Letošní Nobelovu cenu za chemii získaly vědkyně Emmanuelle Charpentier a Jennifer Doudna za vývoj mocného nástroje pro genetické modifikace, CRISPR-Cas. A ať se nám genetické modifikace líbí nebo ne, je celkem jisté, že budou měnit svět, včetně životního prostředí.
Řada vědců, včetně samotné Jennifer Doudna, čeká, že genové modifikace hodně zasáhnou do zemědělství. Povedou k novým odrůdám rostlin a plemenům zvířat, to změní způsob obhospodařování půdy a v konečném důsledku i krajinu a přírodu celkově. Pojďme se podívat, o co vůbec jde a čeho se s pomocí CRISPRu dosáhlo.
Co je to CRISPR-Cas?
CRISPR-Cas se dá stručně popsat jako takové biochemické Ctrl+F a Ctrl+V. Umožňuje najít v genech určitý úsek a do daného místa připsat cokoliv se vám zlíbí. Díky tomu se dají dělat genetické modifikace nesmírně snadno, přesně, rychle a levně. Je to dobře? To záleží na úhlu pohledu.
V některých vzbuzují genetické modifikace nadšená očekávání, v jiných obavy, v dalších zase odpor nebo strach z Božího trestu. Ve vědecké literatuře převažuje to nadšení. Ne že by vědci byli k rizikům a etice neteční, ale převažuje názor, že rizika jsou pod kontrolou a zasahovat do jiného než lidského genomu neetické není. Že přece geny rostlin a zvířat modifikovali naši předkové už desetitisíce let zpátky (šlechtěním), tak proč bychom to nemohli dělat taky.
Dnešní genové modifikace jsou šlechtění vlastně dost podobné. Už tolik nefrčí přenášení genů z jednoho organismu do druhého a vývoj bizardností typu krys, které pod UV lampou zeleně svítí díky genu z medúzy. Dnes je trend spíš vypínat nebo naopak posilovat geny, které v organismech přirozeně jsou, případně si občas něco půjčit z blízce příbuzných druhů.
O genetických modifikacích pomocí CRISPRu a jejich vlivu na pěstování rostlin nedávno vyšel souhrnný článek v prestižním Nature Reviews Molecular Cell Biology. Autoři předpokládají, že objevy povedou třeba k vyšší výnosnosti. To, jak velké bude zrno nebo plod, reguluje řada enzymů a mnohé z nich se dají „vypnout“, aby plod vyrostl větší. Už se povedlo s pomocí CRISPR zvýšit výnosy u rýže, pšenice, několika druhů ovoce nebo rajčat (obr.1). Také se dá ovlivňovat kvalita. Povedlo se třeba vyvinout kukuřici a rýži s lepším škrobem, téměř bezlepkovou pšenici, nebo plodiny bohatší na prospěšné karotenoidy a nenasycené mastné kyseliny. Většina projektů je ještě ve fázi výzkumu, ale třeba GMO sója s výživnějším olejem je už povolená na půdě USA. Také se dá do rostlin dostat větší odolnost proti nemocem. Náchylnost k některým chorobám je geneticky podmíněná a vypínání genů náchylnosti nebo vnášení genů odolnosti z rezistentních odrůd může rostlině výrazně pomoct. Už existuje odolnější rýže, pšenice, okurky, citrusy a rajčata.
Další možnost je vybudovat v plodině větší odolnost proti postřikům. Řada herbicidů působí na enzymy, které má prakticky každá rostlina. Díky tomu jsou jako zbraně hromadného ničení a vadne po nich jak plevel, tak pěstovaná plodina. Zemědělec pak musí postřik pečlivě dávkovat, aby se zbavil maxima plevele a jeho rostlina to ještě zvládla. Ale pokud se něco málo v genech pro tvorbu těchto enzymů změní, plodina získá odolnost, zemědělec může stříkat pole víc a zbavit se všeho plevele.
Genetické modifikace také umí zrychlit domestikaci divokých rostlin. To by nám mohlo dost zpestřit jídelníček. Mít na zahrádce místo hlávkového salátu třeba dvacet velkolistých odrůd horských bylin by jistě bylo příjemné. A zároveň to umožní aspoň něco pěstovat i v hodně suchých a teplých oblastech, kterých nejspíš bude výrazně přibývat. Navíc je to šance jak přežít, kdyby najednou vypadla některá základní plodina. Více než 70% kalorií, které přijmeme, pochází z pouhých 15 druhů plodin a to nás činí dost zranitelné. Pokud by třeba rýže najednou vymřela kvůli nějaké zákeřné nové nemoci, lidstvo by se zhroutilo. Pokud budeme mít vyšlechtěný arzenál jiných obilovin podobných rýži, ale tak málo příbuzných, aby tu nemoc zvládly, budeme v suchu. Pár úspěchů na tomto poli máme už dnes. Z jednoho divokého druhu se povedlo vyvinout novou zeleninu podobnou rajčeti, jen mnohem odolnější proti nemocem a zasolení půdy. Mochyně je velice chutné ovoce, ale domestikované jen tak napůl. Rostlina má málo plodů, které jsou malé a proto je tohle ovoce hrozně drahé. Modifikací tří genů se dá z mochyně udělat regulérní ovocnou rostlinu, obsypanou pěknými velkými plody (obr. 2). Podobně se experimentuje s různými polodivokými obilninami, třeba oblíbenou quinoou.
A jak by se to mohlo promítnout na přírodě?
Některé genetické modifikace mají potenciál přírodě ublížit. Třeba zavádění odolnosti vůči herbicidům není nejlepší cesta, protože to zemědělcům umožní používat víc postřiků a příroda kolem polí bude znečištěnější než dnes.
Ale od jiných genetických modifikací se čekají vesměs pozitivní vliv. Naděje se vkládají hlavně do plodin vyvinutých k vyšším výnosům, vyšší kvalitě nebo odolnosti k nemocem. Ty mají potenciál nakrmit lidstvo, ale z menší plochy a s daleko menším množstvím hnojiv a postřiků než obyčejné plodiny. Díky nim se snad nebudou muset kácet další lesy kvůli zemědělským plochám a svět bude míň znečištěný. Podle některých autorů tudy vede cesta k úspornějšímu bio zemědělství.
Zdá se, že směr vývoje teď bude hodně záviset na veřejném mínění a rozhodnutích vlád. Geneticky modifikované organismy jsou dnes vnímané dost negativně, bohužel včetně těch málo rizikových a potenciálně velmi přínosných pro životní prostředí. Vzhledem k neuvěřitelným možnostem, které se díky technologii CRISPR-Cas otevírají, by možná bylo načase přestat s GMO jen strašit a začít spíš diskutovat, za jakých podmínek jim dát šanci.
Autor: Aneta Pospíšilová
Študovala VŠCHT v Prahe a vďaka škole ju začala zaujímať „chémia bežných vecí“ – hlavne liekov, kozmetiky, jedla a plastov. Učila sa, ako sa tieto veci vyrábajú, čo sa s nimi deje po použití a ako to všetko ovplyvňuje svet okolo nás. Po absolvovaní pracovala vo výskume vo viacerých firmách. Teraz si tiež robí doktorát na VUT v Brne, kde sa zaoberá napríklad plastami a bioplastami, kozmetickými surovinami alebo zužitkovaním odpadových materiálov. Deliť sa o odborné znalosti berie ako nepísanú povinnosť každého vedca.
Páči sa vám, čo píšeme?
Odporučte článok známym alebo nás sledujte na našich sociálnych sieťach.
Facebook NašeBio&Eko
Instagram @nasebioeko
