Organikus gazdálkodás génszerkesztéssel: fából vaskarika, vagy a mezőgazdaság fenntarthatóságát szolgáló eszköz?

Rebecca Mackelprang
Hírek, 2019-07-23 23:13:27

A pulpitus mögött a Kaliforniai Egyetem (UC Berkeley) egyik professzora áll; meghívott előadóként beszél a génsebészet nyújtotta lehetőségekről. A biogazdálkodás pártolóiból álló közönség feszengve hallgatja. A professzor észreveszi, hogy egy férfi felállt a helyéről és a pulpitus felé tart. Megzavarodva megáll a mondat közepén, és nézi, ahogy a férfi lehajol, a vetítő zsinórjáért nyúl és kihúzza a konnektorból. A terem elsötétül, csend lesz. Ennyit mások elképzeléseinek a meghallgatásáról!

Az organikus gazdálkodás számos híve azt tartja, hogy a génmódosított növények károsak az emberi egészségre, a környezetre és az ilyen növényeket termesztő gazdákra. A biotechnológia hívei azzal vágnak vissza, hogy a génmódosított növények biztonságosak, kevesebb rovarirtó szer kell a termesztésükhöz, és lehetővé teszik a fejlődő országok gazdálkodói számára, hogy elegendő élelmiszert termeljenek saját maguk és családjuk használatára.

Most arról kell állást foglalni, hogy a CRISPR, az új génszerkesztő módszer valójában csak GMO újratöltve, vagy pedig hasznos eszköz, amelynek segítségével felgyorsítható a növénynemesítés. Júliusban az Európai Bíróság úgy döntött, hogy a CRISPR alkalmazásával létrehozott növények a genetikailag módosított növények közé sorolandók. Eközben az Egyesült Államokban működő szabályozási rendszer különbséget tesz a génsebészet, valamint a génszerkesztés bizonyos felhasználásai között.

Én növényi molekuláris biológus vagyok, és jól átlátom mind a CRISPR, mind a génsebészeti módszerek döbbenetes lehetőségeit. De nem hiszem, hogy ez szembeállítana az organikus mezőgazdaság céljaival. Sőt a biotechnológia éppen hogy segíteni tud e célok elérésében. És míg a génsebészettel kapcsolatos érvek felemlegetése terméketlennek tűnik, a génszerkesztés témája mindkét vitatkozó felet az asztalhoz képes ültetni egy jó beszélgetésre. Ahhoz, hogy megértsük, miért lehetséges ez, érdemes alaposabban megnézni, mi a különbség a CRISPR módszerrel végzett genomszerkesztés és a génsebészet között.

Mi a különbség a génsebészet, a CRISPR és a mutációs növénynemesítés között?

Az ellenzők azt állítják, hogy a CRISPR csupán ravasz trükk arra, hogy a nagyközönséget rávegyék a genetikailag módosított élelmiszerek fogyasztására. Csábító ötlet összemosni a CRISPR módszert a génsebészettel. De még a „CRISPR” és a „génsebészet” is túl tág fogalmak annak leírásához, mi történik a genetika szintjén, ezért nézzük ezt meg egy kicsit közelebbről.

A génsebészet egyik típusú alkalmazásában egy növény genomjába be lehet építeni egy másik, nem rokon élőlényből származó gént. Például a Bangladesh-ben termesztett padlizsán nagyrészt olyan fajtához tartozik, amelyben jelen van egy közönséges baktériumból származó gén. Ez a gén egy Bt nevű fehérjét hoz létre, amely a rovarok számára ártalmas. Azáltal, hogy ezt a gént beépítették a padlizsán genomjába, maga a növény mérgezővé válik a rovarok számára, és ezért kevesebb rovarirtó szert kell használni a termesztésekor. A Bt fehérje emberek számára biztonságos, nem mérgező. Olyan ez, mint a csokoládé esete: a kutyák rosszul lesznek tőle, nekünk embereknek pedig nem árt.

