Utilizarea tehnologiei modificate genetic în agricultură și alimentație
Canola (ulei canadian, cu conținut scăzut de acid) pentru consumul uman a fost dezvoltată la începutul anilor 1970 în Manitoba prin cultivarea convențională a plantelor de rapiță pentru a se deosebi de uleiul natural de rapiță, care are un conținut mult mai mare de acid erucic. Până în 1998, un soi mai rezistent la boli și la secetă a fost dezvoltat prin inginerie genetică. În prezent, Canola este produsă pe scară largă în Canada, SUA și în alte țări și este în general recunoscută ca fiind sigură de către Administrația pentru Alimente și Medicamente din Statele Unite (USFDA), iar în 2013 a fost permisă în formulele pentru sugari cu ulei de Canola la niveluri de până la 31% din amestecul total de grăsimi.
Alte produse modificate genetic consumate pe scară largă sunt porumbul și soia provenite din culturi modificate genetic. Erbicidul glifosat inhibă enzima 5-enolpiruvylshikimat-3-fosfat sintetază, care este prezentă în plante, ciuperci și bacterii, dar nu și la animale. Această enzimă reprezintă o etapă esențială în formarea hormonilor prin producerea de aminoacizi aromatici. Utilizarea erbicidului cu spectru larg a devenit mult mai răspândită odată cu dezvoltarea soiei și a porumbului Roundup® ready (GM), care conțineau gena glifosat-N-acetiltransferază. Prin aplicarea erbicidului, aceste culturi modificate genetic nu ar fi afectate, dar anumite buruieni ar fi ucise. În prezent, diferite produse comerciale pe bază de glifosat sunt capabile să controleze mai mult de 100 de soiuri de buruieni cu frunză lată și graminee. Studiile toxicologice au arătat că, deși în părțile comestibile ale culturilor modificate genetic se formează noi metaboliți care nu au fost observați la culturile convenționale, reuniunea comună FAO/OMS privind reziduurile de pesticide a concluzionat că nu există motive de îngrijorare pentru sănătatea umană în ceea ce privește consumul pe termen scurt sau lung al acestor produse sau al produselor lor. Se preconizează că numărul de culturi modificate genetic aprobate la nivel mondial va crește de la 30 în 2009 la 110 până în 2015. Chiar și în Europa, unde îngrijorarea populației față de alimentele modificate genetic este cea mai mare, aproximativ 30 de milioane de tone de culturi modificate genetic sunt importate în fiecare an, iar multe soiuri de porumb rezistent la erbicide pot fi cultivate în prezent în Uniunea Europeană (UE). Cu toate acestea, glifosatul este degradat doar lent de către microorganismele din sol și poate reprezenta un risc de contaminare a apei. În plus, rezistența unor specii de buruieni la acest erbicid reprezintă o preocupare din ce în ce mai mare.
O altă aplicație de succes a tehnologiei modificate genetic este inserarea unei gene pentru pesticidul biologic produs de Bacillus thuringiensis (Bt), o rudă apropiată a bacteriei Bacillus cereus, o bacterie foarte comună în sol și în praf. În 1901, Bt a fost observat pentru prima dată într-o colonie de viermi de mătase bolnavi sau muribunzi din Japonia. Principala diferență între Bt și B. cereus este că Bt produce o endotoxină care ucide lepidopterele. Acest lucru este realizat de toxina proteică, care apare ca un corp parasporal („cristal”) în bacterie în timpul sporulației. Proteazele intestinale ale insectelor activează proteinele toxinei, permițându-le să se lege de receptori și să afecteze celulele intestinului mijlociu prin formarea de pori în tractul digestiv al larvelor (hemocoel). Acești pori permit bacteriilor enterice naturale să pătrundă în hemocoel, unde se înmulțesc și provoacă septicemie Toxina Bt sub formă de pulbere umectabilă uscată prin pulverizare a culturii Bt a devenit disponibilă în comerț în anii 1950 și a fost utilizată pe scară largă în Canada, sub formă de pulverizare pe suprafețe întinse de păduri infestate de viermele mugurilor de molid și de molia țigănușă. Cu toate acestea, în silvicultură, până la jumătatea anilor 1980, tulpinile Bt au înlocuit practic principalele pesticide chimice pentru combaterea viermelui mugurilor de molid și a moliei țigăncii în Ontario, Quebec și în provinciile atlantice. De atunci, au fost făcute diverse modificări pentru a viza anumite insecte, în principal omizi distructive. Cu toate acestea, pentru culturile alimentare și furajere, utilizarea sa a fost mai limitată, fiind direcționată în principal împotriva viermilor de varză, a viermilor de tomate, a buruienilor europeni ai porumbului, a omizilor de lucernă și a viermilor de lucernă. Bt poate fi aplicat prin sisteme de irigații aeriene sau sub formă de granule. Datele disponibile sugerează că sporii pot rămâne în sol de la luni până la ani de zile în condiții de câmp, dar se cunosc puține lucruri despre longevitatea toxinei în sol sau în apă.
