Geneetiliselt muundatud organismid

Alates maaharimise ja karjakasvatuse algusest on inimene kas rohkem või vähem teadlikult püüdnud organisme enda huvides muuta. Näiteks valiti välja parimate tunnustega, haigustele vastupidavaimad, saagikaimad vms isendid ja paljundati neid. Kuigi tol ajal ei teatud geenidest veel midagi, valiti sedasi välja ennekõike kasulikke mutatsioone sisaldavad organismid. Pideva valiku tulemusena soovitud tunnused aina paranesid ning nii saadi uusi taimesorte või loomatõuge. Hiljem hakati organisme ristama ja veelgi hiljem neil mutatsioone kunstlikult esile kutsuma. Nii tekkis kasulike tunnustega organisme rohkem ning valikuvõimalused aretustöös avardusid.

Tänapäeval on aga kromosoomide, geenide ja DNA avastamine ning tundmaõppimine võimaldanud välja töötada geenitehnoloogiameetodeid, et aretada uusi sorte ja tõuge, aga ka saada kasulikke mikroobitüvesid.

Organismide pärilikkusaine muutmiseks mõjutatakse neid tugevatoimeliste mutageenidega, näiteks kiirguse või keemiliste ühenditega. Paljud tekkinud mutatsioonid muudavad ka organismi tunnuseid. Muudetud organismide seast valitakse välja vajalike tunnustega isendid ja jätkatakse aretustööd.

Sellisel meetodil on aga ka puudusi.

1. Mutatsioonid tekivad juhuslikult ja soovitud omadustega organismide teket planeerida ei saa.
2. Ühe kasuliku mutatsiooni saamiseks tuleb mutageenidega mõjutada väga paljusid isendeid.
3. Paljud mutatsioonid mõjutavad organisme niivõrd, et need ei saa enam normaalsel viisil elada ega järglasi anda.
4. Sageli ei jää mutatsioonid järgmistes põlvkondades püsima.

Edukalt saab mutageenidega mõjutada mikroorganisme, sest need on lihtsa ehitusega, nad paljunevad kiiresti ning peamiselt mittesuguliselt ja neid on ka suhteliselt lihtne ja odav kasvatada.

Mikroobe mutageenidega mõjutades on saadud mitmesuguste uute kasulike tunnustega mikroobe, näiteks eritavad nad oma kasvukeskkonda rohkesti antibiootikume või toodavad kääritamisprotsessis kiiremini ja rohkem alkoholi.

Organismi pärilikke omadusi võib muuta kas talle mingit võõrast geeni lisades või peatades mõne tema enda geeni toimimise. Tänapäeval oskavad teadlased võtta ühelt organismilt geeni ja viia selle teise organismi. Siirates isendisse teise liigi geene, luuakse uute omadustega organism. Selliseid organisme nimetatakse transgeenseteks e geneetiliselt muundatud organismideks. Ka selles valdkonnas katsetati edukalt kõigepealt bakteritega.

Näiteks inimese rakkudest võeti insuliini sünteesi määrav geen ja siirati see bakteri (soolekepikese) kromosoomi. Selle geeni info põhjal hakkas bakter sünteesima inimese insuliini. Insuliini sünteesivõime säilis ka bakterite paljunemisel moodustunud uutel bakterirakkudel. Niisugusel viisil saadi insuliini esimest korda 1978. aastal.

Edaspidi on geenide siirdamist kasutatud mitmete muude preparaatide, nt inimese kasvuhormooni, antibiootikumide, mitmesuguste ensüümide jm tootmiseks.

Mikroorganisme muundades ei saa toota aga keerukamaid inimese valke ja seepärast hakati inimese geene viima päris­tuumsetesse organismidesse: pärmidesse, taimedesse ja isegi imetajatesse. Nende organismide muundamine nõuab märksa täiuslikumat tehnoloogiat.

Geenitehnoloogia edusammud võimaldavad tänapäeval luua ka muudetud pärilikkusainega taimi. Kultuurtaimedel parandatakse näiteks

• haiguskindlust ja vastupidavust kahjurite vastu,
• vastupidavust umbrohutõrjevahendite suhtes,
• kuivuse või külma taluvust,
• inimtoiduks oluliste toitainete (valkude, süsivesikute, vitamiinide jm) sisaldust,
• saagi säilivust.

Seega suudavad paljud transgeensed taimed end ise kaitsta haiguste ja parasiitide eest ning nende tõrjeks pole vaja ohtralt mürkkemikaale kasutada. Taimedesse on viidud isegi loomade geene, nt neid, mis aitavad loomadel võidelda viirushaiguste vastu. Kui need geenid on transgeenses taimes, hakkab taim tootma vastavaid valke, mis suurendavad tema vastupanu viirushaigustele.

Geneetiliselt on muundatud paljusid kultuurtaimi, nt soja, maisi, kartulit, tomatit, porgandit, rapsi, tubakat, puuvilla.

Teadlased on saanud ka selliseid taimi, mis toodavad inimese nakkushaiguste vastu antigeene või antikehi, näiteks hepatiit-B antigeene. Tulevikus, kui nende tootmise tehnoloogia täiustub, saab neid antigeene kasutada vaktsiini valmistamiseks.

Esimene transgeenne loom, kes pärandas võõrad geenid ka oma järglastele, oli hiir. Ta loodi 1980. aastate algul USA-s.

Transgeenseid loomi saab kasutada mudelitena inimesel esinevate pärilike haiguste uurimiseks. Näiteks saab trans­geensete hiirte abil välja selgitada pärilike haiguste arengut ja haigus­tunnuste järkjärgulist avaldumist eri organites. Samuti on neid kasutatud kasvuhormoonide toime uurimiseks.

Edusamme on tehtud ka inimese geenide siirdamisega loomadele. Transgeensete loomade abil toodetakse mõningaid inimese raviks vajalikke valke: kasvuhormooni, insuliini, vere hüübimist soodustavaid valke jm. Näiteks lambale, kitsele või lehmale siirdatakse mingi huvi pakkuv inimese geen, mis paneb looma piimanäärmed tootma valke, mis on loomale võõrad, inimesele aga olulised. 1991. aastal sündis esimene transgeenne lammas Tracy, kelle piim sisaldas üht inimese kopsude ja maksa normaalseks talitlemiseks vajalikku valku. Seda saab piimast eraldada ja kasutada ravimi tootmiseks.

Samuti tegeletakse maailmas niisuguste transgeensete loomade loomisega, kelle organid sobiksid inimesele siirdamiseks. Praegu siiratakse inimesele vaid teise inimese organeid, kuid sobivaid organeid on alati vähem kui vaja.

Erinevalt toidutaimedest pole geenide siirdamisega koduloomade toodangu tõstmine eriti õnnestunud. Nende loomade geneetilisel muundamisel on mitmesuguseid takistusi.

Tänapäeval pööratakse üha rohkem tähelepanu transgeensetele organismidele ja neist saadud toiduainetele. Neil on nii pooldajaid kui ka vastaseid. Transgeensete ehk geneetiliselt muundatud organismide tähistamiseks kasutatakse lühendit GMO.

Iga geneetiliselt muundatud põllukultuuri uuritakse, kas see on inimesele ohutu, enne kui seda kasvatada lubatakse. Paljudes riikides seatakse transgeensete organismide kasvatamisele piiranguid. Samuti on Euroopas nõutav geneetiliselt muundatud toiduainete märgistamine selleks, et tarbija teaks, mida ta sööb. Geneetiliselt muundatud taimedest tarbitakse maailmas praegu kõige rohkem sojat ja maisi.