Διαφορά μεταξύ υβριδικών και γενετικά τροποποιημένων σπόρων Διαφορά μεταξύ των

ΣΠΟΡΟΙ ΥΒΡΙΔΙΟΥ

Ένα υβρίδιο δημιουργείται όταν δύο γενετικά διαφορετικά μητρικά φυτά του ίδιου είδους, είναι διασταυρωμένα επικονιασμένα. Κατά την επικονίαση, η γύρη από το αρσενικό γονιμοποιεί γαμέτες από τις θηλυκές ωοθήκες για να παράγει σπόρους απογόνων. Γενετικό υλικό από τα αρσενικά και θηλυκά φυτά συνδυάζονται για να σχηματίσουν αυτό που είναι γνωστό ως υβριδικοί σπόροι πρώτης γενιάς (F1).

-> ->

Στη φύση:

Τα ανθοφόρα φυτά έχουν αναπτύξει διάφορους μηχανισμούς προκειμένου να παράγουν απόγονα με ποικίλα γενετικά χαρακτηριστικά για μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα.

Dicliny είναι η εμφάνιση των ανήλικων (σε αντίθεση με το ερμαφρόδιτο) λουλούδια. Τα δίδυμα φυτά φέρουν αρσενικά και θηλυκά λουλούδια σε χωριστά φυτά (σε αντίθεση με μονοκαλλιεργητικά, τα οποία φέρουν και στο ίδιο φυτό). Αυτό αναγκάζει τη σταυρο-επικονίαση να λάβει χώρα.

Η διχογία είναι η διαχρονική διαφορά στην ωρίμανση των ανθήρων και του στίγματος (αρσενικά και θηλυκά όργανα αναπαραγωγικών φυτών αντίστοιχα), ενθαρρύνοντας και πάλι την διασταυρωμένη επικονίαση. Το Protandry αναφέρεται στην απόκλιση (ωρίμανση) του ανθήρα πριν το στίγμα γίνει δεκτικό, ενώ το protogyny μπορεί να θεωρηθεί ως το αντίθετο σενάριο.

Η αυτοσυμβατότητα (απόρριψη της γύρης από το ίδιο φυτό) και η εικονοσκόπηση (χωρικός διαχωρισμός των ανθήρων και στιγματισμός) εξασφαλίζει την αποφυγή της αυτο-γονιμοποίησης.

Η αυτοσυμβατότητα χωρίζεται σε ετερομορφικούς και ομομορφικούς τύπους. Τα φυτά με διαστύλ (2 τύποι λουλουδιών) ή ετερόμορφα λουλουδάκια (τριών τύπων), εμφανίζουν ορατές διαφορές στις αναπαραγωγικές δομές μεταξύ κάθε τύπου. Μόνο άνθη διαφορετικών τύπων είναι συμβατά για επικονίαση λόγω στίγματος και ύφους στυλ. Τα ομομορφικά άνθη, αν και μορφολογικά τα ίδια (σε εμφάνιση), έχουν συμβατότητα ελεγχόμενη από γονίδια. Όσο πιο γενετική είναι η ομοιότητα μεταξύ γύρης και ωαρίων (θηλυκοί γαμέτες), τόσο πιο πιθανό είναι να είναι ασυμβίβαστες για γονιμοποίηση. [i]

Εμπορική χρήση:

Παρόλο που η υβριδίωση εμφανίζεται φυσικά στη φύση, μπορεί να ελεγχθεί από τους φυτοκαλλιεργητές για την ανάπτυξη φυτών με έναν εμπορικά επιθυμητό συνδυασμό χαρακτηριστικών. Παραδείγματα είναι η αντίσταση στα παράσιτα, οι ασθένειες, η αλλοίωση, οι χημικές ουσίες και οι περιβαλλοντικές πιέσεις όπως η ξηρασία και ο παγετός, καθώς και η βελτίωση της απόδοσης, της εμφάνισης και του θρεπτικού προφίλ.

