ZBKiO.pdf

(836 KB) Pobierz

Biotechnologia-OK.indd

P O L S K A F E D E R A C J A B I O T E C H N O L O G I I

Andrzej Anioł • Stefan Pruszyński • Tomasz Twardowski

Z IELONA B IOTECHNOLOGIA

– K ORZYŚCI I O BAWY

669577967.051.png

669577967.062.png

669577967.073.png

669577967.075.png

669577967.001.png

669577967.002.png

669577967.003.png

W STĘP :

Czym jest współczesna biotechnologia?

Dzięki nowym metodom biologii molekularnej pod ko-

niec XX w. stało się możliwe „inżynierskie” podejście do

hodowli roślin. Można zatem „konstruować” organizmy,

operując odpowiednimi fragmentami DNA z pominię-

ciem procesów i mechanizmów rozmnażania. To pozwa-

la na eliminację wytworzonych w trakcie ewolucji barier

w przekazywaniu informacji genetycznej między gatun-

kami i rodzajami organizmów. Obraz ten jest nakreślony

mocno “na wyrost”. Jak dotąd nie potraﬁmy przewidzieć,

w którym miejscu DNA zostanie wbudowany „obcy”,

sztucznie wprowadzony fragment i czy będzie on czynny,

a więc: czy wprowadzony gen lub geny spowodują poja-

wienie się cechy, jaką chcemy uzyskać. Te wątpliwości są

jednakże wyjaśniane na stole laboratoryjnym w warunkach

zamkniętych, bez ingerencji w środowisko naturalne.

Każdy gatunek roślin i zwierząt wykorzystywany przez

człowieka ulegał na przestrzeni wieków modyﬁkacjom

genetycznym, często bardzo gruntownym. Wystarczy

spojrzeć na różne rasy psów, koni, świń czy też roślin

uprawnych, które zostały zmodyﬁkowane w sposób tak

zasadniczy, że często nie są w stanie samodzielnie utrzy-

mać się w środowisku. Człowiek przez stulecia zmieniał

użytkowane organizmy dokonując selekcji, a następnie

rozmnażając te korzystne dla siebie formy, kóre pojawia-

ły się spontanicznie w potomstwie w wyniku segregacji

genów rodzicielskich podczas krzyżowania czy też na sku-

tek mutacji, czyli losowo powstałych zmian w materiale

genetycznym. Prawa rządzące przekazywaniem informacji

genetycznej z pokolenia na pokolenie odkrył w połowie

XIX w. czeski zakonnik Johann Mendel, a po kolejnych

stu latach (w 1944 r.) stwierdzono, że materialnym nośni-

kiem tej informacji w każdej żywej komórce jest DNA.

Nowe odmiany roślin uprawnych, uzyskane przy użyciu

technik biologii molekularnej, nazwano transgenicznymi.

W porównaniu z dotychczasowymi metodami hodowlany-

mi, transgeneza pozwala na znaczne uproszczenie i skró-

cenie procesu hodowli nowej odmiany. Wynika to z faktu,

że hodowca-biotechnolog nie musi operować całymi kom-

pletami informacji genetycznej dwóch organizmów i mo-

zolnie wyszukiwać pożądanych form wśród licznego po-

tomstwa, pochodzącego ze skrzyżowania różnych linii lub

rodów. Biotechnolog może bezpośrednio wprowadzić do

danego organizmu jeden lub kilka genów warunkujących

pożądaną cechę, np. odporność na szkodnika. Teoretycznie

transgeneza pozwala na wprowadzanie cech z dowolnego

organizmu, a w rezultacie – tworzenie kombinacji genów

warunkujących cechy dotąd niemożliwe do osiągnięcia.

Otwiera to przed hodowcami-biotechnologami możliwość

uzyskiwania w pełni innowacyjnych odmian, o zupełnie

nowych możliwościach użytkowania, również takich, które

nie są związane z wyżywieniem ludzi czy zwierząt.

Rozszyfrowanie kodu (w 1966 r.), przy pomocy którego

informacja genetyczna jest zapisana w DNA, pozwoliło

(od 1980 r.) na opracowanie metod operowania fragmen-

tami DNA zawierającymi określoną informację dziedzicz-

ną, czyli genami.

2

669577967.004.png

669577967.005.png

669577967.006.png

669577967.007.png

669577967.008.png

669577967.009.png

669577967.010.png

669577967.011.png

Dotychczasowa hodowla roślin

a zielona biotechnologia.

