A génmódosítás egy növény, állat, mikroorganizmus vagy egyéb más szervezet genetikai állományának megváltoztatása. Célja valamilyen előnyös tulajdonság erősítése vagy kialakítása.

A génmódosítás módszerei

Jelenleg az élő szervezetek genetikai módosításának az alábbi öt módszere ismeretes.

Szelektív nemesítés

A génmódosítás leggyakoribb és egyben legősibb módszere a szelektív nemesítés. A szelektív nemesítés azt jelenti, hogy az emberek kiválasztják azokat a növény- vagy állatszülőket, amelyeknek kívánatos tulajdonságaik vannak, hogy szaporulatukban erősebben legyenek jelen ezek a tulajdonságok. Ez az eljárás körülbelül 10 000–300 000 génre van hatással. A génmódosításnak ez a formája általában nem kerül szóba, amikor GMO-ról beszélünk.

A kutatók úgy vélik, hogy a kutyák voltak az első állatok, amelyeken célzottan génmódosítást hajtottak végre az emberek. Ennek kezdete mintegy 32 000 évvel korábbra nyúlik vissza. Amikor őseink még vadászó és gyűjtögető életmódot folytattak, Kelet-Ázsiában a vadon élő farkasok csatlakoztak hozzájuk, mint dögevők. Az emberek elkezdték a vadon élő farkasokat háziasítani, közben mesterségesen szelektálták őket, hogy növeljék az engedelmességüket. A hosszú évezredek során az emberek a mesterséges szelekció folyamatával különböző kívánt személyiség- és fizikai tulajdonságokkal rendelkező kutyákat tenyésztettek ki. Ez a hosszú folyamat vezetett a ma ismert kutyák széles skálájához. Sőt napjainkban már számos olyan fajta is létezik, amely alig hasonlít a farkasokra.

Körülbelül 12 000 évvel ezelőtt őseink elkezdtek áttérni a vadászó-gyűjtögető életmódból a letelepedett, mezőgazdaságra épülő életmódra, társadalmi berendezkedésre. Ezzel kezdetét vette a földművelés. Az ősi földművesek i. e. 9000 körül kezdték el szelektíven nemesíteni a búzafüveket, hogy nagyobb szemű és keményebb magvú háziasított fajtákat hozzanak létre. Időszámításunk előtt 8000-re a háziasított búza termesztése elterjedt Európában és Ázsiában. A búza folyamatos szelektív nemesítése a ma termesztett több ezer fajta búzát eredményezte.

A ma fogyasztott gyümölcsök és zöldségek jelentős többsége nem fordulna elő a természetben a több generáción átívelő szelektív nemesítés nélkül. Az emberek a növényfajok túlnyomó többségét a természetben előforduló, vadon termő növényeken végzett hagyományos nemesítési eljárásokkal hozták létre. Például a kukorica egy teosinte nevű vadnövényből átalakítási folyamattal jött létre. Ezt az átalakítási folyamatot évezredekkel ezelőtt kezdték el a mai Mexikó területén élő őslakosok. A káposzta, a brokkoli, a kelbimbó, a karfiol és a kelkáposzta mind a vadkáposztából (Brassica oleracea) származik. A paradicsom, a padlizsán, a dohány és a burgonya forrása pedig egy vadon termő nadragulyaféle volt.

Keresztezés

Egy másik hagyományos génmódosítási eljárás a keresztezés. A keresztezés különböző fajtájú vagy fajtatípusú hímek és nőstények párosítása. Ehhez az nemesítők, tenyésztők gyakran olyan fajtákat választanak, amelyek kiegészítő tulajdonságokkal rendelkeznek, így ezzel növelik az utódok gazdasági értékét. A keresztezés általában az állattenyésztésre jellemző.

Mutagenezis

A génmódosításnak egy újabb fajtája a mutagenezis, azonban ezt az eljárást csak haszonnövények esetében alkalmazzák. A növénynemesítők az 1940-es évektől kezdtek el azon kísérletezni, hogy hogyan lehet sugárzással vagy vegyi anyagokkal véletlenszerűen megváltoztatni egy szervezet DNS-ét. Ugyan mutációk természetes úton is előfordulnak, és néha új, előnyös tulajdonságok kialakulását eredményezik, azonban ezek a mutagenezisnek nevezett eljárással gyorsabban idézhetők elő. A folyamat során a növénynemesítők megfigyelik, hogyan és miként változnak a haszonnövények. A kívánt tulajdonságokkal rendelkező új növényeket megtartják és tovább nemesítik, míg a nem kívánt tulajdonságúakat veszni hagyják.