A génsebészet egy másik típusú alkalmazásában egy növényfaj egyik fajtájából át lehet tenni egy gént ugyanennek a növényfajnak egy másik fajtájába. Például a vad almafában a kutatók felfedeztek egy olyan gént, amely ellenállóvá teszi a fát a tűzelhalással szemben. Ezt a gént átvitték a Gala Galaxy almafajtába, hogy ellenállóvá tegyék ezzel a betegséggel szemben. Ez az új almafajta azonban még nem került kereskedelmi forgalomba.

A hagyományos génsebészet eszközeivel a tudósok nem képesek megszabni, hogy a genomon belül hová épüljön be egy gén, bár utólag, a gén beépülése után DNS-szekvenálással meg tudják határozni a helyét.

Ezzel szemben a CRISPR precíziós eszköz.

A CRISPR molekuláris mechanizmusa képes megtalálni a kívánt specifikus pontot a genomban, éppen úgy, ahogy a szövegszerkesztő program a „keress” funkció segítségével képes bármilyen szót vagy kifejezést megtalálni egy szövegben. Mivel a sejt számára problémát jelent az elvágott DNS, gyorsan küld egy javítóbrigádot a törés helyrehozására. A DNS helyreállítása kétféle úton történhet. Az egyik út, a „módosítás céljából alkalmazott CRISPR” esetében a DNS elvágásakor keletkezett két véget egy új gén beillesztésével lehet összekapcsolni, úgy, mint amikor a szövegszerkesztővel új mondatot illesztünk be egy szövegbe.

A másik út, a „mutáció céljából alkalmazott CRISPR” esetében a sejt javítóbrigádja megpróbálja összeragasztani a DNS elvágásakor keletkezett két véget. A tudósok képesek arra utasítani a javítóbrigádot, hogy változtasson meg néhány DNS-alapegységet (bázispárt, amelyek A, T, C és G egységekből állnak) az elvágás helyén, ahol így egy kis változás, úgynevezett mutáció keletkezik. Ezzel a módszerrel meg lehet „buherálni” a gén viselkedését a növényben. A növényekben lévő gének elhallgattatására is használható, ha egy adott gén károsan befolyásolja a növény túlélését, mint például a gombafertőzések iránti érzékenységet növelő gén esetében.


Image Text


A genetikai módosítás esetében új gént építünk be a növény genomjának véletlenszerű helyére. A módosítás céljából alkalmazott CRISPR használatával is be lehet építeni új gént egy növénybe, de a gén pontosan egy előre meghatározott helyre irányítható. A mutáció céljából alkalmazott CRISPR nem visz be új DNS-t, hanem egy kicsiny változást okoz egy pontosan meghatározott helyen. A mutációs növénynemesítés vegyszerekkel vagy sugárzással hoz létre számos kis mutációt növényi magok genomjában. Az ezekből nevelt növények között kell megkeresni a kívánatos tulajdonságokban megmutatkozó, kedvező mutációkat. Rebecca Mackelprang, CC BY-SA


Ábrában szereplő szöveg: Genetic engineering = Génsebészet Mutation breeding = Mutációs nemesítés Cell = Sejt Nucleus = Sejtmag DNA randomly inserted = DNS véletlenszerű beépítése Targeted DNA insertion = DNS célzott beépítése DNA inserted at random location = Véletlenszerű helyekre beépített DNS DNA inserted at precise location = Pontos helyre beépített DNS Small targeted mutation = Kicsiny, célzott mutáció Many small random mutations = Sok kicsiny, véletlenszerűen elhelyezett mutáció


