Genteknik och miljö

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Genteknik och miljön

Det finns tekniker att framställa mänskligt insulin, tekniker att manipulera fram bekämpningsmedelståliga grödor och tekniker för att få laktosfri komjölk. Men att använda genteknik i miljöbevarande syfte är dag inte särskilt utvecklat. Idag handlar det främst om att genmanipulera bakterier till ”superbakterier” som kan sanera miljöfarliga ämnen, vilket idag används i vattenreningsverk. Man har även börjat forska kring flercelliga växters förmåga att binda tungmetaller.
Jag kommer i detta arbete förklara hur man framställer dessa gentekniskt förändrade bakterier och växter, och resonera kring fördelar och brister. Men mestadels handlar detta arbete om genteknisk växtförädling, och om de uppenbara ekologiska risker som användandet av dessa grödor för med sig. Men även om fördelar.
Vad är rätt och fel i kulturellt, religiöst och etiskt perspektiv?




Att genmanipulera bakterier och växter.

Det finns naturliga bakterier som bryter ner miljögifter till koldioxid och vatten genom att använda giften till energikälla. Man använder sådana i vattenreningsverk och i USA är det inte ovanligt att man släppt ut sådana sanerande bakterier efter oljeutsläpp. Mikroorganismer utnyttjas redan för att lösa ut metaller ur låghaltiga malmer och gruvavfall. Men metoden anses inte tillräckligt effektiv och därför har forskare ändrat i de delar av bakteriens DNA-molekyl som gör att den tillverkar mer av det nerbrytande enzymet, vilket gör bakterien mer effektiv i giftsaneringssynpunkt. Man har även fört ihop olika gener hos flera olika bakterier och fått bakterier som kan bryta ner en större mängd olika kemikalier, och bakterier som kan bryta ner helt nya ämnen. Problem i detta är att de genmanipulerade bakterierna är anpassade efter skyddad laboratoriemiljö och sällan klarar sig i naturen. Hittills har man fått fram provrörsbakterier som skulle kunna användas till att bryta ner PCB och andra polyklorerande kolväten i slutna tankar.
Bakterier var de första varelser man lärde sig att genmanipulera. Till en början var syftet ren grundforskning på området.
Att genmanipulera organismer, i synnerhet bakterier är egentligen enkelt:
För att klippa molekyler i mindre bitar använder man s.k. restriktionsenzymer, även kallat av gentekniker ”målsökande saxar”. Enzymerna finns naturligt och fungerar som försvar mot virus för bakterier. Enzymet känner igen och klipper av molekylen vid olika bokstavskombinationer, klipper bort sådana som bakterien själv inte har (och vill bli av med). Det finns ett stort antal sådana enzymer, vilka alla klipper olika. Därför kan man nu klippa av den eller de gener man söker. Man sorterat DNA-bitarna med hjälp av elektrisk spänning och klistrar ihop de önskade generna med varandra till en ny DNA-molekyl med hjälp av proteinet ligas, vilket är ett protein som finns i alla celler och är cellens egna ”klister” – det lagar trasiga DNA-molekyler. För att föra in genen i bakterien som ska föröka sig och därmed göra många kopior klistrar man på molekylen på en bärarmolekyl, en plasmid. En plasmid finns naturligt i många bakterier och innehåller oftast extra anlag. När man fört in den manipulerade plasmiden i bakterien tar bakterien hand om plasmiden som om den vore ”naturlig”.
Att föra in en önskad gen i en bakterie är lätt. Bakterierna läggs i näringslösning så att de frodas och delar sig när man sedan tvättar dem i kalciumklorid och sedan läggs på isbad. Man blandar i önskad gen och blandar om. Redan efter tjugo minuter har hundratals bakterier tagit upp genen och man har genmanipulerade bakterier. För att sedan hitta de transformerade bakterierna har man tillsammans med den nya genen satt in en antibiotikarestent gen, och man häller ut alla bakterier på en näringsplatta med detta antibotikum, och man ser snabbt vilka som fortsätter att dela sig. Man säger att man sätter in en markörgen, dvs. något som senare bekräftar att genkonstruktionen verkligen tas upp av organismens DNA.
För att få släppa ut en genmodifierad bakterie i naturen krävs tillstånd från Kemikalieinspektionen, och innan tillstånd ges ska man granska att utsläppet inte innebär miljö –och/eller hälsorisker.