Wiele wątpliwości na temat wykorzystywania organizmów

genetycznie zmodyﬁkowanych w rolnictwie i produkcji

żywności wynika z braku wiedzy na ten temat. Najczęściej

spotykany jest pogląd, że zmiany kodu genetycznego orga-

nizmów są czymś nowym, dotychczas nie stosowanym, że

stały się możliwe dopiero dzięki metodom biologii moleku-

larnej. To nieprawda – od zarania dziejów rolnictwa mody-

ﬁkacje genetyczne były podstawą udomowiania roślin i nie

ma w tej chwili ani jednego gatunku uprawnego, który nie

byłby zmodyﬁkowany genetycznie. Nowością inżynierii

genetycznej jest sposób wprowadzania zmian w zapisie ge-

netycznym organizmów, a nie sam fakt dokonywania tych

zmian. Biotechnologia stwarza po prostu dodatkowe moż-

liwości: wprowadzenie nowego genu do rośliny i uzyskanie

w niej pożądanej cechy stanowi dla hodowcy źródło nowej

zmienności, która w wyniku dalszej pracy może być wyko-

rzystana do tworzenia nowej odmiany.

Ogromne możliwości i nieprzewidywalne skutki rozwoju

biotechnologii stały się powodem wielu obaw. Ich wyni-

kiem są regulacje prawne, mające na celu zminimalizo-

wanie zagrożenia związanego z gospodarczym wykorzy-

stywaniem organizmów genetycznie zmodyﬁkowanych

(określanych skrótem GMO), a zwłaszcza genetycznie

zmodyﬁkowanych roślin (GM roślin).

Nieporozumieniom na ten temat sprzyja nawet powszech-

nie przyjęte określenie organizmów uzyskiwanych przy

pomocy inżynierii genetycznej – angielski skrót GMO (od

genetically modiﬁed organisms , czyli organizmy genetycznie

zmodyﬁkowane ) sugeruje, że modyﬁkacje genetyczne są

możliwe tylko przy użyciu metod biologii molekularnej.

(określanych skrótem GMO), a zwłaszcza genetycznie

zmodyﬁkowanych roślin (GM roślin).

3

nie przyjęte określenie organizmów uzyskiwanych przy

pomocy inżynierii genetycznej – angielski skrót GMO (od

genetically modiﬁed organisms

zmodyﬁkowane ) sugeruje, że modyﬁkacje genetyczne są

zmodyﬁkowane

możliwe tylko przy użyciu metod biologii molekularnej.

669577967.012.png

669577967.013.png

669577967.014.png

669577967.015.png

669577967.016.png

669577967.017.png

669577967.018.png

669577967.019.png

669577967.020.png

669577967.021.png

669577967.022.png

669577967.023.png

669577967.024.png

669577967.025.png

669577967.026.png

669577967.027.png

669577967.028.png

669577967.029.png

669577967.030.png

669577967.031.png

669577967.032.png

669577967.033.png

669577967.034.png

669577967.035.png

669577967.036.png

669577967.037.png

669577967.038.png

669577967.039.png

669577967.040.png

669577967.041.png

Potencjalne znaczenie zielonej biotech-

nologii w rozwiązywaniu problemów wy-

żywienia ludzkości w XXI wieku.

Czy stosowanie metod inżynierii genetycznej w celu tworze-

nia wydajnych odmian roślin uprawnych jest uzasadnione?

W krajach rozwiniętych, gdzie problemem rolnictwa są nad-

wyżki żywności, odpowiedź na to pytanie jest najczęściej ne-

gatywna, natomiast w krajach rozwijających się, cierpiących

na niedobory żywności, odpowiedź będzie pozytywna.

Angielski ekonomista Robert Malthus sformułował

w XVIII w. tzw. prawo ludności, w myśl którego ludności

przybywa w postępie geometrycznym, zaś środki utrzyma-

nia, w tym produkcja żywności, przyrastają zaledwie w po-

stępie arytmetycznym. Prawo to kreśliło ponury obraz hi-

storii gospodarczej: ludzkość jest skazana na permanentne

niedobory żywności, bo możliwości wzrostu populacji

znacznie przekraczają zdolność rolnictwa do odpowied-

niego zwiększania produkcji żywności.

Historia gospodarcza Europy i Ameryki ostatnich dwustu

lat podważyła teorię Malthusa: wzrost produkcji żywności

był proporcjonalny do przyrostu populacji, a w pewnych

okresach i krajach był nawet znacząco większy. Dzięki

rozwojowi nauk przyrodniczych i rolniczych krajom roz-

winiętym udało się wymknąć z tzw. pułapki Malthusa.

W pierwszym okresie, do początków XX w., odbywało się

to głównie dzięki objęciu uprawą nowych terenów w obu

Amerykach, Australii i Afryce.