A mutációs nemesítés, amely szerintem szintén egy fajta biotechnológia, már ma is használatos az organikus gazdálkodásban. A mutációs nemesítés sugárzást vagy vegyszeres kezelést alkalmaz véletlenszerű mutációk létrehozására több száz vagy több ezer növényi mag DNS-ében. A magokat ezután szántóföldön elvetik, és a felnevelt növényállományban a nemesítők megkeresik a kívánt tulajdonságot, például valamilyen betegséggel szembeni ellenállóképességet hordozó, vagy több termést hozó növényegyedeket. Ezzel az eljárással sok ezer új növényfajtát fejlesztettek már ki és hoztak kereskedelmi forgalomba, a rizsparéjtól (kinoától) kezdve a grépfrútig. A mutációs nemesítést hagyományos nemesítési módszernek tartják, ezért az Egyesült Államokban nincs kizárva az organikus gazdálkodásban alkalmazható módszerek közül.

A mutáció céljából alkalmazott CRISPR inkább hasonlít a mutációs nemesítéshez, mint a génsebészethez. A mutációs nemesítéséhez hasonló végterméket hoz létre, de kiküszöböli a véletlenszerűséget. Nem visz be új DNS-t. Ellenőrzött és jól kiszámítható módszer új növényfajták előállítására, amelyek például képesek betegségeknek ellenállni, vagy elviselik a kedvezőtlen környezeti feltételeket.

Elvesztett lehetőség – okuljunk a génsebészet példájából

A legtöbb, kereskedelmi forgalomban lévő, génmódosítással létrehozott tulajdonság herbicid-toleranciát vagy rovarrezisztenciát nyújt kukoricában, szójababban vagy gyapotban. Ám más génmódosított növények is léteznek. Néhányat szántóföldön termesztenek, a többségük azonban a kutatólaboratóriumok sötét sarkaiban hányódnak majdnem teljesen elfelejtve, a szabályozás előírta eljárás túlzott költsége miatt. Ha a szabályozási környezet és a közmegítélés lehetővé tenné, az ilyen, értékes tulajdonságokat hordozó növényeket CRISPR segítségével elő lehetne állítani, és megszokottá válhatnának szántóföldjeinken és asztalunkon.

Például a témavezetőm a Kaliforniai Egyetemen (UC Berkeley) kollégáival közösen kifejlesztett egy hipoallergén búzafajtát. Ennek magvait borítékokban tároljuk épületünk alagsorában, és évek óta senki sem nyúlt hozzájuk. Van egy paradicsomfajta, amelynek egy édespaprikából származó gén kölcsönöz ellenállóképességet egy kórokozó baktériummal szemben, fölöslegessé téve a réztartalmú permetezőszerek használatát – ennek engedélyeztetéséhez nem sikerült anyagi támogatást szerezni. Vannak megnövelt tápértékű sárgarépa-, manióka-, saláta-, burgonya- és egyéb növényfajták is. Mindezek jól illusztrálják a kutatók új tulajdonságokat életre keltő kreativitását és szakértelmét. Akkor hát miért nem vehetek hipoallergén búzából sütött kenyeret a sarki boltban?

A „nagy mezőgazdaság” szorításának enyhítése

Egy új, génmódosított növény kutatása és termékké fejlesztése a nagy vetőmagtermelő cégeknél körülbelül 100 millió USA dollárba kerül. Az USDA (az USA mezőgazdasági minisztériuma), az EPA (az USA Környezetvédelmi Hivatala) és/vagy az FDA (az USA Élelmiszer- és Gyógyszerhatósága) által meghatározott szabályozási követelmények teljesítése 5–7 évet és további 35 ezer USA dollárt követel. A szabályozás fontos, és a genetikailag módosított termékeket gondosan értékelni kell. Ezek a költségek azonban csak a nagy tőkeerejű óriásvállalatok számára teszik lehetővé a részvételt ebben a versenyben – a kisvállalkozások, a tudományos intézmények és a civil szervezetek ki vannak abból zárva. A vállalatok vissza akarják nyerni a kereskedelmi forgalomba vitelhez szükséges 135 millió dolláros befektetést, ezért a piac legnagyobb vásárlói, a kukorica-, szója-, cukorrépa- és gyapottermesztők számára fejlesztenek termékeket.