Două izolate din acest gen sunt foarte active împotriva insectelor de mare importanță economică; Bt subsp. kurstaki atacă insectele lepidoptere, iar Bt subsp. israelensis ucide țânțarii și muștele negre. Tulpina Bt kurstaki este cea mai frecvent utilizată ca spray pentru combaterea omizilor de pe legume. Insecticidele Bt sunt singurele insecticide bacteriene utilizate pe scară largă, iar un avantaj pe care îl au este că nu vizează nici polenizatorii, cum ar fi albinele, nici prădătorii sau paraziții dăunătorilor de interes. În 2012, Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară a efectuat o evaluare a riscurilor privind tulpina Bt kurstaki și a concluzionat că riscul pentru sănătatea mamiferelor, reptilelor, amfibienilor, păsărilor, algelor și artropodelor terestre non-lepidoptere și, probabil, a microorganismelor din sol este scăzut. Din punctul de vedere al OMG-urilor, porumbul Bt este o variantă de porumb, modificată genetic prin inserarea genei pentru toxina Bt în genomul porumbului pentru a ucide bormașina europeană a porumbului și, mai recent, viermele urechii și viermele rădăcinii porumbului. Spre deosebire de Bt, plantele transgenice precum porumbul nu eliberează toxina Bt. În schimb, celula trebuie să fie digerată de către insectă pentru a elibera ingredientul activ în intestin. Aceasta reprezintă o îmbunătățire față de Bt-ul pulverizat, deoarece nu este susceptibil de a fi degradat de lumina soarelui sau spălată de ploaie. Majoritatea formulărilor pulverizate sunt mai puțin eficiente în timp, poate la câteva zile sau săptămâni după aplicare, spre deosebire de versiunea modificată genetic, care este eficientă pe toată durata de viață a plantei. Cu toate acestea, un risc este că expunerea continuă a insectelor la Bt modificat genetic derivat ar putea conferi rezistență la prădarea insectelor.
Deși insectele sunt capabile să dezvolte niveluri ridicate de rezistență în cadrul experimentelor de laborator, acest lucru nu a fost observat în mare măsură acolo unde culturile au fost pulverizate. În prezent, se convine în general că „strategia cu doze mari/refugiu” este cea mai promițătoare și practică abordare pentru a prelungi eficacitatea toxinelor Bt. Aceasta necesită plante-gazdă fără toxine ca refugiu în apropierea culturilor insecticide și doze de toxine care să fie suficient de mari pentru a ucide insectele. După mai mult de un deceniu din cauza comercializării inițiale a culturilor Bt, majoritatea populațiilor de dăunători țintă rămân sensibile, dar a fost documentată o rezistență evoluată pe teren la unele populații de trei specii de molii noctuide care se hrănesc cu porumb Bt în Puerto Rico și Africa de Sud și la bumbacul Bt în sud-estul SUA. Rezultatele obținute pe teren sunt în concordanță cu previziunile din teorie, sugerând că printre factorii care întârzie rezistența se numără moștenirea recesivă a rezistenței, refugii abundente de plante gazdă care nu sunt Bt și culturi Bt cu două toxine utilizate separat de culturile Bt cu o singură toxină. Utilizarea culturilor Bt este populară în întreaga lume, cu peste 32 de milioane de hectare cultivate, inclusiv bumbac Bt și cartofi Bt. Chiar și unele țări cu preocupări legate de alimentele modificate genetic în general, cum ar fi cele din UE, permit utilizarea culturilor transgenice Bt și este probabil ca utilizarea acestora să se extindă în viitor. Printre alte OMG-uri permise în SUA și în alte câteva țări se numără bumbacul rezistent la erbicidul bromoxinil; roșiile cu coacere întârziată; dovleceii, dovleceii și papaya modificată pentru a rezista la viruși (80% din papaya hawaiiană este modificată genetic, deoarece nu există încă nicio metodă convențională sau organică pentru a controla virusul de tip „ringspot”). Sfecla de zahăr rezistentă la glifosat a fost aprobată în Australia, Canada, Columbia, UE, Japonia, Coreea, Mexic, Noua Zeelandă, Filipine, Federația Rusă, Singapore și SUA.