Napjainkig több mint 3000 növényfajtát (például a rizst, a búzát, a grapefruitot, a salátát és sok gyümölcsöt) fejlesztettek ki (sugár)mutagenezis segítségével. A génmódosításnak ez a formája sem szokott szóba kerülni, amikor a génmódosított élelmiszerekről beszélünk.

RNS-interferencia (RNAi)

Az RNS-interferencia (RNAi) a genetikai módosítás egyik modern formája. Az RNS-interferencia során a nemkívánatos tulajdonságokat okozó géneket inaktiválják a nem kívánt tulajdonságok eltávolításához. Ez az eljárás csak 1-2 gént érint. Az RNAi technológia korai példája volt a Flavr Savr paradicsom, melyet 1994-ben dobtak piacra, mint az egyik első GMO-élelmiszert. A Flavr Savr paradicsom eltarthatósági ideje hosszú lett (akár 30 napig is friss maradt a paradicsom) a paradicsom egy génjének (polygalacturonase (PG)) elvétele révén.

Transzgenetika

A másik modern génmódosítási eljárás a transzgenetika. A folyamat során kivesznek egy gént egy fajból, amit egy másikba ültetnek be egy kívánatos tulajdonság eléréséhez. Ezzel a befogadó növényt vagy szervezetet olyan kívánt tulajdonsággal látják el, amellyel egyébként nem rendelkezne. Például ellenálló(bb) legyen a betegségekkel, a szárazabb időjárási viszonyokkal, illetve bizonyos rovarokkal szemben. Ez az eljárás nagyjából 1-4 gént érinthet. Ebbe a kategóriába tartozik a GMO-termények, élelmiszerek nagy többsége.

A transzgenetika folyamata

1. Azonosítás

Egy GM-növény előállításához a tudósok első lépésként meghatározzák, hogy milyen kívánt tulajdonsággal rendelkezzen a termény, például legyen ellenálló a rovarokkal szemben. A következő lépésként keresnek egy olyan szervezetet (növényt, állatot vagy mikroorganizmust), amelynek génjei már rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal.

Amikor a rovaroknak ellenálló kukoricát akartak létrehozni, hogy csökkentsék a növényvédő szerek permetezésének szükségességét, vagy csökkentsék a termésveszteséget, azonosítanak egy gént egy Bacillus thuringiensis (Bt) nevű talajbaktériumban, amely természetes rovarölő szert termel. Ezt már több mint 50 éve használják a hagyományos és a biogazdálkodásban), és ezt ültették be a kukorica génkészletébe. Azonban kiderült, hogy a genetikailag módosított növényekben termelt Bt-protein sokkal mérgezőbb lett, mint a természetes Bt-toxinok. Ennek az lehet az oka, hogy egyes növények (ide tartozik a kukorica is) termelnek egy enzimet, amely potenciálisan megnövelheti a toxinok intenzitását, ami nagyon kedvezőtlenül hat a hasznos rovarfajokra és a velük táplálkozó állatokra.

2. Másolás

Miután sikerült megtalálni a kívánt tulajdonsággal rendelkező gént, következik a lemásolás folyamata. A példában lévő Bt-kukorica esetében a Bt-ben lévő, a rovarokkal szembeni ellenállást biztosító gént másolták le.

3. Beillesztés

A másolás szakaszát követően a szakemberek különböző eszközöket használnak ahhoz, hogy a kívánt a gént beillesszék a növény DNS-ébe. A Bt-génnek a kukorica DNS-ébe történő beillesztésével a növényt rovarrezisztenciával ruházták fel. Fontos megjegyezni, hogy az új tulajdonság nem változtatja meg a többi, már meglévő tulajdonságot.

4. Termesztés

Mindezek után elkezdik termeszteni a GMO-kukoricát laboratóriumi környezetben, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a sikeresen átvette-e a kívánt tulajdonságot, a példánk esetében a rovarrezisztenciát. Amennyiben a szakemberek erről meggyőződnek, következik az üvegházban való termesztés, majd kisebb szántóföldi kísérletek keretében gondozzák és ellenőrzik az új GM-növényt. Amennyiben ott is mindent rendben találnak, a nagyobb szántóföldi tesztek következnek. Végül az „alapos” tesztelést követően a növény piacra kerülhet.