I choć do dziś nie dysponujemy solidnymi danymi, Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska szacuje, że rocznie około trzystu tysięcy pracowników amerykańskich farm może zapadać na choroby związane z użyciem pestycydów.

Zanim nastąpiła era chemii, rolnicy mieli oczywiście swoje sztuczki i potrafili radzić sobie bez pestycydów. Jedna z takich bardziej pomysłowych metod ochrony roślin przed atakiem owadów polega na wykorzystaniu toksyny uzyskanej od bakterii, a nierzadko i samej bakterii. W naturze Bacillus thuringiensis atakuje owadzie jelita, aby raczyć się pokarmem uwalnianym przez uszkodzone komórki. Po wniknięciu do organizmu paraliżuje ona wnętrzności owadów i doprowadza je do śmierci poprzez zagłodzenie, a zarazem zniszczenie tkanek. Bakterię odkryto w 1901 roku, kiedy to zdziesiątkowała populację jedwabników w Japonii, ale nazwę nadano jej dopiero w roku 1911, podczas plagi mola ziarniaka w niemieckiej Turyngii. W roli pestycydu po raz pierwszy wykorzystana została we Francji w roku 1938. Początkowo wydawało się, że jej efektywność ogranicza się tylko do gąsienic owadów łuskoskrzydłych (ciem i motyli), jednak różne szczepy konsekwentnie udowadniały swą skuteczność także w walce z larwami chrząszczy i much. Co ważne, B. thuringiensis działa tylko na owady: w jelitach większości zwierząt panują warunki kwasowe (niskie pH), ale u larw owadów środowisko to jest silnie zasadowe (wysokie pH); dokładnie tego trzeba, by groźna toksyna Bt (skrót od Bacillus thuringiensis) uległa aktywacji.

W dobie rekombinacji DNA sukces Bacillus thuringiensis w roli pestycydu zainspirował wielu inżynierów genetycznych. A może by tak, zamiast topić uprawy w morzu bakterii, włączyć gen toksyny Bt do genomu roślin uprawnych? Farmer nie musiałby już nigdy opryskiwać upraw, bo każdy kęs rośliny byłby dla owada śmiertelny (a zarazem nieszkodliwy dla ludzi).Metoda ta przynajmniej na dwa sposoby góruje nad tradycyjnym opryskiwaniem. Po pierwsze, do czynienia z pestycydem miałyby tylko owady, które zabierają się do konsumpcji; nieszkodliwym nie działaby się krzywda, co niestety ma miejsce w przypadku stosowania środków zewnętrznych. Po drugie, włączenie genu kodującego truciznę Bt do genomu rośliny prowadziłoby do jej produkcji przez każdą komórkę rośliny, podczas gdy tradycyjne pestycydy skutecznie chronią tylko liście i łodygi. Szkodniki żywiące się korzeniami albo wgryzające się w tkanki, których do tej pory nie udawało się zwalczać, teraz czekałaby niechybna śmierć.

Dziś mamy już cały zestaw roślin z genem Bt: kukurydza Bt, ziemniak Bt, bawełna Bt, soja Bt i inne. W rezultacie zdecydowanie spadło zużycie pestycydów.

W 1995 roku farmerzy hodujący bawełnę w delcie Missisipi spryskiwali pola średnio 4,5 raza na sezon. Zaledwie rok później, gdy upowszechniły się uprawy bawełny Bt, średnia dla wszystkich farm — łącznie z tymi, które hodowały odmiany bez genu Bt-spadła do 2,5. Szacuje się, że od roku 1996 dzięki wprowadzeniu do upraw roślin Bt Stany Zjednoczone ograniczyły ilość stosowanych pestycydów o ponad pięćset tysięcy litrów rocznie. Ostatnio nie bywałem w krainie bawełny, ale mogę się założyć, że tamtejsze billboardy nie zachęcają już do kupna chemicznych środków owadobójczych; podejrzewam, że już prędzej wrócą reklamy Burma-Shave. Również inne państwa zaczynają wyciągać korzyści z tej technologii: w Chinach w 1999 roku hodowla bawełny Bt ograniczyła zużycie pestycydów o około 1300 ton.

Biotechnologia pozwoliła też uodpornić rośliny przeciwko innym tradycyjnym wrogom, zapobiegając chorobom w zaskakujący sposób, niemal jak szczepionka u ludzi. Szczepimy nasze dzieci łagodnymi formami różnych patogenów w celu wywołania odpowiedzi układu odpornościowego, który dzięki temu uczy się chronić je przed infekcją przy zetknięciu z prawdziwymi bakteriami chorobotwórczymi.

