X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ГМО - пища будущего или риск для здоровья.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Развитие общества требует внедрения в нашу жизнь новых технологий. Производство генно-модифицированных продуктов – важнейшее достижение современной науки. На вид ГМО-продукты привлекательны и выглядят намного аппетитнее натуральных. Чистые, мало отличающиеся друг от друга клубни картофеля; помидоры одинаковой, правильной формы; попкорн из калиброванных кукурузных зёрен; рис с повышенным содержанием витамина А… Более того, новые «суперпродукты» часто оказываются дешевле обычных. Что же на самом деле скрывается за пугающим названием «генетически модифицированные», или «трансгенные»? Это продукты, полученные из организмов, преимущественно растений, в ДНК которых введён (модифицирован) особый, не данный им от природы ген.
Актуальность данной темы заключается в том, что в связи со стремительным ростом числа жителей Земли (с 1804 года по сегодняшний день население планеты возросло с 1 млрд до 7,69 млрд человек) возникает проблема острой нехватки производства продуктов питания, решение которой учёные видят в массовом создании ГМО. И поэтому встаёт вопрос о его безопасности.
Проблема состоит в том, что учёные ещё не сумели окончательно доказать пользу или, наоборот, вред ГМО, и влияние генетически модифицированных организмов пока не до конца изучено, поэтому на сегодняшний день употребление ГМО – это своего рода эксперимент.
Цель – изучить научные материалы о ГМО и его влиянии на организм, выявить плюсы и минусы его употребления и сделать вывод о его безопасности.
Задачи:
1) Знакомство с соответствующей литературой о производстве и ис-пользовании ГМО.
2) Рассмотреть основные классификации ГМО.
3) Сравнить положительные и отрицательные свойства ГМО.
4) Провести опрос среди обучающихся школы и колледжа и практический опыт.
5) Обобщить изученный материал, прийти к выводу
ПРИРОДА ГМО. ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Впервые эксперимент по пересадке гена был осуществлен в недалёком 1983 году. Изучая почвенную бактерию, образующую на стволах деревьев и кустарников характерные наросты, учёные выяснили удивительную вещь: паразитируя, бактерия переносит фрагмент собственной ДНК (например, в месте ранки на растении) в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому. Чужеродная ДНК распознаётся и "считывается" как своя. Таким способом бактерия заставляет растение синтезировать нужные ей питательные вещества. Собственно, с момента этого открытия и началась история генной инженерии. Учёные решили «перенять опыт» почвенной бактерии и заняться генной модификацией, вся суть которой сводится к тому, что берётся изолированный ген одного организма, встраивается в ДНК клетки другого организма, эту клетку потом внедряют обратно в модифицируемый организм и получают ГМ-продукт с улучшенными свойствами.
Первым в результате таких искусственных манипуляций появился табак, неуязвимый для вредителей. А следом стали модифицировать не только растения, но и микроорганизмы, и животных для разных целей. И сегодня можно выделить даже некоторые классификации ГМО.
В наши дни ГМО используется в различных видах и применяется в самых разных сферах. Рассмотрим основные виды генетически модифицированных организмов.
Классификация ГМО по видам организмов
На данный момент все генетически модифицированные продукты можно разделить на три основные группы организмов:
1. Генетически модифицированные растения (ГМР);
2. Генетически модифицированные животные (ГМЖ);
3. Генетически модифицированные микроорганизмы (ГММ).
Генетически модифицированные растения.
Это наиболее многочисленная группа по своему разнообразию и использованию. В первую очередь стоит отметить, что первая задача генной модификации - это решение проблемы с голодом во всём мире в условиях быстрорастущего населения планеты и, в особенности, голодающих в Африке и Азии. Поэтому большинство усилий биотехнологов были направлены на создание растений, способных расти практически в любых климатических зонах (в мёрзлой земле, солончаке, степи, пустыне), которые дольше хранились бы, были устойчивы к насекомым-вредителям, к действию гербицидов и пестицидов, обладали бы лучшими вкусовыми качествами и питательными веществами. Ещё в создании ГМР были заинтересованы медики, которые путём генетической модификации изменяли некоторые свойства растений, после чего они становились источником для различных лекарственных препаратов.
