Э. А. и Кесарева Т. Н. Нужны ли генетически модифицированные продукты? Урок

Вид материала

Урок

Содержание Ход урока. Социально-экономический аспект. Медицинский аспект. Создание трансгенных растений в настоящее время развиваются по следующим направлениям Домашнее задание 3-му спикеру

Подобный материал:

• Генетически модифицированные источники пищевых продуктов, 321.96kb.
• Онищенко заявил, что считает генно-модифицированные продукты благом для России, 804.84kb.
• Лекция Сергея Рыжикова, генерального директора компании «1с-битрикс», 54.5kb.
• Урок сказка по кубановедению тема «Кубанские овощи и фрукты полезный и качественные, 6.94kb.
• Тема: «здоровая пища. Пищевые отравления», 77.16kb.
• На правах рукописи кузнецов константин Леонидович, 466.08kb.
• Решением Комиссии таможенного союза, 85.22kb.
• На конкурс могут быть представлены следующие виды молочных продуктов: цельномолочные, 62.44kb.
• Лекция на тему: «Молоко и молочные продукты», 42.9kb.
• Л. А. Балыкова Официальные оппоненты, 318.81kb.

Нужны ли генетически модифицированные продукты?


Урок в форме дебатов.


Подготовка к уроку.

Формируется две команды по четыре человека (спикера) – «Команда утверждения» (КУ) и «Команда отрицания» (КО).

Класс готовиться к уроку в течение трех недель.


Регламент урока:

Первый, второй, третий спикеры по семь минут. Четвертый спикер – шесть минут. Раунд вопросов – по две минуты каждой команде. Работа с классом – четыре минуты. Выводы по уроку.


Ход урока.


Председатель (учитель): сегодня наш урок пройдет в форме дебатов. Тема урока - «Нужны ли генетически модифицированные продукты» (ГМП)? – интересна и актуальна. В курсе биологии, в разделе биотехнология, мы познакомились с одной из современных тем - генная инженерия. Методами генной инженерии – манипулированием непосредственно на уровне генетического материала – осуществлены важнейшие достижения в биологии и медицине.

Мы обсудим возможность использования генной инженерии в решении одной из глобальных проблем человечества – обеспечение пищей растущего населения планеты. Не опасно ли для здоровья людей и состояния окружающей среды значительное увеличение производства ГМП питание методами генной инженерии?

Ответить на эти вопросы нам помогут две команды: «Команда утверждения» (КУ) и «Команда отрицания» (КО). КУ будет проводить доказательства того, что ГМП перспективны, безвредны для человечества и окружающей среды, а КО будет стараться доказать обратное, то есть что ГМП представляют опасность для человека и биосферы в целом.

Тайм-спикер будет следить за соблюдением регламента, Вы можете задать командам вопросы и выступать в поддержку той или иной команды.

В конце урока вам предстоит назвать команду, которая была более убедительна. Решать будем голосованием. Чтобы голосование было объективным, по ходу урока вы должны вести конспект. Для этого разделите страничку тетради на две части. В первой колонке записывайте тезисы и основные положения КУ, а во второй КО.

Обратите внимание на основные понятия, которыми мы будем пользоваться в течение всей игры: генотип – совокупность всех генов в организме.

Трансгенные, или генетически модифицированные организмы – организмы с откорректированным генетическим кодом.

ГМП – продукты переработки трансгенных огранизмов.


Первый спикер КУ:

Уважаемые ________________________

Я расскажу об основных методах генной инженерии. Как бы человечество не ушло по пути прогресса, наш XX век навсегда останется в его памяти. Люди всегда будут помнить, что этот бег был отмечен тремя важнейшими достижениями: научились использовать энергию атома, вышли в космос и стали направленно изменять наследственность. Прогрессом XX века является наука биотехнологии. Биотехнология – это производственное использование биологических агентов (микроорганизмов, растительные клетки, животные клетки, части клеток: клеточные мембраны, ребосомы, митохондрии и хлоропласты) для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений. Сегодня коснемся только одного раздела биотехнологии – генная инженерия.

Генная инженерия - это раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов.

Генная инженерия позволяет изменить строение генов или внести в организм чужеродные гены с заданными функциями. При этом в организм переносится только один ген, а остальной генотип остается неизменным; кроме того, мы можем придать организму признаки, которые нельзя перенести путем скрещивания с близкородственными видами. А это как раз то, о чем всегда мечтали традиционные селекционеры! Занятие это довольно дорогостоящее и трудоемкое.

