Hva er genetisk modifisering?

Genmodifisering er prosessen med å endre den genetiske sammensetningen av en organisme. Dette har blitt gjort indirekte i tusenvis av år ved kontrollert eller selektiv avl av planter og dyr. Moderne bioteknologi har gjort det enklere og raskere å målrette et spesifikt gen for mer presis endring av organismen gjennom genteknologi.

Begrepene "modifisert" og "konstruert" brukes ofte om hverandre i sammenheng med merking av genetisk modifiserte, eller "GMO," matvarer. Innen bioteknologi står GMO for genmodifisert organisme, mens i matindustrien refererer begrepet utelukkende til mat som er målrettet konstruert og ikke selektivt avlet organismer. Dette avviket fører til forvirring blant forbrukere, og derfor foretrekker U.S. Food and Drug Administration (FDA) betegnelsen genetisk konstruert (GE) for mat.

En kort historie om genetisk modifisering

Genmodifisering går tilbake til antikken, da mennesker påvirket genetikk ved selektiv avlsorganismer, ifølge en artikkel av Gabriel Rangel, en folkehelseforsker ved Harvard University. Når den gjentas over flere generasjoner, fører denne prosessen til dramatiske endringer i arten.

Hunder var sannsynligvis de første dyrene som ble målrettet genetisk modifisert, med begynnelsen av den innsatsen som dateres rundt 32 000 år, ifølge Rangel. Vill ulver ble med i våre jeger-samler-forfedre i Øst-Asia, der hjørnetennene ble tamme og avlet for å ha økt finesse. Gjennom tusenvis av år avlet mennesker hunder med ulik ønsket personlighet og fysiske egenskaper, og førte til slutt til det store utvalget av hunder vi ser i dag.

Den tidligste kjente genmodifiserte planten er hvete. Denne verdifulle avlingen antas å ha sin opprinnelse i Midt-Østen og Nord-Afrika i området kjent som Fertile Crescent, ifølge en 2015-artikkel publisert i Journal of Traditional and Complementary Medicine. Gamle bønder avlet selektivt hvetegress som begynte rundt 9000 f.Kr. å lage domestiserte varianter med større korn og hardere frø. Innen 8000 f.Kr. hadde dyrking av domestisert hvete spredt seg over Europa og Asia. Fortsatt selektiv avl av hvete resulterte i de tusenvis av varianter som dyrkes i dag.

Corn har også opplevd noen av de mest dramatiske genetiske endringene de siste tusen årene. Stifteavlingen ble avledet fra en plante kjent som teosinte, et vilt gress med bittesmå ører som bare bar noen få kjerner. Over tid avlet bønder selektivt teosinte-gressene for å lage mais med store ører sprengt av kjerner.

Utover disse avlingene har mye av produktene vi spiser i dag - inkludert bananer, epler og tomater - gjennomgått flere generasjoner med selektiv avl, ifølge Rangel.

Teknologien som spesifikt kutter og overfører et stykke rekombinant DNA (rDNA) fra en organisme til en annen ble utviklet i 1973 av henholdsvis Herbert Boyer og Stanley Cohen, forskere ved University of California, San Francisco og Stanford University. Paret overførte et stykke DNA fra en bakteriestamme til en annen, noe som muliggjorde antibiotikaresistens i de modifiserte bakteriene. Året etter introduserte to amerikanske molekylærbiologer, Beatrice Mintz og Rudolf Jaenisch, fremmed genetisk materiale i musembryoer i det første eksperimentet for å genetisk modifisere dyr ved bruk av genteknikk..

Forskere modifiserte også bakterier som skulle brukes som medisiner. I 1982 ble humant insulin syntetisert fra genetisk konstruert E coli bakterier, blir den første genetisk konstruerte menneskelige medisiner godkjent av FDA, ifølge Rangel.

Genmodifisert mat

Det er fire primære metoder for genetisk modifisering av avlinger, ifølge Ohio State University:

• Selektiv avl: To planter stammer blir introdusert og avlet for å produsere avkom med spesifikke trekk. Mellom 10.000 og 300.000 gener kan påvirkes. Dette er den eldste metoden for genetisk modifisering, og er vanligvis ikke inkludert i matvarekategorien GMO.
• Mutagenese: Plantefrø blir målrettet utsatt for kjemikalier eller stråling for å mutere organismer. Avkommet med de ønskede trekkene holdes og avles videre. Mutagenese er heller ikke vanligvis inkludert i matvarekategorien GMO.
• RNA-interferens: Individuelle uønskede gener i planter inaktiveres for å fjerne uønskede egenskaper.
• Transgener: Et gen tas fra en art og implanteres i en annen for å introdusere et ønskelig trekk.

De to siste metodene som er listet er betraktet som typer genteknologi. I dag har visse avlinger gjennomgått genteknologi for å forbedre avlingens avling, motstand mot insektskader og immunitet mot plantesykdommer, samt for å innføre økt næringsverdi, ifølge FDA. I markedet kalles disse genetisk modifiserte, eller GMO-avlinger.

"GMO-avlinger ga mye løfte om å løse landbruksspørsmål," sa Nitya Jacob, avlingsforsker ved Oxford College of Emory University i Georgia.

Den første genetisk konstruerte avlingen som ble godkjent for dyrking i USA var Flavr Savr-tomaten i 1994. (For å bli dyrket i USA, må genetisk modifiserte matvarer godkjennes av både Environmental Protection Agency (EPA) og FDA.) ny tomat hadde lengre holdbarhet takket være deaktivering av genet som får tomatene til å begynne å bli squish så snart de er plukket. Tomaten ble også lovet å ha forbedret smaken, ifølge University of California Division of Agriculture and Natural Resources.

