Archive for Marzec 2010

h1

Trzy światy, czyli… nie charcz, zajączku!

Marzec 13, 2010

Masz przed sobą trzy krajobrazy:

Pierwszy przedstawia sielankową wręcz scenę: szachownica pól, zdrowe lasy, przejrzyste powietrze. W listowiu odzywają się różne gatunki ptaków, a złociste łany zbóż nakrapiane są chabrami i makami…

Drugi to obraz trochę bardziej surowy – pole pozbawione kwiatów, ale powietrze wciąż czyste, tylko gdzieś tam z boku przebiega zajączek, któremu z ucha wyrasta jabłko…

Trzeci to surowe pole, chabrów ani śladu, jeziorko ze śniętymi rybami, w powietrzu dziwny kurz a w wypalonym niezidentyfikowaną substancją krzaku ktoś dziwnie charczy. To zajączek. Ale jego uszom nie mamy nic do zarzucenia.

Niewątpliwie najchętniej umieściłbyś się w pierwszym otoczeniu. Pech chce, że jest to wizja utopijna. Przy obecnej skali  produkcji żywności ten typ przyjaznej naturze, harmonijnej uprawy nie ma szans na realizację. Nie można drugi raz wejść do tej samej rzeki. Ten etap pozostawiliśmy już za sobą.  Wobec tego pozostają dwie możliwości: dalsza chemizacja rolnictwa, jako krajobraz z charczącym zajączkiem, oraz pójście w stronę genetycznej modyfikacji organizmów, reprezentowane przez zajączka z uchem zdobnym w jabłko.  Na pierwszy rzut oka widać, że żadna z tych metod nie pozostaje obojętna dla środowiska naturalnego. Wprowadzenie organizmów transgenicznych do ekosystemów niesie wiele zagrożeń, jednak wydaje się być jedyną drogą ucieczki przed ostatnią wizją chemicznej katastrofy.

„Łapaj, trzymaj!”

Jednym z głównych niebezpieczeństw związanych z wprowadzaniem do uprawy roślin transgenicznych, niepokojącym zarówno przedstawicieli Greenpeace jak i naukowców, jest ciesząca się złą sławą „ucieczka genów”. Oczywiście żaden gen naturalny czy też wprowadzony sztucznie do genomu rośliny, nie jest w stanie przenieść się do organizmu zajączka i doprowadzić do powstania owocu na jego uchu. Jednak ze względu na plastyczność roślinnego materiału genetycznego i możliwość krzyżowania się blisko spokrewnionych gatunków, przekazanie genów roślin transgenicznych ich naturalnym krewnym jest niewykluczone. Problem pojawia się, gdy dzika roślina nabywa wraz z transgenicznym genem odporność na herbicydy i staje się trudnym do wyplenienia „superchwastem”. Dr n. farm. Anna Budzianowska z Katedry i Zakładu Botaniki Farmaceutycznej i Biotechnologii Roślin uważa, że w tej kwestii zagrożenie nie jest tak wielkie, jak kreują to masowe środki przekazu: Powstawanie superchwastów nie zostało potwierdzone. Ważna jest skala tego zjawiska, a na razie nie ma dowodów na to, by był to proces w jakikolwiek sposób znaczący”. Wyniki badań zdają się potwierdzać ten pogląd. Jak doniosło w 2001 roku czasopismo Nature, kilka angielskich grup badawczych oceniało przez 10 lat wpływ organizmów modyfikowanych na swoich zwykłych krewniaków oraz na otaczającą przyrodę. Naturalne i modyfikowane gatunki warzyw i kukurydzy hodowano w bliskim sąsiedztwie w 12 zróżnicowanych klimatycznie miejscach Anglii. Nie dość, że nie zaobserwowano transferu genów, to okazało się, że po 10 latach od zakończenia doświadczenia po transgenicznych roślinach nie pozostał najmniejszy ślad w środowisku. Najczęściej, pozbawione opieki człowieka, ginęły w przeciągu dwóch lat. Jednak inne badania, przeprowadzone w Meksyku na kilku odmianach kukurydzy dowiodły, że gen obcego pochodzenia może zostać przeniesiony na blisko spokrewnione rośliny typu dzikiego. Według naukowców, pojedynczy osobnik kukurydzy jest w stanie zapylić akr uprawy. Biorąc pod uwagę, że na jednym akrowym polu może rosnąć około 25 000 sztuk, z których każda może zapylić tyle samo, potencjał rozprzestrzeniania jest ogromy! Wyniki tych badań byłyby zdecydowanie niepokojące, gdyby okazały się prawdziwe. Jak zauważa dr Budzianowska, są one kontrowersyjne: „Metodologia tych badań pozostawiała wiele do życzenia, ponieważ z pobieranym materiałem należy pracować jak z materiałem zakaźnym, w warunkach sterylnych. Te zasady nie zostały zachowane, stąd alarmujące wyniki”.

Naukowcy nie siedzą jednak z założonymi rękami, czekając na bieg wydarzeń. Opracowane zostały i są stosowane bariery fizyczne, takie jak szklarnie czy też obsadzanie pola uprawnego wysokimi drzewami, co jest szczególnie istotne przy produkcji farmaceutyków. Istnieją również bariery biologiczne, polegające na wywołaniu procesów powodujących sterylność, najczęściej przez produkcję martwych, nieaktywnych pyłków. „Inną metodą jest umieszczanie transgenów w plastydach lub mitochondriach po to, aby pyłek nie był drogą rozprzestrzeniania się transgenu w środowisku” zaznacza dr Budzianowska, dodając również, że naukowcy opracowali już sposób „łapania” genów, które uciekły: „Jeśli rośliny są odporne na dane substancje, to jeśli nie można zlikwidować tej odporności, nie są wpuszczane do komercyjnego obrotu. Każda zmiana musi być procesem odwracalnym.  Czynnikiem zapobiegającym dalszemu namnażaniu roślin w środowisku i tym samym rozprzestrzenianiu obcego genu może być na przykład stres temperaturowy”.