Τα υβρίδια παράγονται σε περιβάλλοντα χαμηλής τεχνολογίας όπως τα καλυμμένα χωράφια ή τα θερμοκήπια. Παραδείγματα νέων καλλιεργειών που υπάρχουν μόνο ως υβρίδια περιλαμβάνουν Canola, γκρέιπφρουτ, γλυκό καλαμπόκι, κανταλούπες, καρπούζια χωρίς σπόρους, ταγγέλους, κλημεντίνες, κόπρανα και λοβούς. [ii] Οι υβριδικές καλλιέργειες ερευνήθηκαν στην Αμερική στη δεκαετία του 1920 και από τη δεκαετία του '30, ο υβριδικός αραβόσιτος είχε χρησιμοποιηθεί ευρέως.[iii]

Η υβριδίωση προέκυψε από τις θεωρίες του Charles Darwin και του Gregor Mendel στα μέσα του 1800. Η πρώτη μέθοδος που χρησιμοποιείται από τους αγρότες είναι γνωστή ως απομάκρυνση καλαμποκιού, όπου η γύρη των μητρικών φυτών αραβοσίτου αφαιρείται και φυτεύεται μεταξύ σειρών φυτών πατέρα, εξασφαλίζοντας την επικονίαση μόνο από γύρη πατέρα. Έτσι, οι σπόροι που συλλέγονται από τα μητρικά φυτά είναι υβρίδια. ⁱⁱ Η χειροκίνητη αφαίρεση των αρσενικών δομών οργάνων του φυτού, είναι γνωστή ως εκσπερμάτωση των χεριών.

Η αλλαγή φύλου είναι μια άλλη μέθοδος που υιοθετούν οι αγρότες προκειμένου να κατευθύνουν την αναπαραγωγή φυτών. Η έκφραση φύλου μπορεί να ελεγχθεί με μεταβαλλόμενους παράγοντες όπως η διατροφή των φυτών, η έκθεση στο φως και η θερμοκρασία και οι φυτοορμόνες. Φυτικές ορμόνες όπως αυξίνες, αιθέρες, erthephon, κυτοκινίνες και brassinosteroids, καθώς και χαμηλές θερμοκρασίες, προκαλούν μια στροφή προς τη γυναικεία σεξουαλική έκφραση. Οι ορμονικές θεραπείες των γιβερελλινών, του νιτρικού αργύρου και του φθαλιμιδίου, καθώς και οι υψηλές θερμοκρασίες τείνουν να ευνοούν την ομορφιά. ⁱ

Πατέντες και οικονομικές ανησυχίες

Η γενιά F1 είναι μια μοναδική ποικιλία που, όταν διασχίσει τη δική της γενιά για να παράγει τη σειρά F2, θα έχει ως αποτέλεσμα φυτά με νέους τυχαίους γενετικούς συνδυασμούς γονικού DNA. Για το λόγο αυτό, οι σπόροι F1 δίνουν στους παραγωγούς τους δικαιώματα ευρεσιτεχνίας, καθώς οι ίδιοι σπόροι πρέπει να αγοράζονται κάθε χρόνο για φύτευση.

Αν και τα ωφέλιμα, οι υβριδικοί σπόροι είναι υπερβολικά ακριβοί για χρήση στις αναπτυσσόμενες χώρες, καθώς το κόστος των σπόρων συνδυάζεται με την απαίτηση δαπανηρών μηχανημάτων για τη ζύμωση και την εφαρμογή φυτοφαρμάκων. Η Πράσινη Επανάσταση, μια εκστρατεία με στόχο την εξάπλωση της χρήσης υβριδικών σπόρων για αυξημένη παραγωγή τροφίμων, ήταν στην πραγματικότητα οικονομικά επιζήμια για τις αγροτικές κοινότητες αγροκτημάτων. Το υψηλό κόστος συντήρησης που συνεπάγεται, ανάγκασε τους αγρότες να πουλήσουν τη γη τους σε αγροτικές επιχειρήσεις, διευρύνοντας ακόμη περισσότερο το χάσμα μεταξύ πλούσιων και φτωχών.

GM ΣΠΟΡΟΙ

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA περιλαμβάνει τη σύζευξη γονιδίων οργανισμών, ακόμη και από διαφορετικά είδη (που δεν θα μπορούσαν ποτέ να αναπαραχθούν στη φύση), να οδηγήσουν σε ένα «διαγονιδιακό» οργανισμό. Αντί για τη σεξουαλική αναπαραγωγή, χρησιμοποιούνται ακριβές εργαστηριακές τεχνικές για τη δημιουργία του γενετικά τροποποιημένου οργανισμού ή του «ΓΤΟ». ⁱⁱ

Μέθοδοι:

Τα γεννητικά όπλα είναι η συνηθέστερη μέθοδος εισαγωγής ξένου γενετικού υλικού στα γονιδιώματα μονοκαλλιεργητών όπως είναι ο σίτος ή ο αραβόσιτος. Το DNA συνδέεται με σωματίδια χρυσού ή βολφραμίου, τα οποία επιταχύνεται σε υψηλά ενεργειακά επίπεδα και διεισδύουν στο κυτταρικό τοίχωμα και τις μεμβράνες, όπου το DNA ενσωματώνεται στον πυρήνα. Ένα μειονέκτημα είναι ότι μπορεί να προκληθεί βλάβη κυτταρικού ιστού. [iv]