Otóż również rośliny (które, mówiąc ściśle, nie posiadają układu odpornościowego), jeżeli miały do czynienia z jakimś wirusem, często stają się odporne także na inne jego szczepy. Roger Beachy z Washington University w St. Louis doszedł do wniosku, że to zjawisko (znane jako „interferencja") umożliwi inżynierom genetycznym uodpornienie roślin na zagrażające im choroby.

Na próbę wstawił do genomu rośliny gen kodujący białko osłonki wirusa i sprawdził, czy przyczyniło się to do jej zabezpieczenia, mimo że nie była wystawiona na działanie samego patogenu. Eksperyment się powiódł. W jakiś sposób obecność białka wirusowej powłoki w komórce chroni ją przed atakiem wirusa.

Metoda Beachy’ego pozwoliła uratować hawajskie uprawy papai. Między rokiem 1993 a 1997 rokiem produkcja papai na Hawajach spadła o 40 procent; winna była epidemia wirusa atakującego uprawy. Jednej z głównych gałęzi gospodarki wyspy groziła katastrofa. Dzięki wstawieniu genu kodującego zaledwie fragment białka płaszcza wirusa do genomu papai, naukowcom udało się stworzyć rośliny odporne na jego ataki i hawajskie plantacje przetrwały.

Naukowcy z Monsanto zastosowali później tę samą nieszkodliwą metodę w walce z powszechną chorobą ziemniaka wywoływaną przez wirusa X. (Wirusy ziemniaczane mają nader nieciekawe nazwy. Istnieje również wirus Y.) Niestety McDonald's i inne „hamburgerowe potęgi" przestraszyły się, że korzystanie z takich modyfikowanych kartofli ściągnie im na głowę protesty bojowych ekologów walczących z modyfikowaną genetycznie żywnością. W rezultacie frytki kosztują o wiele więcej, niż powinny.

Natura wymyśliła wewnętrzne systemy obronne setki milionów lat wcześniej, nim inżynierowie genetyczni zaczęli wstawiać geny Bt do roślin uprawnych. Biochemicy wyróżnili całą klasę substancji roślinnych, zwanych metabolitami wtórnymi, które nie są zaangażowane w ogólny metabolizm komórki.

Ich funkcją jest natomiast ochrona przed roślinożercami i innymi potencjalnymi agresorami. W naturalnych roślinach wprost roi się od naturalnych toksyn, które powstały w trakcie ewolucji. Dobór naturalny faworyzował rośliny posiadające najpaskudniejsze zestawy metabolitów wtórnych, gdyż to właśnie czyniło je mniej podatnymi na ataki różnej maści roślinożerców. W istocie, liczne substancje, które ludzie nauczyli się uzyskiwać z roślin w celach leczniczych (digitalis z naparstnicy używany w precyzyjnych dawkach jako lek nasercowy), jako środki pobudzające (kokaina z koki) lub pestycydy (pyretryn z chryzantemy) należą właśnie do klasy metabolitów wtórnych. Trujące dla naturalnych wrogów, substancje te odpowiadają u roślin za występowanie wysoko wyspecjalizowanych reakcji obronnych.

Bruce Ames, autor testu Amesa, szeroko wykorzystywanego do określania, czy dana substancja jest rakotwórcza, czy nie, zauważył zresztą kiedyś, że naturalne związki chemiczne w naszej żywności są tak samo śmiertelnie groźne jak sztuczne, o których obecność nieustannie się zamartwiamy. Nawiązując do testów przeprowadzanych na szczurach, podał kiedyś za przykład kawę:

„W jednej filiżance kawy znajduje się więcej substancji rakotwórczych niż w pozostałościach pestycydów, które konsumujemy w żywności przez cały rok. I jest tam też kolejny tysiąc innych związków, które dopiero należy zbadać. Ilustruje to nasze podwójne standardy: jeśli coś jest sztuczne, szalejemy z niepokoju, jeśli naturalne — po prostu ignorujemy zagrożenie."