Att genmanipulera en växt är svårare, dels för att det är svårt att få in DNA genom växtcellväggen, dels för att växter är flercelliga, vilket innebär att man måste odla upp en ny gröda från de manipulerade cellerna. Det finns två sätt att föra in DNA i en växtcell. En jordbakterie, Agrobacterium tumefaciens, utnyttjar naturligt växter genom att föra in gener som sitter på ett t-DNA in i växten, som dels tvingar den att tillverka näringsämnen åt bakterien och även gör att växtcellen ifråga börjar dela sig okontrollerbart. Det bildas alltså en tumör som omvandlar solenergi till näringsämnena som angriparbakterierna lever av. Detta har forskarna dragit nytta av och ersatt bakteriens gener med önskade gener. När man fått sina callusklumpar (tumörer) på växtdelen, häller man på växthormoner som gör att blad växer ut, och sedan hormoner så att rötter växer ut. Man planterar växten och man har en genmanipulerad moderväxt från rot till topp, som sedan kan användas till att på liknande sätt göra genetiskt exakta kopior. Problemet denna metod var länge att man endast kunnat manipulera tvåhjärtbladiga växter. För att få fram manipulerade enhjärtbladiga växter, såsom de viktiga grödorna majs, ris och vete har man utvecklat en metod där man skjuter med Wolfram- eller guldkulor med fäst DNA på växtcellen. Ibland lyckas metoden och då har DNAt lossnat från kulan och integrerats med växtcellens eget DNA.
Syftet med genmanipulerade grödor är förståss att göra dessa tåligare mot olika klimat, ogräsbekämpningsmedel, insekter osv, och därmed öka livsmedelsproduktionen eller anpassa grödorna efter marknaden. Man har även börjat undersöka olika genmanipulerade växters förmåga att sanera tungmetaller, samt växter som kan användas industriellt.
En gen, WAX2, har visats åstadkomma produktion av ett protein som ingår i det skyddande lagret på växterna, kutikulan. Kutikulan hjälper växten att bibehålla vatten. Förhoppningen är att denna gen skall ge en tjockare och mer rigid kutikula vilket torde leda till minskad vattenförlust och ökad torktålighet.
En annan jordbakterie, Bacillus thuringiensis, har gener som tillverkar ett kristallint protein (Bt protoxin) som är giftigt för insekter och larver. Insekten äter av den manipulerade växten, giftet aktiveras av insektens magsyra och förstör matsmältningskanalen och djuret dör. Denna bakterie används även i visst biologiskt bekämpningsmedel.
På senare tid har man börjat forska i att göra mat med förbättrade egenskaper. Ett exempel på det är ett ris som innehåller b-karoten som omvandlas till A-vitamin i kroppen. Detta har utvecklats av ett kinesiskt forskarlag genom att införa gener för omvandling av en existerande substans i ris (geranylgeranylpyrofosfat) till b-karoten.
En intressant utveckling är användning av växter för att sanera toxiska tungmetaller och kemikalier. Vissa växter har visats kunna hyperackumulera tungmetalljoner. Växterna bör framför allt kunna användas i svårt förorenade områden t ex vissa industri- och militära områden. Transgena växter har även utvecklats vilka producerar bakterieenzym som bryter ner explosiva ämnen som TNT och dinitroglycerol. I laboratorieförsök har gentekniskt förändrade tobaksplantor använts men målet är att utveckla poppel med sådana egenskaper.
Potatis innehåller två sorters stärkelse: amylopektin och amylos. Amylopektin kan användas till att glätta papper med och amylos skulle kunna användas för tillverkning av biologiskt nedbrytbara plaster. Det går åt enorma mängder energi för att skilja dessa åt, därför har man framställt genmodifierad potatis som innehåller en av dessa stärkelser. Detta är ett exempel på hur genmodifierade grödor skulle kunna användas inom industrin för att spara energi.