С помощью методов генной инженерии появилась возможность создать организмы с новыми свойствами. Например, неприхотливые и дешевые в содержании, чрезвычайно быстро размножающиеся бактерии могут синтезировать нужный белок со встроенного в их генотип чужого гена. Так, с использованием генетически модифицированных (рекомбинатных или трансгенных) бактерий, дешево, быстро и в больших количествах получают интерферон, инсулин, некоторые другие лекарственные препараты. ГМ-растения могут вырабатывать лекарственные вещества.

Большенство генных модифицированных сортов растений направлено на развитие устойчивости к сельскохозяйственным вредителям или вирусам, выживание при обработке полей гербицидами, улучшение вкусовых и технических свойств.

Используя методы генной инженерии, ученые выделяют ген какого-нибудь организма и «встраивают» его в ДНК других растений или животных для полученияорганизмов с новыми свойствами. Такие организмы называются генетически модифицированными или трансгенными. Продукты, содержащие ГМО, получили название ГМ-Продуктов (трансгенных продуктов).

Какие методы существуют для создания трансгенных продуктов?

Метод 1:





Существует бактерия Agrobacterium tumefaciens (Лат.- полевая бактерия, вызывающая опухоли), которая обладает способностью встраивать участки своей ДНК в растения, после чего пораженные клетки растения начинают очень быстро делиться и образуется опухоль. Сначала ученые получили штамм этой бактерии, не вызывающий опухолей, но не лишенный возможности вносить свою ДНК в клетку. В дальнейшем нужный ген сначала клонировали в Agrobacterium tumefaciens и затем заражали уже этой бактерией растение. После чего инфицированые клетки растения приобретали нужные свойства, а вырастить целое растение из одной его клетки сейчас не проблема.
Метод 2:

Клетки, предварительно обработанные специальными реагентами, разрушающими толстую клеточную оболочку, помещают в раствор, содержащий: ДНК и вещества, способствующие ее проникновению в клетку. После чего как и в первом случае выращивали из одной клетки целое растение.
Метод 3:

Существует метод бомбардировки растительных клеток специальными, очень маленькими вольфрамовыми пулями, содержащими ДНК. С некоторой вероятностью такая пуля может правильно передать генетический материал клетке и так растение получает новые свойства. А сама пуля ввиду ее микроскопических размеров не мешает нормальному развитию клетки.

Итак, задача, которую надо решить при создании трансгенного растения - организма с такими генами, которые ему от природы "не положены", - это выделить нужный ген из чужой ДНК и встроить его в молекулу ДНК данного растения. Процесс этот весьма сложен.


Более четверти века назад были открыты ферменты рестриктазы, разделяющие длинную молекулу ДНК на отдельные участки - гены, причем эти кусочки приобретают "липкие" концы, позволяющие им встраиваться в разрезанную такими же рестриктазами чужую ДНК.

Самый распространенный способ внедрения чужих генов в наследственный аппарат растений - с помощью болезнетворной для растений бактерии Agrobacterium tumefaciens (в буквальном переводе с латыни - полевая бактерия, вызывающая опухоли). Эта бактерия умеет встраивать в хромосомы заражаемого растения часть своей ДНК, которая заставляет растение усилить производство гормонов, и в результате некоторые клетки бурно делятся, возникает опухоль. В опухоли бактерия находит для себя отличную питательную среду и размножается. Для генной инженерии специально выведен штамм агробактерии, лишенный способности вызывать опухоли, но сохранивший возможность вносить свою ДНК в растительную клетку.

Нужный ген "вклеивают" с помощью рестриктаз в кольцевую молекулу ДНК бактерии, так называемую плазмиду. Эта же плазмида несет ген устойчивости к антибиотику. Лишь очень небольшая доля таких операций оказывается успешной. Те бактериальные клетки, которые примут в свой генетический аппарат "прооперированные" плазмиды, получат кроме нового полезного гена устойчивость к антибиотику. Их легко будет выявить, полив культуру бактерий антибиотиком, - все прочие клетки погибнут, а удачно получившие нужную плазмиду размножатся. Теперь этими бактериями заражают клетки, взятые, например, из листа растения. Опять приходится провести отбор на устойчивость к антибиотику: выживут лишь те клетки, которые приобрели эту устойчивость от плазмид агробактерии, а значит, получили и нужный нам ген. Дальнейшее - дело техники. Ботаники уже давно умеют вырастить целое растение из практически любой его клетки (см. "Наука и жизнь" № 3, 1986 г.).
Однако этот метод "работает" не на всех растениях: агробактерия, например, не заражает такие важные пищевые растения, как рис, пшеница, кукуруза. Поэтому разработаны и другие способы. Например, можно ферментами растворить толстую клеточную оболочку растительной клетки, мешающую прямому проникновению чужой ДНК, и поместить такие очищенные клетки в раствор, содержащий ДНК и какое-либо химическое вещество, способствующее ее проникновению в клетку (чаще всего применяется полиэтиленгликоль). Иногда в мембране клеток проделывают микроотверстия короткими импульсами высокого напряжения, а через отверстия в клетку могут пройти отрезки ДНК. Иногда применяют даже впрыскивание ДНК в клетку микрошприцем под контролем микроскопа.