Генетически модифицированные животные.
Уже существуют представители и этой группы, но они не так массово распространены, как, например, представители предыдущей. В первую очередь нужно отметить модифицированных мышей, которые были созданы учёными для проведения тестирования различных препаратов и изучения их побочных действий. На данный момент уже созданы: модифицированные коровы, способные давать человеческое молоко; модифицированный лосось, намного крупнее и способный расти во много раз быстрее, чем его природные сородичи; модифицированные свиньи, навоз которых практически не наносит вред почве; модифицированные мухи и модифицированные комары, не способные давать потомство, модифицированные светящиеся в темноте рыбки.
Генетически модифицированные микроорганизмы
Это самая малочисленная группа. В основном её представители создавались в интересах медицины. О модифицированных микроорганизмах сейчас известно мало, потому что многие фармацевтические компании не распространят информацию о том, как создавались их лекарственные препараты. Самым известным продуктом этой отрасли является инсулин. Интересно также лекарство против тромбозов в крови, изготовленное на основе белка из молока трансгенных коз.
1.2 Классификация ГМО по свойствам
Различают виды ГМО и по направленности действия:
1. Устойчивые к насекомым
Работники сельского хозяйства всегда грезили о растениях, совершенно устойчивых к вредителям, ведь насекомые портят культуры, что приводит к снижению урожайности и увеличению стоимости. Относительно недавно были выведены пестициды - химические препараты для борьбы с паразитами, вредителями и болезнями растений. Но, несмотря на то, что пестициды важны для здорового урожая, многие из них являются токсичными для других видов насекомых, которые не вредят растениям, а также для других животных, и даже для человека. Чтобы уменьшить или устранить необходимость применения пестицидов, некоторые растения были генетически изменены для производства белков, которые избирательно уничтожают своих насекомых-вредителей, не вредя самому растению и другим организмам. В качестве примера можно привести Bt-растения: в них ввели ген бактерий Bacillus Thuringiensis, что привело к созданию белка, который избирательно уничтожает гусениц.
2. Устойчивые к действию гербицидов
Сельскохозяйственным культурам издавна приходится бороться с сорняками за поглощение воды, солнца, пространства и питательных веществ. Если сорняки не контролировать, они могут значительно снизить урожайность сельскохозяйственных культур. В связи с этим были созданы гербициды — химические вещества, уничтожающие сорняки. Гербициды должны уничтожать сорняки, но не наносить никакого воздействия урожаю или другим организмам. Но поскольку множество сорняков имеют много общих биологических процессов с сельскохозяйственными культурами, это может затруднить поиск гербицида, который обладал бы подходящими характеристиками. Чтобы помочь с этой проблемой, учёные обратились к генной инженерии для успешного выращивания сельскохозяйственных культур, устойчивых к действию конкретных гербицидов.
3. С улучшенными питательными свойствами
Люди не способны производить некоторые витамины, которые необходимы для метаболических процессов, но эти витамины обязательно должны входить в рацион, иначе их авитаминоз может привести к серьёзным заболеваниям. Фрукты и листовые овощи, содержащие многие из этих витаминов, часто трудно вырастить и, следовательно, они являются дорогостоящими. Основные зерновые культуры, такие как гречиха, которую употребляет значительная часть населения Земли, не содержат некоторые из этих ключевых витаминов. Чтобы исправить это, генная инженерия улучшила питательную ценность зерна. Хорошим примером может послужить золотой рис. Некоторые гены, внедрённые в золотой рис, вызывают значительное накопление витамина А, придавая зерну жёлтый (золотистый) цвет. Целью разработки «золотого риса» являлась борьба с дефицитом витамина А, распространённым во многих развивающихся странах, особенно в Африке, Южной и Юго-Восточной Азии. И по сравнению с 2005 годом, когда гиповитаминозом А страдали около 190 млн детей и 19 млн беременных женщин в 122 странах, сегодня ситуация постепенно выправилась благодаря «всемогущему» ГМ-рису. Также существуют томаты с улучшенными вкусовыми качествами, например сладкий помидор, который практически невозможно встретить в природе, и, конечно, модифицированный фиолетовый помидор с повышенным содержанием антиоксидантов, который по заявлениям его создателей способен защитить от рака.
4. Устойчивые к болезням
Растения сталкиваются с заболеваниями так же часто, как и животные, и их заболевания иногда трудно контролировать. Для включения в сельскохозяйственные культуры генов устойчивости к болезням могут быть использованы традиционные подходы разведения. Но такой метод может занять несколько лет, а использование генной инженерии позволяет делать прямую вставку генов устойчивости к заболеваниям, что ускоряет производство устойчивых растений во много раз.
5. С улучшенными послеуборочными характеристиками
Хранение и транспортировка являются основными проблемами для некоторых видов сельскохозяйственных растений. Многие культуры необходимо транспортировать далеко от того места, где они произрастают и их нужно хранить в течение длительного времени. Культуры, которые легко повреждаются или быстро созревают, доставляют много неудобств. Охлаждение, тщательная процедура обработки и использование химических веществ иногда замедляет созревание и защищает продукты при хранении и транспортировке, но это увеличивает экономические и экологические затраты на производство продуктов питания и существенно сказывается на их цене и качестве. Генная инженерия предлагает инструмент, который поможет понять эти процессы и изменить существующие культуры с целью повышения послеуборочных характеристик плодов. Томат Flavr Savr, арктические яблоки и картофель «Innate» – реальные примеры того, что особые ферменты, введённые в ген растения и участвующие в созревании и хранении, способны придать ему столь желаемые характеристики.
6. Устойчивые к климатическим и погодным условиям
Как правило, к этой группе относят модифицированные культуры, способные выживать в местах с неблагоприятным климатом: засушливых районах, солончаках, в районах с обильными осадками и низкой температурой (морозоустойчивые культуры). Именно выращивание подобных культур может помочь местному населению расширить ассортимент продуктов питания и, следовательно, повысить шансы на улучшение качества жизни и укрепление иммунитета.
7. Лекарственные
Лекарства и вакцины, создаваемые при помощи ГМО — это инсулин, гормоны щитовидной железы и вакцины против гепатита В. Использование ГМО упрощает и удешевляет производство препаратов и делает их более доступными.
8. Пищевые добавки
Подавляющее большинство пищевых добавок сегодня создаются с помощью ГМО. Наиболее широко известные примеры — аспартам, дрожжи. На самом деле, многие виды добавок могут содержать ингредиенты, полученные с использованием ГМО.
9. Модифицированные животные и люди
К этой группе относят животных с улучшенными визуальными характеристиками (цвет шерсти, чешуи, светящиеся в темноте животные); вкусовыми и питательными свойствами (животные больших размеров, содержащие больше питательных веществ; «обезжиренные» свиньи). В эту группу также входят крысы мыши, созданные для проведения лабораторных опытов: этим животным специально приданы определённые «отклонения» (произведены «отключения» генов), чтобы можно было более качественно проводить научные исследования, исключив часть вероятностных событий.
Что касается человека, уже созданы первые модифицированные люди и в 2015 году они уже окончили общеобразовательную школу. Великобритания официально стала первой страной, которая узаконила технологию изменения зародышевой линии человека (у ребёнка присутствуют гены от трёх родителей: двух женщин и одного мужчины). [2] На тот момент эта была одна из самых обсуждаемых тем в научном мире.
1.3 Сравнение вреда и пользы ГМО
Тема пользы/вреда ГМО является самой часто противоречивой в области генной инженерии. Приведём несколько основных аргументов в вопросах, касающихся ГМО.
ГМО – риск для здоровья: минусы
I. Организмы с изменённым генотипом могут мутировать. Генетики признают, что вмешательство в геном живых организмов не может пройти бесследно, так как каждый ген в молекуле ДНК за что-то отвечает. Меняя эту совершенную структуру по своему усмотрению, человек нарушает отлаженный природой механизм. И чем это обернётся в будущем предположить очень трудно, хотя наглядный пример уже имеется. Так, генетически изменённый лосось, который был выведен американскими учёными, кроме огромных размеров и внушительного веса (до 250 кг) приобрёл ещё одну особенность - стал ядовито-зелёного цвета. Причём такой окрас распространился не только на верхние слои кожи рыбины, но и на её внутренние органы. Так что мутаций можно ожидать и от других «переделанных» организмов, главное - чтобы они были безобидными.