Τα αγροβακτήρια είναι φυτικά παράσιτα που έχουν τη φυσική ικανότητα να μετασχηματίζουν τα φυτικά κύτταρα με την εισαγωγή των γονιδίων τους σε φυτικούς ξενιστές. Αυτή η γενετική πληροφορία, που μεταφέρεται σε ένα δακτύλιο χωριστού DNA γνωστού ως πλασμίδιο, κωδικοποιεί την ανάπτυξη του όγκου στο φυτό. Αυτή η προσαρμογή επιτρέπει στο βακτήριο να αποκτά θρεπτικά συστατικά από τον όγκο. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν Agrobacterium tumefaciens ως φορέα για τη μεταφορά επιθυμητών γονιδίων μέσω του πλασμιδίου Ti (επαγόμενου όγκου) σε δικοτυλήδονες ποικιλίες φυτών, όπως πατάτες, τομάτες και καπνό.Το Τ DNA (μετασχηματιστικό ϋΝΑ) ενσωματώνεται στο ϋΝΑ του φυτού και αυτά τα γονίδια εκφράζονται στη συνέχεια από το φυτό. [v]

Η μικροέγχυση και η ηλεκτροπόρωση είναι άλλες μέθοδοι μεταφοράς γονιδίων στο DNA, η πρώτη απευθείας και η δεύτερη μέσω των πόρων. Πρόσφατα οι τεχνολογίες CRISPR-CAS9 και TALEN έχουν αναδειχθεί ως ακόμη πιο ακριβείς μέθοδοι επεξεργασίας γονιδιωμάτων.

Οι μεταφορές DNA εμφανίζονται επίσης στη φύση, κυρίως στα βακτήρια μέσω μηχανισμών όπως η δραστηριότητα των τρανσποζονών (γενετικά στοιχεία) και των ιών. Αυτός είναι πόσα παθογόνα εξελίσσονται για να καταστούν ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. ^iv

Τα γονιδιώματα των φυτών τροποποιούνται ώστε να περιλαμβάνουν χαρακτηριστικά που δεν μπορούν να εμφανιστούν φυσικά στο είδος. Αυτοί οι οργανισμοί είναι κατοχυρωμένοι με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για χρήση στη βιομηχανία τροφίμων και φαρμάκων, μεταξύ άλλων βιοτεχνολογικών εφαρμογών, όπως η παραγωγή φαρμακευτικών και άλλων βιομηχανικών προϊόντων, βιοκαυσίμων και διαχείρισης αποβλήτων. ⁱⁱ

Εμπορική χρήση:

Η πρώτη γενετικά τροποποιημένη καλλιέργεια ήταν ένα ανθεκτικό στα αντιβιοτικά φυτό καπνού, το οποίο παρήχθη το 1982. Ακολούθησαν δοκιμές πεδίου για φυτά καπνού ανθεκτικά στα ζιζανιοκτόνα στη Γαλλία και τις ΗΠΑ 1986 και ένα χρόνο αργότερα μια βελγική εταιρεία γενετικά τροποποίησε τον καπνό ανθεκτικό στα έντομα. Η πρώτη γενετικά τροποποιημένη τροφή που πωλήθηκε στο εμπόριο ήταν ένας καπνός ανθεκτικός στον ιό που εισήλθε στην αγορά της Λαϊκής Δημοκρατίας της Κίνας το 1992. Το «Flavr Savr» ήταν η πρώτη γενετικά τροποποιημένη καλλιέργεια που πωλείται εμπορικά στις ΗΠΑ το 1994: ανθεκτική ντομάτα που αναπτύχθηκε από την Calgene, μια εταιρεία που αργότερα αγόρασε η Monsanto. Την ίδια χρονιά, η Ευρώπη ενέκρινε την πρώτη της γενετικά τροποποιημένη καλλιέργεια για εμπορικές πωλήσεις, έναν καπνό ανθεκτικό στα ζιζανιοκτόνα. ⁱⁱ Τα φυτά καπνού, καλαμποκιού, ρυζιού και βαμβακιού έχουν τροποποιηθεί με την προσθήκη γενετικού υλικού από το βακτήριο Bt ( ^Bacillus

