Lietuvos mokslininkų atrastos „genų žirklės“ gali padėti ir Baltijos jūrai

Kiekvieną vasarą Baltijos jūros vanduo nusidažo ryškiai žalia spalva – ir vandenyje, ir ant kranto atsiranda nemalonų kvapą skleidžiančios dumblių sankaupos. Nesinori ne tik maudytis, bet ir būti paplūdimyje. Tačiau ne visi žino, kad jūros „žydėjimą“ daugiausiai sukelia trąšos, naudojamos žemės ūkyje. Augalų apsaugos produktai taip pat keliauja vandenimis į jūras, pakenkia ekosistemoms ir kaupiasi maisto grandinėse, taip pat maistui naudojamuose produktuose. Jų reikėtų žymiai mažiau, jeigu žemės ūkio augalai būtų atsparesni ligoms, mažiau priklausomi nuo papildomo tręšimo sintetinėmis trąšomis.

Pavyzdžiui, dabartinių kviečių laukiniai gentainiai buvo daugiamečiai, sugebėję augti didelio šalčio ir karščio sąlygomis, neariamoje ir netręšiamoje dirvoje. Naujos genominės technologijos (NGT), pavyzdžiui, Lietuvos mokslininkų aktyviai tyrinėjamos „genų žirklės“, leidžia praeities genus labai tiksliu būdu sugrąžinti dabarties kultūriniams augalams, lengviau įtvirtinti norimos augalo savybės paveldimumą, gerokai sutrumpina naujų veislių sukūrimo procesą, palyginus su tradiciniais selekcijos metodais.

Sparti klimato kaita ir aplinkos užterštumas skatina kurti veisles daug greičiau. Tarkime, miesto medžiai – niekam nekyla abejonių, kokie jie reikalingi ir svarbūs. Vasarą jie kenčia nuo drėgmės trūkumo, žiemą nuo išbarstomos druskos ir grybinių ligų. Žydėjimo metu pasklidusios ore žiedadulkės ne vienam sukelia alergines reakcijas. Bet yra laukinių medžių rūšių, natūraliai prisitaikiusių augti druskingame dirvožemyje, sausros sąlygomis arba yra natūraliai atsparesnės grybinėms ligoms. Šias savybes, pasitelkiant NGT, būtų galima suteikti miesto medžiams.

Pastaraisiais metais pasaulyje naudojant naujas genomines technologijas kuriamos atsparios ligoms, nepalankioms aplinkos sąlygoms, didesnio derlingumo ir maistinės vertės augalų veislės. Tačiau apie šiuos augalus sklando daug nepagrįstų mitų, pavyzdžiui, jie tapatinami su genetiškai modifikuotais organizmais (GMO), kurie yra neretai laikomi pavojingais žmogui ir aplinkai, tad NGT aplinkosauginė nauda dažnai lieka neįvertinta.

Mokslininkai teigia, kad pasitelkus pažangiausius genų inžinerijos metodus ir inovacijas gyvų organizmų genome galima atlikti tokius pakeitimus, kad sukurtos naujos augalų veislės būtų geriau prisitaikiusios kovoti su klimato kaitos iššūkiais, joms reikėtų mažiau cheminių apsaugos priemonių nuo piktžolių, kenkėjų bei mažiau trąšų. Tai prisideda prie Biologinės įvairovės, „Nuo ūkio iki stalo“ strategijų, Europos žaliojo kurso tikslų įgyvendinimo, pavyzdžiui, naudoti mažiau pesticidų.

„Naujomis genominėmis technologijomis sukurti augalai iš esmės skiriasi nuo genetiškai modifikuotų organizmų, nes jų genomuose indukuojami tik nedideli pakeitimai, kurie įprastai aptinkami ir gamtoje ar augalų selekcininkų kolekcijose“, – aiškina Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro vadovas dr. Gintaras Brazauskas. Šie pakeitimai leidžia suteikti augalui naudingų savybių, tokių kaip atsparumas patogenams ar geresnes maistines savybes.

Šiuo metu pasaulyje rinkai tiekiama vos keletas tokių augalų produktų, tačiau artimiausiu laiku jų turėtų atsirasti gerokai daugiau. Mokslinę informaciją apie juos kaupiančioje duomenų bazėje šiuo metu yra net 853 įrašai apie NGT augalus: ryžius, kukurūzus, kviečius, įvairias daržoves, vaismedžius.

Be to, pasak G. Brazausko, dauguma šių augalų atsparesni ligoms ar nepalankioms auginimo sąlygoms. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad pasitelkus NGT kuriant naujas augalų rūšis atliekama ne genų modifikacija, kaip GMO produktų atveju, kai į augalą įvedami papildomi genai, o esamų genų redagavimas (koregavimas). Tam plačiausiai naudojama molekulinė CRISPR-Cas technologija, populiariai vadinama „genų žirklėmis“, kuri leidžia tiksliai redaguoti DNR seką.