II. ГМО вызывают аллергию. В последние годы во всём мире значительно возросло количество аллергиков. Основные причины, по мнению специалистов, - бесконтрольный приём лекарств, пищевых добавок и употребление трансгенных продуктов. ГМО вызывают аллергию прежде всего потому, что с большинством ГМ-белков человеку никогда не приходилось сталкиваться - по сути, они для него чужеродные. «Так стоит ли удивляться, что такие вещества не перевариваются в нашем организме, чаще всего оказываются токсичными и вызывают аллергию?» - заявляют учёные. III. Трансгенные растения нарушают экологию. Некоторые сорта трансгенных растений губительно действуют на вредителей. Однако от контакта с их пыльцой могут гибнуть и полезные насекомые - божьи коровки, пчёлы, бабочки-монархи. Мало того - специалисты не исключают возможности «побега» чужеродного гена в дикую природу., что может обернуться настоящей биологической катастрофой, ведь генетическое загрязнение способно нарушить природный баланс.
IV. ГМО могут оказаться смертельными для человека.Противники генной инженерии считают, что у нас есть веские основания опасаться ГМ-продуктов. Например, белков бактериального характера, внедрённых в ГМ-картофель. Такой страшный яд, как ботулин, - тоже всего-навсего белок, выделяемый бактерией, но его аминокислоты человеческий организм не воспринимает и в итоге гибнет. Поэтому говорить о безопасности трансгенного картофеля нельзя до тех пор, пока мы не выясним, не вырабатывают ли модифицированные в него бактерии каких-либо вредных, смертельных аминокислот.
ГМО – пища будущего: плюсы
I. ГМ-продукты избавят человечество от голода.Население земного шара неуклонно растёт, и, по прогнозам специалистов, в недалёком будущем перенаселённую планету ждёт голод. В связи с этим учёные решили усовершенствовать агротехнологии, ведь сорняки, вредители, плохая погода, различные заболевания наносят урожаю большой урон. Именно для того, чтобы справиться с этой проблемой, и были изобретены генетически модифицированные растения.
II. Выращивать трансгены гораздо дешевле.В экономическом плане генная инженерия - сплошная выгода. Во-первых, сроки выведения нового сорта сократились до минимума: теперь на появление улучшенного варианта организма уходит 2-3 года вместо старых 10, которые приходилось затрачивать во время традиционного скрещивания. А это значит, что экономится время и деньги, которые обычно тратятся на селекционные работы. Во-вторых, ГМР, устойчивым к насекомым-вредителям, не нужны ядохимикаты, требующие затрат. В-третьих, урожайность неприхотливых генетически модифицированных организмов на 15-25% выше, чем обычных. В общем, выращивая ГМ-сорта, аграрии затрачивают в 6 раз меньше денег, чем на натуральные растения.
III. Модифицированные растения полезнее, чем натуральные.Борьба за урожай - не единственная задача генетиков: некоторые специалисты стремятся ещё и увеличить полезные качества продуктов. В одних они искусственно повысили дозу витаминов и микроэлементов, в других - питательную ценность. Так, американские учёные решили вывести новую породу ГМ-кур, яйца которых будут содержать в себе вещества, препятствующие развитию онкологических заболеваний. Подобные усовершенствования с восторгом принимают жители Нового Света и Страны восходящего солнца - они готовы покупать ГМ-продукты хоть сегодня. А вот консервативные европейцы, несмотря на рекламу, с подозрением относятся к подобного рода пище.
IV. ГМ-продукты обладают улучшенными качествами.Если кто-то говорит, что ГМО ненатурально выглядит, пахнет и вообще «не то» - это просто дело привычки. Мало кто уже помнит (XVI век вообще мало кто помнит), что натуральная морковка на самом деле маленькая, горьковатая и фиолетовая, а оранжевый цвет и большой размер - результат долгой селекции. Натуральная кукуруза, которую ели индейцы майя, горчила и имела початок не более 10 см в длину. Да и уже давно вымерла. Те самые невкусные магазинные томаты - результат как раз таки селекции: это сорта, которые выведены в 1988 году, чтобы созревать в одно время и содержать мало глютамата (ответственного за их вкус), так как его высокое содержание в итоге повреждает клеточные стенки. Из-за этого помидоры моментально становятся мятыми при транспортировке в магазин, а, значит, быстро начинают гнить. Так что, многие продукты, содержащие ГМО, на деле гораздо лучше, чем их натуральные аналоги.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Я провела социологический опрос среди учащихся и студентов ГБПОУ ВО «ГПК» на тему : «Влияние ГМО». Им было задано несколько вопросов:
1. Знаете ли Вы что такое ГМО?