Począwszy od lat 50. XX w. nastąpił przełom w produkcji

rolniczej dzięki chemizacji, mechanizacji oraz nawadnia-

niu. Rozwijała się genetyka i nowoczesna hodowla odmian

roślin rolniczych. Wszystko to umożliwiło znaczny wzrost

wydajności produkcji rolniczej, zwany często „zieloną re-

wolucją”. Dzięki tej rewolucji udało się uzyskać wzrost

produkcji żywności zaspakajający, a nawet wyprzedzający

przyrost ludności (w tempie 1,8% rocznie w skali globu).

Skalę tych osiągnięć można zilustrować następująco: gdy-

by wydajność z hektara „zamrozić” na poziomie plonów

z roku 1961, to wyprodukowanie żywności wystarczają-

cej do wykarmienia 6-miliardowej populacji z roku 2000

wymagałoby dodatkowych 850 mln ha dobrej ziemi ornej,

którą trzeba by pozyskać kosztem środowiska naturalnego.

którą trzeba by pozyskać kosztem środowiska naturalnego.

4

669577967.042.png

669577967.043.png

669577967.044.png

669577967.045.png

669577967.046.png

669577967.047.png

669577967.048.png

669577967.049.png

669577967.050.png

669577967.052.png

669577967.053.png

669577967.054.png

669577967.055.png

669577967.056.png

669577967.057.png

669577967.058.png

„Zielona rewolucja” miała jednak swoją cenę. Rozpo-

wszechnienie uprawy nowoczesnych, wydajnych odmian

spowodowało znaczne zubożenie różnorodności biolo-

gicznej głównych gatunków, szczególnie dotkliwe w cen-

trach ich pochodzenia. Stosowanie nawozów mineralnych

i środków ochrony roślin powodowało akumulację ich po-

zostałości w glebie i wodzie, nawadnianie prowadziło do

zasolenia itd. Wielu ekspertów skłania się do wniosku, że

dalszy wzrost wydajności i wielkości produkcji rolniczej na

tej drodze nie jest możliwy, a w niektórych krajach Europy

Zachodniej postulowane jest zmniejszenie dotychczas sto-

sowanych nakładów na produkcję.

Z drugiej strony zaspokojenie podstawowych potrzeb ży-

ciowych – żywności, odzieży, schronienia – jest najważ-

niejsze dla każdego społeczeństwa. Dlatego nie znajdzie

się rząd, który wprowadziłby reżim ochrony środowiska

kosztem biedy i niedożywienia własnego społeczeństwa.

Wyzwania, wobec których stoją producenci żywności, ilu-

strują poniższe dane:

Wzrost liczebności populacji: z 6 miliardów w 1999 r.

do 9 miliardów w 2050 r., z czego 90% będzie zamieszki-

wało kraje rozwijającego się Południa.

„Zielona rewolucja” pozwoliła na ograniczone w czasie

„wymknięcie się” z maltuzjańskiej pułapki. Prognozy FAO

przewidują wzrost populacji ludzkiej o około 2 miliardy do

roku 2040, co oznacza, że każdego roku będzie na Ziemi

przybywać tylu mieszkańców, ilu dziś liczą Filipiny, czyli

około 70 milionów. Wyżywienie takiej populacji będzie

wymagało wzrostu produkcji ziarna zbóż o prawie 40%.

Będzie to możliwe praktycznie jedynie poprzez wzrost plo-

nów, ponieważ rezerwy ziemi ornej są bardzo ograniczone.

Dalsza ekspansja rolnictwa mogłaby się dokonać tylko

kosztem lasów, w tym tropikalnych.

Ilość ziemi ornej/1 mieszkańca świata:

1966 r. – 0,45 ha,

1998 r. – 0,25 ha,

2050 r. – 0,15 ha.

Spadek przyrostu plonów zbóż: z 2,1% rocznie w latach

80. do mniej niż 1% rocznie w latach 90. ubiegłego wieku.

Cel: co najmniej podwojenie produkcji żywności do

2050 r. na tym samym areale gruntów ornych (1,5 mi-

liarda ha).

5

669577967.059.png

669577967.060.png

669577967.061.png

669577967.063.png

669577967.064.png

669577967.065.png

669577967.066.png

669577967.067.png

669577967.068.png

669577967.069.png

669577967.070.png

669577967.071.png

669577967.072.png

669577967.074.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

epigenetic control of plant development.pdf (199 KB)
gniazdowska.pdf (608 KB)
how plant remember winter.pdf (568 KB)
IR(96)_1962_pl.pdf (194 KB)
Kaszycki Koloczek str 41-56.pdf (265 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin