211service.com
Grödor som stänger av skadedjurens gener
Forskare har skapat växter som dödar insekter genom att störa deras genuttryck. Grödorna, som initierar ett genljudande svar som kallas RNA-interferens, är ett steg bortom befintliga genetiskt modifierade grödor som producerar giftiga proteiner. Eftersom de nya grödorna riktar sig mot särskilda gener i särskilda insekter, föreslår vissa forskare att de kommer att vara säkrare och mindre benägna att ha oavsiktliga effekter än andra genetiskt modifierade växter. Andra varnar för att det är för tidigt att göra sådana förutsägelser och att växterna bör testas noggrant för att säkerställa att de inte utgör miljöproblem. Men de flesta forskare är överens om att det är osannolikt att äta dessa växter skulle ha negativa effekter på människor.
Majs som biter tillbaka: Genetiskt modifierad majs tillverkad av Monsanto tystar gener i insekterna som äter dess rötter, saktar ner och dödar dem så småningom. Det normala majsrotsystemet till vänster har naggats av majsrotmask; det härdiga rotsystemet till höger är från en genetiskt modifierad majsväxt.
RNA-interferens förekommer naturligt hos djur, allt från maskar till människor. Det är en process där dubbelsträngade RNA-kopior av specifika gener hindrar celler från att översätta dessa gener till proteiner. De nya genetiskt modifierade växterna bär gener för dubbelsträngat RNA riktat mot särskilda insektsgener. Två artiklar publicerade samtidigt i Naturens bioteknik den här veckan visar att det för vissa insekter räcker att äta dubbelsträngat RNA för att orsaka gentystnad. Detta är överraskande: i tidigare forskning störde RNA organismens genuttryck endast när det injicerades.
Folk har provat detta, men det har inte varit några rapporter om framgång tidigare, säger Karl Gordon , en forskare i entomologi vid Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, i Canberra, Australien. Det senaste arbetet, säger han, är det första som visar löftet om RNA-interferens som ett medel för skadedjursbekämpning.
Forskare vid den kinesiska vetenskapsakademin i Shanghai tillverkade bomullsplantor som tystar en gen som gör att bomullsbollmaskar kan bearbeta giftet gossypol, som förekommer naturligt i bomull. Bollar som äter den genetiskt modifierade bomullen kan inte göra sina toxinbearbetande proteiner, och de dör. Forskare vid Monsanto och Devgen , ett belgiskt företag, gjorde majsväxter som tystar en gen som är nödvändig för energiproduktion i majsrotmaskar; intag torkar ut maskarna inom 12 dagar.
Det mest effektiva genetiska tillvägagångssättet för skadedjursbekämpning har varit att göra växter som producerar ett protein som kallas Bt-toxin, vilket får insekter att sakta ner, sedan sluta äta grödor och sedan dö. Mer än 120 000 kvadratkilometer av grödor som är genetiskt modifierade för att producera Bt odlades förra året. Men Bt är inte effektivt mot många skadedjur, inklusive majsrotmask, som kan orsaka så omfattande skador på majsväxternas rotsystem att plantorna blåser omkull i vinden. Och forskare är oroade över att skadeinsekter blir resistenta mot Bt.
Vi behöver ett sätt att komma runt motståndet mot Bt, säger Abhaya Dandekar , professor i pomologi vid University of California, Davis. RNA-interferens är attraktivt, säger han, eftersom insekter är osannolikt att bli resistenta mot det. Det enda sättet att komma runt RNA-interferens är att stänga av hela systemet. Vad han menar är att de nya växterna drar fördel av en gen-tystnadsmekanism som insekternas kroppar redan använder: RNA-interferens tros vara en kritisk del av insekters och andra djurs immunsystem. Insekter som stänger av RNA-interferens för att säkert kunna äta genmanipulerade växter skulle förmodligen bli sjuka, säger Dandekar.
En annan nackdel med Bt är dess ospecificitet. Giftet kan ha vad som kallas off-target-effekter: det kan döda insekter som inte utgör något hot mot grödor.
RNA-interferens, säger Ty Vaughn , en forskare vid Monsanto, kan vara artspecifik, vilket möjliggör en högre kontrollnivå. Andra forskare håller med och säger att Monsanto hittills har visat en hög grad av specificitet. De borde kunna undvika ospecifika effekter utanför målet, säger Gordon.
Men andra forskare varnar för att dra till den slutsatsen för tidigt. RNA-interferens för att kontrollera skadedjur är en intressant idé, men det är viktigt att förstå ekologin, säger Bernard Mathey-Prevot , chef för Drosophila (fruktfluga) RNA Interference Screening Center vid Harvard Medical School. Det är väldigt svårt att i förväg veta om andra insekter kan vara måltavla.
Förutom att döda icke-skadeinsekter, säger Mathey-Prevot, kan gen-tystnadsmekanismen spridas mellan olika växtarter, eller från växter till andra organismer, såsom bakterier i jorden. Sådan spridning kan vara ofarlig, men det kanske inte är så. Vi måste förstå det lite mer, säger Mathey-Prevot.
Vaughn säger att forskningen är i ett tidigt skede och att Monsanto inte har satt en tidslinje för att få ut grödor som tystar genen på marknaden. Monsanto kommer att sätta sin nya transgena majs genom ett batteri av tester för att fastställa att dess effekter är specifika för majsrotmaskar, säger han. Tobaksskärmaskar som fick i sig majsen verkade inte påverkas.
Men för att bevisa avgörande, säger forskare, skulle sådana tester behöva vara svåra. Du måste förutse alla arter som du inte vill att de ska påverka och sedan testa dem, säger David Root , projektledare för RNA Interference Consortium vid Broad Institute, Harvard och MIT:s gemensamt drivna centrum för forskning om genomisk medicin. Och Gordon räknar med att tillsynsmyndigheter kommer att kräva bred screening.
Även om människor har gener som liknar insektsgener, säger forskare att det är mycket osannolikt att intag av Monsantos majs skulle orsaka tystnad av gener hos människor. Om du matade massor av det till en mus, tror jag inte att du skulle komma någonstans, säger Root. RNA smälts bara av möss och människor.
Den amerikanska regeringen kräver inte märkning av livsmedel som innehåller genetiskt modifierade organismer, men det kräver säkerhetstester. Fred Gould , professor i jordbruk vid North Carolina State University, säger att eftersom de nya grödorna producerar vad som faktiskt är ett bekämpningsmedel, skulle de regleras av U.S. Environmental Protection Agency. Sådan mat måste testas både på djur och genom exponering för vad Gould kallar rekonstituerad mänsklig magsaft.
Det är också oklart hur omfattande användningen av RNA-interferens som bekämpningsmedel kommer att vara. Hos många insekter kan intag av RNA inte orsaka gentystnad. Men bomullsbollmaskar och majsrotmaskar är stora jordbruksskadegörare, som livnär sig på två av de mest odlade grödorna i världen. Även om RNA-interferens är hjälplös mot andra insekter, kan det fortfarande ha en stor inverkan på jordbruket.
Mathey-Prevot råder tålamod. Vid det här laget, säger han, är det för tidigt att göra påståenden om teknikens säkerhet. Men, säger han, det betyder också att det är för tidigt att dra slutsatsen att förmågan att orsaka RNA-interferens är farligare än nuvarande genetiska modifieringar av matgrödor.