Betänkligheter

Gentekniken bär ju som ovan visat med sig många positiva utvecklingar. Att utveckliga torkatåliga grödor och genom att göra transgena grödor som producerar toxiska ämnen så att de är resistenta mot parasitangrepp och bekämpningsmedel ger fattiga länder med lång torkeperiod ökad livsmedelsproduktion. Isamma anda kan man se livsmedel som motverkar bristsjukdomar hos hela befolkningar som överkonsumerar en viss föda. Eller som hos potatisen vilken kan ge miljövänligare plast, eller att utveckla kunskapen om sanerande bakterier och växter. För oss konsumenter innebär idag genetiskt förändrade grödor att vi kan ta del av färska grönsaker och frukt som kommer från andra sidan av jorden, utan att de blivit övermogna eller ruttna.
Det finns idag ca sex miljarder växtprover, de flesta i fruset tillstånd, världen över. Genbankerna distribuerar prover till privata kemiföretag för gentekniskt forskningssyfte, och syftet är att först vara den som kan hitta och sätta in olika gener i livsmedel för att få fram en önskad slutprodukt. !997 bedrevs två tredjedelar av bioteknikforskningen inom jordbruket av privata företag.
En tomat är inte en tomat om den är genetiskt förändrad, och det betyder att företaget kan ta patent på grödan, vilket i sin tur betyder att den bonde som vill odla den nya tomaten med inbyggd insektsresistent måste betala royalties till patentinnehavaren.
Farmers Right är ett begrepp som innebär regler som motvikt till växtförädlarrätten, vilka ska skydda bondens rätt att spara, använda och utbyta fröer (utsäde). I EU har bönder däremot inte rätt att spara fröer från år till år som infaller under växtförädlarrätten. De måste betala royalties. Därför tvingas bönderna köpa nyt utsäde varje år, och ett knep som säljarna har är att det utsäde de säljer inte ska kunna sparas, är att sälja genmanipulerat utsäde, hybridutsäde - dvs. fröer som är sterila. Regler som gör att multinationella storföretag lätt kan få marknadsmonopol. Genteknik som används för livsmedelsframställning är idag ett maktinstrument.
Användningen av bekämpningsmedelsresistenta grödor innebär många miljörisker. Förutom att risken att bekämpningsmedelsberoendet permanentseras, ökar användningen av bekämpningsmedel kraftigt. Inte sällan är det företag som säljer dessa produkter, som har utvecklat den nya resistenta grödan. I de nordiska länderna är det just de GMO-grödor som är resistenta mot bekämpningsmedel som kan komma att odlas i framtiden, om GMO-jordbruk blir tillåtet. I dagsläget pågår fältförsök på sådana GMO-grödor i både Sverige och Danmark. Upprepade gånger har man också funnit bekämpningsmedlet Round-up i danskt och svenskt grundvatten.
Användningen av insektsresistenta grödor skadar inte bara det primära målet (insekten), vilken kan vara en ekologiskt nödvändig organism. Sekundära effekter på icke-målorganismer som andra växtätare och även människan har uppmärksammats. Man har sett samband mellan genmanipulerad mat och mänskliga allergier. Ett exempel är ett allergent protein från paranöten som har införlivats i en sojaböna. Antibiotikaresistensen är idag utbredd, och farhågan om den genmanipulerade matens skuld breder ut sig. Anledningen är att man ofta använder antibiotikaresistens som urskiljande markör för att ge möjlighet till de manipulerade växtcellerna att växa i närheten av ett växtgift. I tomaten i Flavr Savr med förlängd hållbarhet användes antibiotikaresistensen kanamycin, men den fick av hälsoskäl sluta att odlas. Det finns även risk för att kemikalier som används i de manipulerade grödorna kommer ut i jorden med döda växtdelar. Effekterna av GMO-grödor kan inte påvisas, eftersom det har gått för kort tid sedan de började användas.
Det finns många röster emot genmanipulation, förutom de hälsorisker och de ekologiska risker som diskuteras finns religiösa och kulturella motsättningar. Var finns gränsen till att äta ett orent djur om man är muslim, eller att äta ett djur över huvud taget om man är vegetarian?
Den mest framstående ekologiska risken med GMO-grödor är spridningen. De designade vektorer (plasmiderna) som används för att stoppa in gener i celler är inte värdspecifika. Problemet är vad som händer med de gener organismerna bär med sig och hur detta skall kunna studeras. Det finns sätt att identifiera plasmider, men det är inte praktiskt möjligt att övervaka vad som händer med varje enskild gen. Forskarna får istället använda de försök som idag utförs med märkta plasmider, som ger en uppfattning om sannolikheten för att plasmider och deras gener ska överföras till
andra organismer. Utöver detta behöver vi kunskap om hur mikroorganismerna ifråga
samverkar med andra organismer ute i naturen innan vi kan förutsäga vad som
kommer att hända.
Ett annat sätt att handskas med problemet är att konstruera organismerna så att en
insatt gen inte kan smita ut från den ursprungliga bäraren. Detta kan ske genom att
exempelvis sätta in genen i kromosomen vilket avsevärt minskar möjligheten för att
genen förs vidare, som med det sterila utsädet. Hur som h...