Czysta świnka.

Wynalazek kanadyjskich naukowców jest kolejnym dowodem, że inżynieria genetyczna wcale nie musi być przekleństwem dla środowiska. W normalnych warunkach gospodarskich trzoda chlewna wydala ogromne ilości związków fosforu, które spływają do wód i powodują ich eutrofizację, zabijając życie w zbiornikach wodnych. Aby temu zapobiec, zaopatrzono świnie w enzym wydzielany razem ze śliną, pozwalający na rozkładanie tych niebezpiecznych związków. Dzięki temu odchody świń zawierają do 75% mniej fosforu, a same zwierzęta mogą być żywione soją, uboższą w ten pierwiastek. Niestety problemem jest wysoka cena zwierzęcia. Na dodatek istnieje opinia, że wprowadzenie tego typu modyfikacji jest jedynie doraźnym krokiem w walce z zanieczyszczeniami gospodarczymi. Na chwilę obecną nie istnieje jednak lepsza alternatywa.

Allelopatia, czyli roślinne porachunki

Każdemu, kto miał kontakt z ogródkiem warzywnym żadna to nowina, że cebula i marchew to najlepsi partnerzy, za to cebula i groch zdecydowanie nie lubią swojego towarzystwa. Za preferencje te odpowiada zjawisko allelopatii. Uwalniane do środowiska metabolity wtórne rośliny mogą niekorzystnie wpływać na rozwój sąsiada. Dopiero niedawno okazało się, że rośliny uprawne rozwijają się gorzej w obecności chwastów nie tylko z powodu konkurencji o światło i inne czynniki, ale przede wszystkim przez wydzielane związki chemiczne. Wygląda na to, że wiele chwastów, jak bylica pospolita, perz właściwy czy chaber wykorzystuje tę taktykę, dominując na polach.

Człowiek jednak jest sprytną istotą i nie omieszkał prób podporządkowania sobie również i tej prawidłowości świata. Przez lata, tradycyjnymi metodami selekcji, próbował zwiększyć zdolność do syntezy metabolitów wtórnych u ogórka, ryżu, sorgo i jęczmienia, dzięki czemu rośliny te mogłyby same walczyć z chwastami. Nie udało się jednak osiągnąć odpowiedniego poziomu cechy. Dopiero dokładne zbadanie szlaków metabolicznych i zastosowanie technik inżynierii genetycznej może podnieść skuteczność allelopatii sterowanej i pozwolić na zastosowanie jej jako alternatywnej metody ochrony roślin. A gra jest warta świeczki. Każde zmniejszenie lub ograniczenie użycia herbicydów oddala nas od wizji trzeciego krajobrazu. Jedynym problemem przy zastosowaniu tej metody może być uzyskanie roślin wysokoplennych, ponieważ stosunkowo duża część energii będzie spożytkowana przez roślinę na poczet produkcji allelopatiny.

Bioremediacja i biodegradacja.

Okazuje się, że organizmy modyfikowane genetycznie mogą nie tylko ograniczać szkody wyrządzane środowisku poprzez działalność człowieka, ale także przyczyniać się do ich cofnięcia! W tym przypadku do akcji wkraczają mikroorganizmy modyfikowane genetycznie (GMM) – ale tylko wtedy, gdy ich naturalni kuzyni nie potrafią poradzić sobie z zanieczyszczeniami. GMM zajmują się likwidacją skażenia gruntów ropą naftową i produktami jej przerobu. Nie jest to problem obcy, ponieważ nawet w Polsce istnieją tereny silnie skażone. Są to przede wszystkim grunty byłych baz i poligonów poradzieckich, grunty w pobliżu rafinerii, stacji benzynowych, warsztatów naprawczych czy lotnisk. Związki znajdujące się w ropie naftowej charakteryzują się dużą szkodliwością – są toksyczne i mają działanie kancerogenne.  Każda komórka GMM działa jak mała oczyszczalnia – wykorzystuje swoje szlaki metaboliczne do redukcji zanieczyszczeń lub ich transformacji w formy mniej szkodliwe. Wykorzystywane są przede wszystkim bakterie z wstawionymi genami odpowiedzialnymi za rozkład węglowodorów naftowych (takie jak gen tod, kodujący dioksygenazę toluenu) czy chemotaksji, dzięki której z łatwością kierują się w stronę naftalenu i salicylanu.

Warto również wspomnieć o zdolności roślin do wytwarzania polimerów, które łatwo przekształcić w produkty podobne do polietylenu lub polipropylenu. Związki te różnią się jednak od swoich syntetycznych odpowiedników tym, że ulegają biodegradacji. Pozwala to na ekologiczne i tanie uzyskiwanie materiałów przemysłowych i medycznych.

Próbując ostatecznie zaproponować coś charczącemu zajączkowi z krzaka, można odwołać się do powyższych dowodów, świadczących o tym, że modyfikacja genetyczna nie musi nieść szkody dla środowiska. Lepiej wprowadzić rośliny odporne na herbicydy, grzyby i wirusy, a co za tym idzie, zmniejszyć ilości oprysków, niż brnąć w coraz większą i na pewno nie obojętną dla kondycji zwierząt i ludzi chemizację rolnictwa. Na pewno poszerzenie upraw i zwiększenie skuteczności zabiegów rolnych spowoduje spadek bioróżnorodności ekosystemów, ale będzie się tak działo niezależnie od tego, w jakim kierunku będzie zdążało rolnictwo przyszłości. W każdym razie: trzymaj się, zajączku!