Существуют много других способов переноса в клетку чужеродной ДНК.

Наш кейс содержит три аспекта:

Социально-экономический

Медицинский

Экологический.


Первый спикер КО:

Уважаемые ________________________

Выслушав первого спикера команды утверждения можно прийти к выводу, что биологи взяли на себя функцию богов - создавать совершенно новые, доселе неизвестные организмы, которые не могут возникнуть в природе.

Некоторые учёные предлагают рассматривать "трансгенизацию" как
ускоренную селекцию. Однако с помощью селекции можно получать гибриды только
родственных организмов, т.е. скрещивать картофель разных: сортов можно,
а получать, например, гибриды картофеля с яблоком или помидора с рыбой
нельзя. В природе, за редким исключением, не происходит скрещивания между
разными видами, и тем более, классами растений или животных. Если всё-таки

такое скрещивание произошло, то потомство становится бесплодным, как,

например, мул (или лошак) от скрещивания лошади с ослом. Бесплодными явля­ются и большинство трансгенных организмов. Хороший пример – генетически измененная бесплодная пшеница, производимая американской компанией «Монсанто»
зёрна новой пшеницы после первого урожая уже не прорастают, что заставляет

потребителей вновь обращаться к услугам компании.

Усилиями генетиков созданы, по меньшей мере, странные организмы. Например,
томаты получили ген морозоустойчивости от арктической камбалы, картофель

получил ген бактерии, чей яд смертелен для колорадского жука, рис получил

ген человека, отвечающий за состав женского молока, который делает злак более питательным.

Мы все являемся участниками одного большого эксперимента. Но его вряд ли можно считать научным, ведь никто всерьёз не занимался изучением влияния ГМО на организм человек. Исследования на людях-добровольцах не входят в обязательную процедуру доказательств безопасности ГМО. И даже если такие эксперименты проводятся некоторыми исследователями, то они являются краткосрочными и их результаты недоступны для общественности. Влияние генномодифицированных продуктов на человека станет явным лет через 50 - когда сменится как минимум одно поколение людей, вскормленное трансгенной соей.

При получении ГМО в лаборатории невозможно заранее предвидеть в какой
именно, участок генома встроится новый ген и сколько его копий окажется в
организме получателе. Никто не смог доказать, что одни и те же копии одного и того же гена работают одинаково. Из-за сбоя в метаболизме ГМО может синтезировать непредсказуемые токсичные для человека вещества. Уже существуют убедительные доказательства нарушения стабильности генома растения при встраивании в него чужеродного гена. Всё это может послужить причиной изменения химического состава ГМО и возникновения у него неожиданных, в том числе токсических свойств. Негативное воздействие на здоровье человека может также проявиться в связи с наличием во встраиваемом фрагменте ДНК "Технологического мусора", включающего в том числе вирусные промоторы и бактериальные терминаторы. А результат - различные нарушения здоровья в результате появления в ГМО новых, незапланированных белков или токсичных для человека продуктов метаболизма.

При получении ГМО до сих пор используются маркерные гены устойчивости к антибиотикам, которые могут перейти в микрофлору кишечника, что было показано в соответствующих экспериментах. А это , в свою очередь, может привести к медицинским проблемам невозможности вылечивать многие заболевание при появлении устойчивости патогенной микрофлоры человека к антибиотикам, В ЕС с декабря 2004г. запрещена продажа ГМО с использованием генов устойчивости к антибиотикам. Всемирная организация здравоохранения В0З рекомендует производителям воздержаться от использования этих генов, однако корпорации от них полностью не отказались. Риск таких ГМО как отмечается в оксфордском большом энциклопедическом справочнике достаточно велик и приходится признать, что генная инженерия не настолько безобидна, как это может показаться на первый взгляд.

