold of publication for Food and Chemical Toxicology.

• The retraction reads like a long excuse for the editorial failure of the journal, and is disappointing. But at least they ultimately reached the correct conclusion – this paper should never have been published. It slipped through the cracks of peer review.

• If you look at the survival curves for the various groups, I think you will see that the results are all over the place. This is a typical scatter of data with no clear pattern. In the male groups, the GMO and glyphosate groups tended to do better, if anything. In the female groups they did worse, but there is no clear dose-response effect evident, and the overall results are a wash. Inconclusive is being polite – the data do not show anything, especially absent any statistical analysis.

• The study has also been criticized for their choice and treatment of animals. Choosing a strain with a very high background rate of tumor is asking for lots of noise in the data. In fact, a study of the strain found:

• The total tumor incidences were 70 to 76.7% and 87 to 95.8% in males and females, respectively.

• Further, many scientists charged that the rats were not treated ethically. It is standard practice in such studies to establish an endpoint, such as tumor number and size, at which point the animal with be euthanized. In this study the rats were allow to die of their tumors. The more cynical critics of the study speculate that this was done to generate graphic images in order to have the intended effect on public opinion.

Inne badania żywieniowe z endotoksyną: • Brake et al. (2004) • Kilic and Akay 2008 • ACRE 2004, Opinion of GM Panel, 2005

• BADANIA WIELOPOKOLENIOWE -

MGS (multi-generation study)

• BADANIA PLODNOSCI W HODOWLI

CIĄGŁEJ - RACB (reproductive

assessment by continuous

breeding)

• BADANIA ŻYWIENIOWE DŁUGOŚCI

ŻYCIA – LTS (life-term feeding study)

MAT. BADAWCZY- dieta:

33% ziarna kukurydzy

• GM – NK603 x MON810

• ISO – linia blisko izogeniczna do

NK603 (tylko do jednego

komponentu krzyżówki)

• REF A – Sarastro (odmiana o

całkiem innym rodowodzie,

uprawiana na innym kontynencie)

Myszy laboratoryjne linii OF1/SPF

Badania austriackie

- wybiórcze wnioskowanie

Próbki bardzo różne pod względem mikrobiologicznym czy zawartości

mykotoksyn Porównania GM/izogeniczna jak i izogeniczna/ inna uprawna (eko) daja podobny zakres zmienności. Trzeba porównywać odmiany GM

w kontekście kilku lub więcej konwencjonalnych odmian.

Pomimo pierwotnych założeń próbki różnią się nie tylko obecnością transgenu

Velimirov i in. 2008

Myszy karmione paszą zawierającą kukurydzę GM żyły o 1,3 miesiąca dłużej niż odmianą lokalną uprawianą ekologicznie!

Wynik niestety nieistotny statystycznie ale fajny!

• Tylko BADANIA PLODNOSCI W HODOWLI CIĄGŁEJ dały w 3 i 4 miocie niewielkie, statystycznie istotne różnice (nie wykonano porównania 2 odmian nieGM)

• U myszy karmionych liniami kontrolnymi zidentyfikowano 1016 genów o istotnie zróznicowanej ekspresji (186 genów wykazało róznice >2x)

Velimirov i in. 2008

17 m

15,7 m

Pomimo braku silnych przeciwskazań inżynieria

genetyczna doprowadziła do opracowania:

• Technologii stosowania innych genów markerowych (selekcja pozytywna) lub ich usuwania

• Technologii wprowadzania genów tego samego gatunku (cis-geneza)

• Technologii precyzyjnych zmian sekwencji genów (np. przy użyciu nukleaz TALE)

Mahfouz i Li (2011) GM Crops

Badaniach nad bezpieczeństwem odmian GMO

w Europie:

Niemcy 1997 – 2000: ocena ryzyka ekologicznego - 110

projektów 18 mln €

Niemcy 2001 – 2004: 7 mln. € (Bartsch, 2004)

UE 1985 – 2000: 400 zespołów zrealizowało projekty na

kwotę 700 mln € (EC,2001)

Nie wykazano działania szkodliwego odmian GM

ani na organizm ludzki ani na środowisko.

Więc skąd ten strach?

Ideologia? Polityka?

http://www.kbiotech.pan.pl