Mity i kłamstwa na temat genetycznych modyfikacji
Artykuł po raz pierwszy w języku polskim ukazał się w dwumiesięczniku Nexus w numerze 66 (6/2009)
Tytuł oryginalny: „W czym tkwi błąd?”, Nasiona kłamstwa, rozdział 2
Jeffrey M. Smith
Copyright © 2007/2009
część 2
6. Efekty pozycji
Przyjrzyjmy się ponownie temu, co się dzieje, gdy obcy gen dostaje się do DNA jakiejś komórki. Otóż, nie bardzo wiadomo, w którym miejscu nici DNA znajdzie się ów gen. Położenie genu w łańcuchu DNA ma istotny wpływ na jego działanie. W zależności od tego, gdzie wyląduje, może zakłócić właściwie każdy proces ekspresji (czyli tworzenia) cech organizmu.
Weźmy poniższy przykład: naukowcy wprowadzili obcy gen do rośliny z rodziny gorczycowatych. Okazało się, że zdolność rośliny do krzyżowania się z roślinami swojego gatunku zależała od tego, w którym miejscu obcy gen przykleił się do DNA gorczycy.28 Od położenia obcego genu w DNA nosiciela zależy, jak będzie działał. Obcy gen przyklejony w pewnym miejscu łańcucha DNA nie będzie w ogóle produkował białek, zaś przyklejony w innym, będzie produkował ich zbyt mało. Takie zmiany zależne od pozycji genów nazywa się „efektem pozycji”, którego działanie dziwnie przypomina rosyjską ruletkę. Z tego, co nam wiadomo, rządzi nim czysty przypadek.
7. Unieczynnianie genów
Jednym z częstych efektów pozycyjnych jest następujący: obcy gen umieszczony w pewnym odcinku DNA wyłącza się lub wyłączają się geny macierzyste w jego sąsiedztwie. Gen, który się wyłączy, nie jest już w stanie kodować swoich białek. Zjawisko to występuje dość często, mimo to nie sposób go przewidzieć. Nazwano je „unieczynnianiem genów”.
Gen macierzysty DNA może zostać wyłączony, gdy w jego środek wbije się obcy gen. Efekt ten zaobserwowano w pewnym eksperymencie na myszach, na skutek czego mysie płody zaczęły obumierać.29
Unieczynnianie genów macierzystych może przynieść nieprzewidziane skutki. W swoim zeznaniu przed Agencją Ochrony Środowiska USA (US Enviromental Protection Agency) Michael Hansen, szef amerykańskiego Związku Konsumentów, ostrzegł, że jeśli zdarzy się, iż podczas modyfikacji genetycznej „wyłączy się” na przykład gen ograniczający „ekspresję jakiejś toksyny, to ogólnym skutkiem wprowadzenia obcego geny będzie wzrost ilości tej toksyny w organizmie”.30
8. Wpływ środowiska
Naukowcy zaobserwowali zjawisko usypiania genów podczas modyfikacji genetycznych petunii. Obcy gen wprowadzony do komórek tej rośliny miał zabarwić jej kwiaty na czerwień, taką jak u łososi. Badacze oczekiwali, że wszystkie zmodyfikowane rośliny zakwitną jednakową, czerwoną barwą płatków. Okazało się, że kwiaty petunii różniły się kolorem i wzorem płatków. Różnice wzięły się z uśpienia obcego genu u pewnej liczby modyfikowanych petunii. To, w której ze zmodyfikowanych petunii gen został uśpiony, zależało od efektu pozycji, czyli miejsca w łańcuchu DNA petunii, w którym znalazł się wprowadzony gen.31
Jednakże w tym eksperymencie wpływ na zabarwienie płatków miał też inny czynnik. Z nie wyjaśnionych powodów ubarwienie kwiatów petunii zmieniało się wraz z upływem pory roku. W miarę jej przemijania wyłączało się coraz więcej obcych genów w petuniach. Widać zatem, że zmiany w ekspresji genów mogą zależeć od zmian w środowisku, w którym rozwija się modyfikowany organizm.
9. Przełączniki, czyli włączanie genów (także przypadkowe)
W normalnych warunkach jakiś gen w jednej komórce produkowałby swoje białko, zaś w innej komórce tego organizmu ten sam gen nie robiłby nic. Przyjrzyjmy się genowi, który odpowiada za błękit tęczówki oka. W komórkach pigmentu w tęczówce ten gen pracuje, ale ten sam gen nie robi nic w komórkach białka oka. Gdyby jednak był aktywny, to prawdopodobnie całe oko stałoby się niebieskie.
Skąd taki gen wie, w których komórkach ma pracować, a w których nie? Cóż, mówiąc prosto, każda komórka posiada zapisany plan pracy dla genów: w tych komórkach macie pracować, w innych nie, w jeszcze innych popracować tylko trochę, a potem przestać. Ów plan pracy może być zmieniany w miarę potrzeb organizmu.
Wróćmy do przykładu „owadobójczego” genu, który umieszczono w komórkach kukurydzy. Komórka nie wie, co ma zrobić z obcym genem, bowiem go nie zna. Nie wie, czy ma go włączyć, czy też nie. Biolodzy nie znają języka, w którym komórka pisze plan pracy dla genów, stąd nie potrafią zmusić komórki, by obserwowała cały organizm i włączała obcy gen tylko wtedy, gdy jego białko będzie potrzebne. Komórka umie to robić jedynie z genami swojego macierzystego DNA.
Biolodzy robią zatem coś, co nie jest znane komórce: wstawiają do niej obcy gen wyposażony w coś w rodzaju „przełącznika”. Ten genowy przełącznik jest zawsze w położeniu „pracuj”, przez co gen pracuje bez przerwy na najwyższych obrotach w każdej komórce rośliny. Ów przełącznik genetycy nazywają „promotorem” – jest to materiał genetyczny przyklejany do obcego genu tuż przed jego wprowadzeniem do komórki, w naszym przypadku genu „owadobójczego”.
Jaki materiał genetyczny wybrać na promotora, czyli nasz genetyczny przełącznik? Cóż, taki wybór to ciekawe wyzwanie dla genetyków. I jest to wyzwanie niebezpieczne.
Zacznijmy od tego, że każda komórka ma za zadanie chronić swoje DNA przed atakiem z zewnątrz. Komórki ludzkie i zwierzęce posiadają bardzo wymyślny układ obronny, który chroni je przed wejściem obcego genu. Przez taką linię obrony mogą zwykle przejść tylko wyjątkowo agresywni „genetyczni najeźdźcy”. Są nimi przede wszystkim wirusy, a niektóre z nich mogą wywołać raka. Tacy napastnicy są w stanie poważnie uszkodzić DNA i cały organizm.
Biolodzy molekularni pożyczają promotora (czyli nasz przełącznik) właśnie od takich wirusów, bowiem promotor wirusowy reaguje z DNA wszystkich roślin. W naszym przykładzie z kukurydzą chodzi o promotora wirusa choroby mozaikowej kalafiora (CaMV), który, jak wyjaśnia Hansen, „jest w stanie pokonać mechanizmy obronne rośliny zapobiegające rozprzestrzenianiu się w niej obcego DNA”. Przełącznik czy też promotor CaMV pozwala wirusowi „przejąć kontrolę nad genetyką rośliny i kopiować się”.32
Tak agresywny promotor pozwala wirusowi działać niezależnie od naturalnego systemu regulacyjnego komórki. Dlatego jeśli do obcego genu podłączy się promotora CaMV, to taki gen może działać mimo wszelkich mechanizmów komórkowych rośliny.