Большинство известных трансгенных растений не погибают при массовом использовании сельскохозяйственных химикатов и могут их аккумулировать. Есть данные о том, что сахарная свёкла, устойчивая к гербициду глифосат, накапливает его токсичные метаболиты. А следовательно возможно нарушение здоровья, связанное с накоплением в организме человека гербицидов.

При всей их привлекательности, использование ГМО ведёт к сокращению поступления в организм необходимых веществ. В основе современных исследо­ваний на безопасность ГМО лежит концепция "существенном эквивалентности", согласно которой ГМО-продукты так же безопасны, как и их традиционные аналоги, и, следовательно, в обязательном порядке проводится только компо­зиционное сравнение между ГМ-продуктом и его аналогом. Однако до сих пор, по мнению независимых специалистов, нельзя точно сказать, например, явля­ется ли состав обычных соевых бобов и гм-аналогов эквивалентным или нет. При сравнении различных опубликованных научных данных выясняется, что некоторые показатели, в частности, содержание фитоэстрогенов, в значительной степени разнятся.

При ныне существующих методах получения ГМО возможны отдалённые канцерогенный и мутагенный эффекты. Каждая вставка чужеродного гена в организм - это мутация. Она может вызвать в геноме нежелательные последствие и к чему это приведёт - никто не знает и знать на сегодняшний день не может, при изменениях, вносимых чуждым геном в эволюционно отлаженный геном не предполагать вероятность возникновения токсичных, аллергенных, канцерогенных и мутагенных продуктов невозможно, поэтому независимые специалисты не исключают проявления негативных эффектов, связанных с такими веществами, у употреблявшего ГМО человека в будущем.

Мнения о том, что ГМО не безвредны, придерживаются многие специалисты
Международного общества "Врачи и ученые за ответственное применение науки и технологии". В 1998г они приняли Декларацию, в которой говорится о необходимости объявить всемирный мораторий на выпуск в окружающую среду ГМО и продуктов питания из них до тех пор, пока не будет накоплено достаточно знаний, чтобы определить, оправдала ли эксплуатация этой технологии и насколько она безвредна для здоровья и окружающей среды. По состоянию на июль 2005г. под документом поставили свои подлиси 800 ученых из

82 стан мира. В марте 2005 г Декларация была широко распространена в виде открытого письма с призывом к мировым правительствам остановить использо­вание ГМО, так как они "несут угрозу и не способствуют экологически устойчивому использованию ресурсов".

Таким образом, напрашиваются выводы:

- генетическая технология ещё несовершенна и процесс встраивания нового гена недостаточно точен, т.е, невозможно с достоверностью предвидеть его местоположение в геноме клетки хозяина;

все испытан я ГМП были краткосрочными - негативное влияние модифицированных продуктов может проявляться через длительное время или отражаться на потомстве;

- неизвестно, как "новые растения" повлияют на экологический баланс в мире,
например, при перекрёстном опылении сорняки могут получить от генетически
модифицированных организмов ген устойчивости к вредителям и пестицидам, тогда размножение сорняков будет неконтролируемым. Саморегуляция в экосистеме нарушится могут появиться более патогенные вирусы и штаммы микроорганизмов.


Второй спикер КУ:

Уважаемые ________________________

Писать про генетически модифицированные растения сегодня модно, как раньше было модно бороться с пестицидами и нитратами. Кто-то пишет, что эти растения - порождение биологического оружия, кто-то - что экспериментальные мутации опасны для здоровья человека. Ситуация с отношением общества к генетически модифицированным растениям усугубляется еще и невысокой образованностью населения в области биологии: одно слово "трансгенный" вызывает страх. По этому поводу среди ученых-биотехнологов бытует анекдот: "Люди думают, что трансгенная пища вредна тем, что в ней есть гены, а зато в обычных продуктах никаких генов нет".

Развитие общества требует внедрение в нашу жизнь новых технологий. Одна из них- производство генетически-модифицированных продуктов. ГМП содержат ценные питательные вещества, которые в обычных продуктах были в недостатке, имеют более привлекательный вид и, наконец, они – источник здоровья экономики. Сейчас, в основном, работы ведутся с двумя категориями генов: с теми, которые определяют устойчивость растений к внешним условиям, стрессам, и теми, от которых зависят качественные и количественные характеристики продуктов. Мы рассматриваем два аспекта: социально-экономический и медицинский.

Социально-экономический аспект.