Ši technologija atrasta tik 2012 m., o prie jos vystymo prisidėjo ir Vilniaus universiteto Biotechnologijos instituto mokslininkų grupė, vadovaujama prof. Virginijaus Šikšnio. Vienas jos narių, Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro mokslo darbuotojas dr. Giedrius Gasiūnas atkreipia dėmesį, kad Lietuvoje NGT šiuo metu dar nėra plačiai vystomos, tačiau, esant tokiai galimybei, jos galėtų turėti reikšmingą aplinkosauginę ir ekonominę naudą.

„Tai sudarytų sąlygas didinti kultūrinių augalų atsparumą ligoms, sausroms ir šalnoms, derlingumą, maistinę vertę taip padedant išvengti su šiomis problemomis susijusių nuostolių ir aplinkos taršos. Taip pat padėtų minimizuoti pasėliams naudojamus žemės plotus ir palikti gyvybinės erdvės laukinei faunai ir florai“, – pastebi G. Gasiūnas. Vienas iš galimų tikslų – sukurti veisles, kurios būtų atsparios Lietuvai specifinėms nepalankioms aplinkos sąlygoms vis labiau išryškėjančioms dėl staigios klimato kaitos.

Mokslininko teigimu, augalai, kuriuose yra išsivystę sudėtingi prisitaikymo prie klimato pokyčių mechanizmai, gali geriau pakelti nepalankias sąlygas. Pasitelkiant genetinius ir genominius tyrimus buvo atskleisti genai, dalyvaujantys šiuose sudėtinguose mechanizmuose. Daugelio tokių genų vaidmuo užtikrinant atsparumą vandens trūkumui, druskingumui, šalnoms jau įrodyti naudojant tradicinius augalų transformacijos metodus.

Žemės ūkyje naudojami augalai susiduria su ligų sukėlėjais virusais, bakterijomis, grybais. Išplitusios augalų ligos gali padaryti didžiulių nuostolių. Tradiciškai kultūrinių augalų apsaugai sunaudojama milijonai tonų augalų apsaugos produktų, kurie pasiekia ir žmogaus organizmą. Kai kurios augalų rūšys yra natūraliai atsparios ligoms, pavyzdžiui, yra obelų, nesergančių rauplėmis, dėl to jų nereikia purkšti fungicidais. Išsiaiškinus ligas sukeliančio patogeno molekulinį veikimo mechanizmą ir kokie genai lemia atsparumą ligai, ši informacija galėtų būti panaudota „genų žirklėmis“ kuriant ligoms atsparias naujas veisles.

Pasitelkus „genų žirklių“ technologiją genetiškai redaguoti organizmai JAV, Japonijoje, kai kuriose kitose pasaulio šalyse nėra vadinami GMO, kadangi svetimi genai juos kuriant nebuvo įterpti. Tačiau Europos Sąjungoje pagal galiojantį teisinį reguliavimą jie būtų priskirti GMO. Šiuo metu Europos Taryba svarsto Europos Komisijos pateiktą reglamento pasiūlymą dėl naudojant tam tikras naujas genomines technologijas gautų augalų ir iš jų gaminamo maisto bei pašarų reguliavimo. Plačiau apie šį pasiūlymą galite sužinoti  čia.

„Deja, ne visos šalys pripažįsta NGT potencialą ir kol kas taiko laikmečio neatitinkantį teisinį reguliavimą naujų veislių kūrimui“, – apgailestauja G. Brazauskas. – Tai stipriai apriboja ES ir Lietuvos galimybes kurti  naujas augalų veisles ir efektyviai reaguoti į klimato ir biologinės įvairovės nykimo krizes. Tikiuosi, kad šiuo metu ES vykstančios viešos diskusijos dėl NGT teisinio reguliavimo, kurias palaiko ir 37 Nobelio premijos laureatai, leis pasiekti, kad NGT proveržis įvyktų ir mūsų šalyje.

Pasak dr. G. Gasiūno, sveikintina, kad Europos Sąjunga aktyviai dalyvauja šios srities tyrimuose ir veikloje, stengdamasi įdiegti regionui specifinius genomo redagavimo saugos ir etikos standartus. Taip siekiama apsaugoti žmonių sveikatą ir aplinką, padėti mokslininkams, ūkininkams ir verslininkams taikyti NGT. Visuomenė, mokslininkai ir politikai turėtų dirbti kartu, kad minėti standartai atitiktų visų poreikius ir užtikrintų saugų ir ilgalaikį NGT naudojimą.