Geny mění světové zemědělství

Slibují vysoké výnosy a dobré zisky, ale také záchranu zemědělců před suchem a světa před hladem. Geneticky modifikované plodiny

Dvacet milionů dolarů dáme na výzkum geneticky upravené rýže a manioku, rozhodli se letos v Nadaci Billa a Melindy Gatesových. „Chceme urychlit vývoj plodin, které díky laboratornímu zásahu do genetické struktury budou obsahovat více vitaminu A,“ vysvětlil šéf zemědělské divize nadace Lawrence Kent. Nedostatek tohoto vitaminu způsobuje v rozvojovém světě úmrtí asi milionu dětí ročně. Statisíce dalších dětí ročně kvůli malému příjmu vitaminu A oslepnou.
Už koncem devadesátých let 20. století profesor švýcarského Federálního technologického institutu Ingo Potrykus vytvořil takzvanou zlatou rýži. Vložil do ní gen, který způsobuje, že plodina vytváří beta karoten. Z něj pak lidské tělo získává vitamin A. Původně zlatá rýže obsahovala beta karotenu příliš málo, jeho obsah se však podařilo zvýšit natolik, že už má pro konzumenty opravdový zdravotní význam.
Profesor Potrykus je dnes už v důchodu, ale dění kolem „své“ plodiny stále sleduje. Jak říká, podle dosavadních jednání by měla být zlatá rýže schválena k běžnému pěstování v roce 2013 na Filipínách a v roce 2015 v Bangladéši.
Obdobně by měl vitamin A lidem dodávat také geneticky upravený maniok, který by navíc měl obsahovat více železa a bílkovin. Jeho pěstování se očekává nejdříve v Keni a v Nigérii, pravděpodobně však ne dříve než v roce 2017. Tyto plodiny jsou určeny pro chudé země, jejichž obyvatelé nemají jinou možnost získat dostatek potřebných živin. Lidé žijící ve vyspělém světě je nepotřebují, ti si mohou dovolit pestrou stravu, která je na beta karoten a další živiny bohatá sama o sobě.

Desetiprocentní růst

Vývoj geneticky upravených (transgenních) plodin obohacených o významné výživové složky je stále teprve v začátcích. Zato pěstování běžných transgenních plodin se na polích stále šíří. Zatímco světová ekonomika se v krizi propadá, rozloha polí osázených ve světě geneticky upravenými plodinami se v roce 2010 (z nějž jsou poslední souhrnná čísla) zvýšila oproti předchozímu roku o deset procent na 148 milionů hektarů, uvádí mezinárodní organizace pro zemědělské biotechnologie ISAAA. Asi polovina z této plochy se nachází ve Spojených státech, za nimiž pak následuje Brazílie a Argentina. „Míra růstu je však jiná ve vyspělých zemích, kde činí v průměru pět procent, a v zemích rozvojových, v nichž dosahuje sedmnácti procent,“ říká šéf ASAAA Clive James.
Je zřejmé, že genetické inženýrství se už výrazně uchytilo i v chudších zemích. Jednak proto, že tam nabízí velké výhody, a dále i proto, že je tam nedusí zákazy a omezení jako třeba v Evropě.

Vyšší výnosy, méně postřiků

Ve Spojených státech se geneticky upravené plodiny komerčně objevují od roku 1996 a s občasnými výkyvy se jejich pěstování stále rozvíjí. Evropa je zdráhavější. Dováží geneticky modifikovanou sóju, kterou potřebuje jako krmivo pro dobytek (náhradou za masokostní moučku, jež byla zakázána, protože se jejím prostřednictvím šířila nemoc šílených krav). Avšak až donedávna se v zemích Evropské unie směla pěstovat jen kukuřice, která díky dodanému genu dokáže odolat hmyzím škůdcům.
„Od roku 2002 u nás probíhá výzkum této transgenní kukuřice. Ukázal, že její pěstování snižuje množství používaných chemických postřiků proti hmyzu a zvyšuje výnosy o deset až 25 procent, podle okamžitého výskytu škůdců,“ popisuje profesor František Kocourek, ředitel Výzkumného ústavu rostlinné výroby v Praze.
„V posledních letech se v České republice tato rostlina pěstuje na zhruba šesti tisících hektarech z celkové plochy sto tisíc hektarů kukuřice pěstované na zrno. Geneticky upravená kukuřice se obvykle hned spotřebovává na farmách, kde jí krmí dobytek. Vzhledem k tomu, že evropská veřejnost transgenní plodiny odmítá, není úroda normálně prodejná,“ dodává Kocourek. „Kdyby se pěstování geneticky upravené kukuřice rozšířilo víc, ušetřila by se spousta chemických insekticidů, které mají dopad na životní prostředí,“ povzdechne si.
V zemích, kde je pěstování geneticky upravených plodin běžné, se zpravidla prodávají za stejnou cenu jako úroda konvenční. Cena upraveného osiva však bývá vyšší; zemědělec pěstující transgenní plodiny tedy vydělá zejména tehdy, když se v daném roce vyrojí více hmyzích škůdců, protože ušetří na postřicích, které nemusí provádět.
V rozvojových zemích bývá zisk rolníků větší, protože obvykle nedokážou dostatečně chránit plodiny před škůdci. Když se tedy plodina ochrání sama, bývá výnos až o polovinu vyšší.