ГМП и их использование в пищу могут в будущем повлиять на социальную и экономическую сферы жизни человека. Наши аргументы.

Во-первых, население Земли быстро растет. По данным ООН, в ближайшие 35 лет оно увеличится на 10 млд. Человек. Современные темпы роста производства продуктов питания отстают от темпов прироста населения. Поэтому только широкое использование трансгенных продуктов дает надежду на преодоление голода на планете.

Во-вторых. Урожай трансгенных растений на 15-20% выше чем у традиционных культур, т.к. трансгенные растения обладают повышенной устойчивостью к вредителям и болезням. Современные гербициды значительно эффективнее и безопаснее своих предшественников, но они действуют на всю растительность подряд, не разбираясь, где культурные растения, а где сорняки. Поэтому ранее в основном использовались до высадки растений или после уборки урожая. С появлением технологии генетичекой трансформации стало возможным встраивать в растения гены, которые делают их нечуствительными к таким гербицидам. Т.о. после обработки гербицидом сорняси гибнут, трансгенные культуры – нет. При этом снижение питательной ценности полученных из них продуктов – не наблюдается. Понятно, что урожайность картофеля, который не повреждается колорадским жуком, будет выше.

Медицинский аспект.

Повышенная урожайность модифицированных растений позволит сократить использование минеральных удобрений, гербицидов, пестицидов, инсектицидов, отрицательно влияющих на организм человека. Значит, ГМП – полезнее традиционных продуктов. Многие ГМП обладают более высоким содержанием витаминов, ценных питательных веществ.

Трансгенные продукты – это источник здорового питания. Сейчас получена низкокалорийная соя. Из трансгенных сортов кукурузы, соевых бобов и рапса получается растительное масло, в котором снижено количество растительных жиров, а в картофеле и кукурузе – больше крахмала и меньше воды. Усовершенствованные помидоры, тыква, картофель лучше сохраняют витамины С, А. Для стан, в которых рис – основной источник питания, получен его сорт с повышенным содержанием витаминов и микроэлементов. В нем теперь есть витамин А и железо, что позволит избавить людей от многих заболеваний, связанных с их недостатком.

И, наконец, питание ГМП безопасно т.к. чужеродная ДНК в организме человека всегда распадается до мононуклеотидов и переваривается, а следовательно, не может встраиваться в геном человека.





Трансгенные растения позволяют более эффективно использовать сельскохозяйственные угодия, в них заложены качество для выращивания в районах с нестабильными погодными условиями. Площади, занятые трансгенными растениями стремительно возрастают: с 1,7 млн. га в 1996 году, когда началось их возделывание в коммерческих масштабах, до 58,7 млн. га в 2002 году, что составляет около 4,5 % от всех пахотных площадей в мире, причем 99% этой площади занимают 4 культуры – соя, хлопок, кукуруза и рапс.

Вместе с ростом площадей занятой ГМР так же набирало силу движение протеста против этих растений и транснациональных корпораций, предлагающих их. Сопротивление Европы – один из главных козырей противников ГМР: дескать европейцы не глупее американцев, они хотят ни выращивать, ни даже закупать ГМП, значит дело нечисто. В действительности тому есть экономические и политические причины. Первая, но не главная: в настоящее время 95% всех посевов ГМР – это не типичные для Европы соя, кукуруза и хлопок. Запрет же на ввоз ГМР европейцы объясняют соображениями биологической безопасности, но страны экспортеры, в основном США, заявляют, что это только повод для закрытия своих рынков. Представьте , что выращенные в странах 3-го мира с благодатным климатом и дешевой рабочей силой тарансгенные томаты, способные при обычной температуре хранится 2-3 месяца, самым дешёвым морским путем повезут в Европу. Что тогда делать фермерам Италии и Испании, где выращивают 70% всех томатов, производимых в станах ЕС?

Сельхохозяйственное лобби в Европе очень сильно, фермеры прекрасно организованы, и потому последствия нетрудно представить. Вот по этим причинам ГМР не пускают в Европу, а совсем не из-за «сознательности» европейцев или опасности трансгенных продуктов питания. Кстати, в «долгоиграющие» помидоры не пересаживают гены животных, впадающих в спячку, как пишут некоторые журналы. В них всего лишь встроен собственный «помидорный» ген, блокирующий синтез фермента, ответственного за созревание плодов. Никаких новых «непомидорных» белков при этом не образуется.

Т.о. анти-ГМР компания в Европе имеет чисто экономическую подоплеку.