Potențialul acestei tehnologii poate fi folosit, de asemenea, pentru a îmbunătăți nutriția, cum ar fi producția de vitamine; un bun exemplu în acest sens este „orezul auriu”, un soi modificat genetic de orez Oryza sativa, care produce beta-caroten, un precursor al vitaminei A, în părțile comestibile ale orezului, produs în 2000. Orezul auriu a fost creat prin transformarea orezului cu două gene de biosinteză a beta-carotenului: Phytoene synthase de la o narcisă și crtI de la o specie de Erwinia, și are de fapt o culoare aurie, foarte diferită de orezul nemodificat genetic. Motivul cercetării a fost acela de a planta acest soi în regiuni, cum ar fi Africa și India, unde mii de copii mor în fiecare an din cauza lipsei de vitamina A. În 2005, a fost dezvoltat un soi mai nou care produce mult mai mult beta-caroten, dar, din păcate, nici varianta originală, nici cea mai nouă nu sunt încă cultivate pentru consumul uman. Abordarea culturilor modificate genetic pentru îmbogățirea cu vitamina A este văzută de mulți ca o alternativă mai puțin costisitoare și mai practică la suplimentele vitaminice sau la o schimbare a dietei în sensul unui consum mai mare de legume și produse animale.
Preocupările obișnuite exprimate cu privire la culturile modificate genetic au fost exprimate și în ceea ce privește orezul auriu: răspândirea genelor modificate genetic în mediul înconjurător; pierderea varietăților locale și a biodiversității; deschiderea ușii către OMG-uri mai controversate; profiturile obscene obținute de companiile multinaționale de pe urma celor care își permit cel mai puțin costul semințelor; și vitamina A ar putea fi obținută din alte surse alimentare. Alți opozanți au susținut că adulții și copiii ar trebui să mănânce cantități exagerate de orez auriu pentru a vedea vreun beneficiu. Cu toate acestea, teste recente au arătat că orezul auriu furnizează vitamina A dietetică la fel de bine ca și suplimentele și mai bine decât betacarotenul natural din spanac. Pentru a permite utilizarea pe scară largă, companiile producătoare de organisme modificate genetic au fost de acord ca agricultorii să poată obține semințele și să le replanteze gratuit, cu excepția cazului în care obțin mai mult de 10 000 USD pe an din această cultură. Au fost efectuate teste pe teren și se speră că orezul auriu va îndeplini condițiile de reglementare pentru producția sa și va fi pe piață în 2015.
O altă aplicație benefică a tehnologiei modificate genetic este producția și livrarea de vaccinuri prin intermediul plantelor modificate genetic. ADN-ul selectat din virusurile hepatitei B și holerei injectat în puieții de bananier ar putea permite plantei să producă proteine antigenice fără nicio componentă de infectivitate. Consumul acestor banane (și a altor legume modificate, cum ar fi cartofii și morcovii) ar dezvolta anticorpi în consumator pentru a lupta împotriva acestor boli într-un mod similar cu injectarea sau ingerarea unui vaccin tradițional. Aceasta ar putea fi o modalitate mai eficientă și mai puțin costisitoare de a vaccina populații mari împotriva unor boli specifice.
Cercetarea OMG cu plante se va accelera în viitor, iar unele dintre rezultate s-ar putea dovedi a fi acceptabile atât din punct de vedere economic, cât și ecologic pentru guverne și pentru public. Unele plante și arbori ar putea fi modificate pentru a capta cantități mari de carbon, care ar fi sechestrate în rădăcini și tulpini. Ierburile perene, cum ar fi switchgrass și Miscanthus, ar putea avea cel mai bun potențial imediat, datorită sistemelor lor radiculare extinse. Alte exemple sunt arborii modificați genetic pentru a crește mai repede, pentru a produce lemn mai bun, de exemplu pentru construcții și pentru biocombustibil, pentru a rezista la invazia de dăunători și la condiții climatice extreme și chiar pentru a detecta atacurile biologice prin dezvoltarea unor arbori care își schimbă culoarea atunci când sunt expuși la contaminare biologică sau chimică. Cu toate acestea, preocupările legate de mediu vor împiedica orice adoptare pe scară largă a acestora, în special pentru că polenul eliberat de copaci este incontrolabil pe suprafețe mari.
.