I dag er bomull, mais og soyabønner de vanligste avlingene som dyrkes i USA. Nesten 93 prosent av soyabønner og 88 prosent av maisavlingene er genetisk modifiserte, ifølge FDA. Mange GMO-avlinger, som modifisert bomull, er konstruert for å være motstandsdyktige mot insekter, noe som reduserer behovet for plantevernmidler som kan forurense grunnvannet og det omkringliggende miljøet betydelig, ifølge U.S. Department of Agriculture (USDA).

De siste årene har den utbredte dyrkingen av GMO-avlinger blitt stadig mer kontroversiell.

"En bekymring er GMO-påvirkningen på miljøet," sa Jacob. "For eksempel kan pollen fra GMO-avlinger bevege seg til felt av ikke-GMO-avlinger og til ugrasbestander, noe som kan føre til at ikke-GMO-ervervelse av GMO-egenskaper på grunn av kryssbestøvning."

En håndfull store bioteknologiselskaper har monopolisert GMO-avlingsindustrien, sa Jacob, noe som gjør det vanskelig for individuelle, småskala bønder å tjene penger. Imidlertid, mens noen bønder kan bli drevet ut av virksomheten, kan de som jobber med bioteknologiselskapene høste de økonomiske fordelene med økt avling og reduserte plantevernmidler, har USDA sagt.

Merking av GMO-mat er viktig for et flertall mennesker i USA, ifølge meningsmålinger utført av Consumer Reports, The New York Times og The Mellman Group. Folk som er sterkt for GMO-merking mener at forbrukerne bør kunne bestemme om de ønsker å kjøpe genmodifiserte matvarer.

Imidlertid, sa Jacob, er det ingen klare vitenskapelige bevis på at GMO er farlig for menneskers helse.

Genetisk modifiserende dyr og mennesker

I dag avles husdyr ofte selektivt for å forbedre veksthastigheten og muskelmassen og oppmuntre til sykdomsresistens. For eksempel har visse linjer kyllinger som ble oppdrettet for kjøtt blitt avlet opp for å vokse 300 prosent raskere i dag enn de gjorde på 1960-tallet, ifølge en artikkel fra 2010 publisert i Journal of Anatomy. For tiden er ingen animalske produkter på markedet i USA, inkludert kylling eller storfekjøtt, genetisk konstruert, og derfor er ingen klassifisert som GMO- eller GE-matprodukter.

I løpet av de siste tiårene har forskere genetisk modifisert labdyr for å bestemme måter bioteknologien en dag kan hjelpe til med å behandle menneskelig sykdom og reparere vevsskader hos mennesker, ifølge National Human Genome Research Institute. En av de nyeste formene for denne teknologien kalles CRISPR (uttales "crisper").

Teknologien er basert på bakterienes immunsystem til å bruke CRISPR-regioner og Cas9-enzymer for å inaktivere fremmed DNA som kommer inn i en bakteriecelle. Den samme teknikken gjør det mulig for forskere å målrette et spesifikt gen eller en gruppe gener for modifisering, sa Gretchen Edwalds-Gilbert, førsteamanuensis i biologi ved Scripps College i California.

Forskere bruker CRISPR-teknologi for å søke etter botemidler mot kreft og for å finne og redigere enkeltdeler av DNA som kan føre til fremtidige sykdommer hos en person. Stamcelleterapi kan også benytte seg av genteknologi i regenerering av skadet vev, for eksempel fra et hjerneslag eller hjerteinfarkt, sa Edwalds-Gilbert.

I en svært kontroversiell studie hevder minst en forsker å ha testet CRISPR-teknologien på menneskelige embryoer med det mål å eliminere potensialet for visse sykdommer. Denne forskeren har møtt hard granskning og ble satt under husarrest i hjemlandet Kina i noen tid.

Det moralske dilemmaet

Teknologien kan være tilgjengelig, men skal forskere gjennomføre genetiske modifikasjonsstudier hos mennesker? Det kommer an på, sa Rivka Weinberg, professor i filosofi ved Scripps College.

"Når det gjelder noe som en [ny] teknologi, må du tenke på intensjonen og forskjellige bruksområder av den," sa Weinberg.

De fleste medisinske studier for behandlinger som benytter seg av genteknologi, utføres på samtykke fra pasienter. Imidlertid er genteknologi på et foster en annen historie.

"Eksperimentering med mennesker uten deres samtykke er iboende problematisk," sa Weinberg. "Det er ikke bare risikoer, men også] risikoen er ikke kartlagt. Vi vet ikke en gang hva vi risikerer."

Hvis neste generasjons teknologi var tilgjengelig og vist å være trygg, ville innvendingene mot å teste den på mennesker være minimale, sa Weinberg. Men det er ikke tilfelle.

"Det store problemet med alle disse eksperimentelle teknologiene er at de er eksperimentelle," sa Weinberg. "En av hovedårsakene til at folk ble så forferdet av den kinesiske forskeren som brukte CRISPR-teknologi på embryoer, er fordi det er et så tidlig stadium av eksperimentering. Det er ikke genteknologi. Du eksperimenterer bare med dem."

De aller fleste tilhengere for genteknologi er klar over at teknologien ikke er klar til å testes på mennesker ennå, og oppgir at prosessen vil bli brukt for godt. Målet med genetisk modifisering, sa Jacob, "har alltid vært å takle problemer som menneskets samfunn nå står overfor."

Videre lesning:

• Les svarene til Verdens helseorganisasjons vanlige spørsmål om GMO-mat.
• Se "Hvordan lage en GMO" av Chelsea Powell, på Harvard Universitys doktorgradsstudentblogg.
• Les mer om genetisk modifisering av mennesker fra Center for Genetics and Society.