Image Text


CRISPR alkalmazása esetén a módszer pontossága és kiszámíthatósága miatt a kutatás és fejlesztés költsége sokkal alacsonyabb. Korai jelzések szerint a CRISPR mutációra való alkalmazása az Egyesült Államokban nem fog ugyanolyan elbírálás alá esni és hasonló költségekkel járni, mint a génsebészet alkalmazása. Az USDA 2018. március 28-án kiadott sajtóközleményében ez olvasható: „… saját biotechnológiai szabályozása értelmében az USDA nem szabályozza és nem is tervezi szabályozni az olyan növényeket, amelyek hagyományos nemesítő módszerekkel is kifejleszthetők lettek volna”, ha egyébként az elfogadott laboratóriumi eljárások alkalmazásával hozták őket létre.

Ha az EPA és az FDA is követi az USDA példáját, és ésszerű, kevesebb költséggel járó rendelkezéseket hoz, a CRISPR megmenekülhet a nagy vetőmagtermelő vállalatok pénzügyi szorításából. A tudományos intézetek, a kisvállalkozások és a civil szervezetek kutatói pedig megláthatják, hogy kemény munkájuk és szellemi tőkéjük hasznos genomszerkesztett termékeket képes létrehozni, amelyek nincsenek örökre a kutatóintézetek alagsorába száműzve.

Közös alapok: CRISPR a fenntarthatóságért

A CRISPR módszer genomszerkesztő képességeinek kibontakozása óta eltelt hat évben tudományos intézetek, új cégek és megállapodott részvénytársaságok jelentették be, hogy már fejlesztenek ilyen technológiát alkalmazó termékeket. Ezek egy része a fogyasztók egészségére összpontosít (pl. alacsony gluténtartalmú vagy gluténmentes búza a cöliákában szenvedő betegek számára). Mások az élelmiszerek eltarthatóságát fokozzák (pl. nem barnuló gomba). A krónikus kaliforniai szárazság jól bizonyítja, mennyire fontosak a hatékony vízgazdálkodású növényfajták. Szárazságstressz mellett nagyobb termést hozó kukorica már készült CRISPR módszerrel, és csak idő kérdése, mikor vetik be a technológiát más növényfajok szárazságtűrésének növelésére. A lisztharmatnak ellenálló paradicsom dollármilliárdokat takarítana meg, és fölöslegessé tenné a gombairtószerekkel való permetezést. A korán virágzó és termést hozó paradicsom jól termeszthető lenne a hosszúnappalos, rövidebb vegetációs időszakot nyújtó északi szélességeken, ami az éghajlatváltozással egyre fontosabbá válik.

A szabályok megvannak, de végleges-e a döntés?

2016-ban és 2017-ben az Egyesült Államok Nemzeti Organikus Szabványügyi Testülete (U.S. National Organic Standards Board, NOSB) megszavazta minden genomszerkesztett növény kizárását az organikus tanúsításból.

Szerintem újra át kellene gondolniuk!

Néhány biogazdálkodó, akikkel interjút készítettem, egyetért velem. „Vannak olyan körülmények, amelyek mellett hasznos lenne lerövidíteni a hagyományos, sok növénynemzedék felnevelésével járó eljárást” – mondja Tom Willey, nyugalmazott kaliforniai biogazda. Willey szerint a természetes ökoszisztémák szétrombolása a mezőgazdaság egyik legnagyobb kihívása, és bár ez a probléma egészében nem oldható meg genomszerkesztéssel, alkalmat adna „visszanyúlni a kultúrnövények vad őseihez és visszahozni azt a genetikai anyagot”, amely a magas hozamra való sokezer éves nemesítés során elveszett.


Image Text


A nemesítők hagyományos eljárásokkal már sikereket értek el a sokféleség újrabevezetésében, de „az éghajlatváltozás sürgetése miatt okos dolog lenne a CRISPR alkalmazása a munka felgyorsítására” – véli Willey.