Jeden z pomysłowych zestawów obrony chemicznej u roślin zawiera furanokumaryny, grupę związków chemicznych, które nabierają toksycznych właściwości dopiero przy bezpośrednim zetknięciu z promieniowaniem ultrafioletowym. Za sprawą tej naturalnej adaptacji toksyny aktywują się dopiero wtedy, gdy roślinożerca zaczyna wgryzać się w roślinę, otwierając komórki i wystawiając ich zawartość na światło słoneczne. (To właśnie furanokumaryny znajdujące się w skórce limonek były odpowiedzialne za przedziwną plagę, która nawiedziła ośrodek Club Medu na Karaibach — jak się okazało, wszyscy dotknięci szpetną wysypką goście brali wcześniej udział w zabawie polegającej na przekazywaniu owoców limonki od jednej osoby do drugiej bez użycia rąk, stóp, ramion czy ust. W jasnym słońcu Karaibów aktywne furanokumaryny upokorzonej limonki dokonały straszliwej zemsty na udach żądnych rozrywki turystów.) Rośliny i roślinożercy uczestniczą w ewolucyjnym wyścigu zbrojeń: natura premiuje rośliny, które są coraz bardziej toksyczne, i roślinożerców, którzy coraz lepiej sobie radzą z detoksykacją trujących substancji roślinnych, trawiąc w tym samym czasie to, co ma wartości odżywcze. Także w walce z furanokumarynami ewolucja wynagradza tych, którzy potrafią wykształcić sprytne mechanizmy zaradcze. Na przykład niektóre gąsienice zawijają liść, nim dobiorą się do jego tkanki. Światło słoneczne nie dociera do zacienionych obszarów tak skonstruowanej liściowej rurki i furanokumaryny nie ulegają aktywacji.

Wyposażenie roślin uprawnych w przydatne substancje chemiczne jest jednym ze sposobów, w jaki rodzaj ludzki, jako strona zainteresowana, może je wspomóc w tym ewolucyjnym wyścigu zbrojeń. Nie powinno nas jednak zdziwić, jeśli szkodniki w końcu rozwiną odporność na konkretną toksynę. Taka reakcja będzie przecież następnym etapem w prastarym konflikcie. Kiedy to się stanie, przejście do następnego etapu może nam ułatwić mnogość dostępnych wariantów toksyn Bt: kiedy upowszechni się odporność na jeden z nich, trzeba będzie wyhodować rośliny z alternatywną toksyną.

Poza ochroną roślin przed wrogami, biotechnologia może także przyczyniać się do wprowadzenia na rynek lepszych jakościowo produktów. Niestety, niekiedy nawet najbardziej błyskotliwi badacze urzeczeni nowatorskimi technologiami zapominają o sprawach podstawowych — o smaku. To właśnie miało miejsce w przypadku pewnej bardzo innowacyjnej kalifornijskiej firmy.

Calgene, bo o niej mowa, zasłynęła w 1994 roku, wprowadzając pierwszy na świecie produkt inżynierii genetycznej, który trafił na sklepowe półki. Udało jej się wówczas rozwiązać najpoważniejszy problem związany z uprawą pomidorów: jak dostarczyć na rynek dojrzałe owoce, nie zrywając ich, kiedy są jeszcze zielone, a taka obowiązywała wcześniej procedura. Koncentrując się jednak na pokonaniu naturalnych barier technicznych, naukowcy zapomnieli o sprawie fundamentalnej: ich pomidor (dość nieszczęśliwie wprowadzony na rynek pod nazwą „Flavr-Savr", od słów flavor, czyli smak, i savor — rozkoszować się smakiem) nie był ani smaczny, ani wystarczająco tani, by odnieść sukces. W ten sposób, niejako za jednym zamachem, udało się Calgene stworzyć zarówno jeden z pierwszych artykułów GM, jak i produkt biotechnologii, który najszybciej znikł z półek sklepowych.

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Czy jeść GMO? GMO szansa czy zagrożenie?

Zobacz komentarze (13)..

Wyślij mailem..

Wersja do druku    PDF    MS Word

James D. Watson Ur. 1928. Genetyk i biochemik amerykański. W marcu 1953, mając 25 lat, wraz z F.H.C. Crickiem i Rosalind Franklin, opracował w Laboratorium Cavendisha model budowy przestrzennej podwójnej helisy DNA, za co, wraz z Crickiem i M.H.F. Wilkinsem, otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii za rok 1962. W latach 1958–1976 profesor Uniwersytetu Harvarda w Cambridge, od 1968 do przejścia na emeryturę w 2007, dyrektor Cold Spring Harbor Laboratory w Nowym Jorku. Członek m.in. Narodowej Akademii Nauk w Waszyngtonie. James Watson był jednym z pomysłodawców i został pierwszym szefem programu The Human Genome Project, który miał za zadanie zsekwencjonowanie całego genomu człowieka.