thuringiensis) για την ενσωμάτωση των ανθεκτικών σε έντομα βακτηριδίων. Αντίσταση στον ιό της μωσαϊκής του αγγουριού, μεταξύ άλλων παθογόνων, έχει εισαχθεί στις καλλιέργειες παπάγια, πατάτας και σκουός. Οι καλλιέργειες "στρογγυλού έτοιμου" όπως οι σπόροι σόγιας είναι σε θέση να επιβιώσουν στην έκθεση στο ζιζανιοκτόνο που περιέχει γλυφοσάτη γνωστό ως στρογγυλό. Το γλυφοσικό σκοτώνει τα φυτά διακόπτοντας τις μεταβολικές τους οδούς που συνθέτουν αμινοξέα. iv Τα προφίλ των θρεπτικών συστατικών των φυτών βελτιώθηκαν για τα οφέλη για την ανθρώπινη υγεία καθώς και για τη βελτίωση της ζωοτροφής. Χώρες που βασίζονται σε σπόρους και όσπρια που φυσικά στερούνται αμινοξέα, παράγουν γενετικά τροποποιημένους σπόρους με υψηλότερα επίπεδα αμινοξέων λυσίνη, μεθειονίνη και κυστεΐνη. Το εμπλουτισμένο με βήτα καροτένιο ρύζι εισήχθη στις ασιατικές χώρες, όπου η ανεπάρκεια βιταμίνης Α είναι μια κοινή αιτία προβλημάτων όρασης στα μικρά παιδιά. ^{Η φυτική φαρμακευτική είναι μια άλλη πτυχή της γενετικής μηχανικής. Αυτή είναι η χρήση μαζικών τροποποιημένων φυτών για την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων όπως τα εμβόλια. Τα φυτά όπως το thale cress, ο καπνός, η πατάτα, το λάχανο και το καρότο είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα φυτά για γενετική έρευνα και συγκομιδή χρήσιμων ενώσεων, δεδομένου ότι ξεχωριστά κύτταρα μπορούν να απομακρυνθούν, να τροποποιηθούν και να αναπτυχθούν σε καλλιέργειες ιστών για να γίνουν μάζα αδιαφοροποίητων κυττάρων κάλος.Αυτά τα κύτταρα κάλων δεν έχουν ακόμη εξειδικευτεί στη λειτουργία τους και μπορούν έτσι να σχηματίσουν ένα ολόκληρο φυτό (ένα φαινόμενο γνωστό ως totipotency). Δεδομένου ότι το φυτό αναπτύχθηκε από ένα και μόνο γενετικά τροποποιημένο κύτταρο, ολόκληρο το φυτό θα αποτελείται από κύτταρα με το νέο γονιδίωμα και ορισμένοι από τους σπόρους του θα παράγουν απογόνους με το ίδιο εισαγόμενο χαρακτηριστικό.}

v

Δεοντολογικές συζητήσεις και οικονομικές επιδράσεις ^{Μέχρι το 1999, τα δύο τρίτα όλων των επεξεργασμένων τροφίμων του Ηνωμένου Βασιλείου περιείχαν ΓΤΟ συστατικά. Από το 1996, η συνολική έκταση γης που καλλιεργεί ΓΤΟ αυξήθηκε κατά 100 φορές. Η τεχνολογία της GM έχει οδηγήσει σε μεγάλες αυξήσεις στις αποδόσεις των καλλιεργειών και στα κέρδη των γεωργών, καθώς και στη μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων, ιδίως στις αναπτυσσόμενες χώρες.}

ii

Οι ιδρυτές της γενετικής μηχανικής καλλιέργειας, δηλαδή ο Robert Fraley, ο Marc Van Montagu και η Mary-Dell Chilton, απονεμήθηκαν το Παγκόσμιο Βραβείο Τροφίμων το 2013 για τη βελτίωση της ποιότητας, της ποσότητας ή της διαθεσιμότητας τροφίμων διεθνώς. ^iv Η παραγωγή ΓΤΟ εξακολουθεί να είναι ένα αμφιλεγόμενο θέμα και οι χώρες διαφέρουν όσον αφορά τη ρύθμιση των πτυχών που αφορούν την κατοχύρωση με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και την εμπορία. Οι ανησυχίες που ανακύπτουν περιλαμβάνουν την ασφάλεια για την ανθρώπινη κατανάλωση και το περιβάλλον και το ζήτημα του πώς οι ζώντες οργανισμοί μετατρέπονται σε πνευματική ιδιοκτησία. Το πρωτόκολλο της Καρθαγένης για τη βιοασφάλεια είναι μια διεθνής συμφωνία για τα πρότυπα ασφάλειας όσον αφορά την παραγωγή, τη μεταφορά και τη χρήση ΓΤΟ. ⁱⁱ