Bill Tracy, organikus kukoricatermesztő és egyetemi professzor (Wisconsini Egyetem, Madison): „Számos olyan CRISPR-indukált változás, amely a természetben is előfordulhatna, minden típusú gazdálkodónak hasznot hozna”. A NOSB azonban már szavazott ebben s kérdésben, és nem valószínű, hogy a szabályok erélyes nyomás hiányában megváltoznának. „Az a kérdés, hogy mekkora társadalmi aktivitás tudna hatást elérni ebben a kérdésben” – mondja Tracy.

A biotechnológiai viták minden résztvevője maximalizálni szeretné az emberre és a környezetre vonatkozó eredményeket. Az organikus (és hagyományos) gazdálkodók, a fenntartható mezőgazdaság szakértői, a biotechnológusok és a politikacsinálók közös problémamegoldása nagyobb haladást tudna elérni, mint az egyedül akciózó, egymást elutasító, különálló csoportok. Az akadályok magasak, de mi magunk emeltük őket! Remélem, hogy egyre többen veszik a bátorságot arra, hogy visszadugják a vetítő zsinórját, és folytatódni fog a beszélgetés!

Rebecca Mackelprang posztdoktori ösztöndíjas a Kaliforniai Egyetemen (UC Berkeley). Ez a cikk eredetileg a The Conversation weboldalon (theconversation.com.uk) jelent meg.

Legfrissebb
  • Batáta, az anyatermészet génmódosítása

    A há­z­i­a­sí­tott éd­es­bur­go­nya és an­nak kö­z­e­li vad ro­ko­nai kö­z­ött fon­tos kü­l­önb­sé­g­et fe­de­zett fel egy ku­ta­tás. A ba­tá­ta ge­nom­já­b­an ugya­n­is ket­tő, Ag­ro­bak­té­r­i­um ál­tal be­vitt gént ta­lál­tak. Ezek a gé­n­ek pe­dig nem csak je­len van­nak a ge­nom­ban, ha­nem ki is fe­je­ződ­nek, ami ar­ra en­ged kö­v­et­kez­tet­ni, hogy olyan hasz­nos tu­laj­don­ság ki­a­la­kí­t­á­s­á­b­an van sze­re­pük, ami a há­z­i­a­sí­t­ás so­rán sze­lek­ci­ós előnyt je­len­tett a ba­tá­t­á­n­ak.

  • Mérgező élelmiszer a polcokon

    A GM nö­v­é­nyek­kel el­len­tét­ben a nö­v­ény­vé­d­ő­s­z­er­rel szen­nye­zett ter­mé­nyek­ről ke­vés hír szól. Ér­d­e­mes át­bön­g­ész­ni a táb­lá­z­a­tot. Köz­ben fel­me­rül a kér­d­és, hogy vegy­s­zer­men­tes GM nö­v­ény­től vagy a mér­ge­ző re­tek­től kell-e job­ban fél­ni.

  • Mit mondanak azok a kutatások, amiket nem a multik pénzelnek?

    Az el­múlt 60 év so­rán 698 ku­ta­tás fog­lal­ko­zott GM-nö­v­é­nyek­kel. A köz­le­mé­nyek több, mint fe­le tel­je­sen füg­g­et­len ku­ta­tók­tól szár­ma­zik, va­gy­is nem "lob­bi­zik" az egyik vagy a má­s­ik ol­dal mel­lett - nem ér­d­e­k­elt a kí­sér­l­e­tek ki­me­ne­te­lé­b­en. Ezek a füg­g­et­len ku­ta­tók pe­dig rend­re biz­ton­sá­g­os­nak ta­lál­ták a gén­tech­no­ló­g­i­á­v­al ne­me­sí­tett nö­v­é­nye­ket.

Korábbi hírleveleink:
Hírlevél feliratkozás

Iratkozzon fel kéthavonta megjelenő hírlevelünkre email címével!

Keresés