2. Читаете ли Вы состав продуктов при покупке?
3.Употребляете ли Вы продукты с ГМО?
4. Как Вы считаете ГМО вредно или полезно для здоровья человека?
Вот результаты нашего опроса:
Опыт со сметаной
Мы привыкли доверять многим производителям, выбирая свои любимые продукты в супермаркетах, и верить, что покупаем действительно натуральный продукт. К сожалению, нашей доверчивостью часто пользуются недобросовестные компании, которые, чтобы скрыть низкое качество продукта, продлить его срок хранения, улучшить внешний вид или увеличить его вес, добавляют в свои товары вредные для здоровья добавки. Во время сравнения состава двух сметан мы выявили, что одна из них содержит пищевые добавки, которые, в свою очередь, могут содержать ГМО. Теперь мы провели эксперимент на этих двух сметанах с целью выявить, имеют ли сметаны практические отличия. Узнать это можно так: некоторые производители используют для улучшения консистенции сметаны крахмал. Его наличие очень просто выявить.
Ход опыта: Я купила в магазине сметану разной стоимости. (1) Образец1 180 г.- 28,00р. 2) Образец2 180 г.- 37, 10 р. 3) Образец3 180 г.- 40, 00 р.). В каждый образец добавила несколько капель йода. Заметила, что через некоторое время в одной из баночек некачественная сметана, содержащая крахмал, посинела (потом стала серой). Хорошая же сметана окрасилась йодным раствором в жёлтый цвет.
Вывод: чем темнее получается цвет, тем больше производитель добавил крахмала в сметану. Если в сметане крахмала нет, цвет будет жёлто-коричневым.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Генномодифицированные организмы – это настоящее доказательство превосходства человека над природой. Возможность получения организмов, которые не встречаются в природе, с набором генов, выбранных по прихоти человека, позволяют учёным проводить фактически эволюцию растений и животных в лабораторных условиях. Наряду с целым набором преимуществ, которыми обладают ГМО ,существует также ряд нерешённых на настоящий момент проблем: отсутствие чёткой нормативно-правовой базы, регламентирующей контроль распространения ГМО, систем оценки безопасности ГМО, невозможность определения последствий распространения ГМО для природы и человека, и при этом незаявленное производителями присутствие ГМО в ежедневно потребляемых нами продуктах питания. Генетически модифицированные продукты стали одним из достижений биологии ХХ в. Людям следует постоянно помнить о простой закономерности: всякая технология имеет очевидные плюсы и неизвестные минусы. Исследовать природу можно, но идти вопреки её законам и естественному течению жизни нужно с большой осторожностью. И, не смотря на совершенство человеческого разума, в мире далеко не всё известно и подвластно человеку. Немецкий философ Ф.Энгельс в «Диалектике природы» предостерегал «...не слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают последствия первых». Генетически-модифицированные продукты – достижение генной инженерии. Главный вопрос – безопасны ли такие продукты для человека, пока без ответа. Проблема ГМИ актуальна, так как нет достоверной информации о последствиях их употребления. Людям следует знать и помнить: любая новая технология имеет очевидные плюсы и неизвестные минусы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Павлючкова М. «Меню отличника» // «Здоровье школьника» №8 2009
Анастасова Л.П., Кучменко В.С., Цехмистренко Т.А. // Формирование здорового образа жизни подростков на уроках биологии , 2010
Генетически модифицированные источники пищи: оценка безопасности и контроль. Под редакцией В.А. Тутельяна, Москва, Издательство РАМН 2013, 444 с.
Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции. М.: Пищепромиздат, 2013. С. 528.
Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 2012. 479 стр.