Brambory pro průmysl

Teprve loni na jaře došlo v Evropě k průlomu a Evropská komise povolila pěstování transgenních brambor nazvaných Amflora. Nejsou však určeny k jídlu. Amfloru vytvořili vědci z německého koncernu BASF tím, že v laboratoři vyřadili z činnosti jeden jejich gen. Bramborový škrob se díky tomu dá lépe průmyslově zpracovat. Uplatní se v papírenství, textilním průmyslu, při výrobě lepidel, stavebních materiálů či třeba kosmetiky.
Běžné brambory obsahují dvě složky škrobu, amylopektin a amylózu. Amylopektin způsobuje zahušťování škrobu, zatímco amylóza vyvolává rosolovatění. To první průmysl potřebuje, to druhé překáží. Proto se bramborový škrob musí chemicky upravovat, aby se rosolovatění snížilo. V Amfloře však vědci uměle vyřadili z činnosti gen, který řídí vznik nechtěné amylózy. V bramborách se tvoří téměř výlučně jen žádaný amylopektin, takže jejich zpracování je jednodušší.
Již loni se Amflora objevila na 150 hektarech polí na Českomoravské vrchovině. Letos se chybička vloudila. „Lidský omyl způsobil, že se ve Švédsku smíchal sadbový materiál, takže teď nepěstujeme Amfloru nikde v Evropě,“ říká Filip Dvořák ze středoevropské pobočky BASF ve Vídni. „Začne se zase pěstovat od příštího roku,“ doplňuje.

Obrana proti suchu

Koncern BASF má nicméně v ohni více želízek. Jeho vědci společně s výzkumníky z biotechnologického gigantu Monsanto vnesli do kukuřice gen, který zvyšuje odolnost proti nedostatku vody. Je to důležité – s postupující změnou klimatu přibývá sucha. Například farmáři ve Spojených státech už teď ztrácejí v důsledku nedostatku vody deset až patnáct procent své roční úrody, konstatoval vědecký časopis Nature. Šlechtitelé i genoví inženýři ve světě tedy zkoumají, jak rostliny na sucho přivyknout.
Zmíněný gen vnesený do kukuřice pochází z půdní bakterie Bacillus subtilis. Řídí vytváření bílkoviny, která chrání struktury uvnitř buňky, vlastně je „opevní“ proti nepříznivým podmínkám. Badatelé říkají, že nejdříve byl gen prokázán v bakteriích vystavených přílišnému chladu. Pak se ukázalo, že pomáhá i rostlinám vyrovnat se s nedostatkem vody. Kukuřice je zvlášť citlivá na sucho během stadií reprodukčního růstu. Vložený gen ji v této době lépe ochrání.
Badatelé testovali geneticky upravenou kukuřici v suchých oblastech USA, kde se dal příjem vody snadno řídit a měřit díky zavlažování. Zjistili, že geneticky upravená kukuřice má ve stejných podmínkách až o 15 procent vyšší výnosy než běžná kukuřice. Výsledky popsali v odborném časopise Plant Physiology.
V současné době výzkumníci BASF zkoumají podobné genetické úpravy cukrové třtiny v Brazílii. Doufají, že do deseti let se jim podaří získat další plodinu s mnohem větší odolností proti suchu.

Klidně mě porazte… Rychle rostoucí ryby tu už jsou, zvířata necítící bolest se připravují V jedné z knížek Douglase Adamse o Stopařově průvodci po galaxii je scéna, v níž k hostům restaurace přijde mluvící dobytče a strávníkům doporučuje, co dobrého z jeho těla mohou sníst, hned jak bude zabito. „Nemíním jíst zvíře, které tady stojí a říká si o snědení. To je bezcitnost,“ zhrozí se jeden z hostů. „Pořád lepší, než jíst zvíře, které se nechce dát sníst,“ namítá druhý host.
Tak daleko se genetické inženýrství ještě nedostalo. K vytvoření zvířete, kterému by porážka nevadila, se ale genoví inženýři přece jen přiblížili. Uvažují o vytvoření dobytčete, které necítí žádné utrpení.

Gen necitlivosti

Vědci už částečně vědí, jak je vnímání bolesti podmíněno geneticky. Našli například gen, jenž řídí vytváření sodíkového iontového kanálu, který v těle signály bolesti přenáší. Tým z londýnské vysoké školy University College už vytvořil myši, u nichž tento gen zablokoval. Hlodavci pak projevovali výraznou necitlivost k bolestivým zážitkům.
Tentýž gen mají i další savci – tedy i skot a prasata.
Jiní vědci zase zkoušejí zablokovat část mozku, která vnímání bolesti zpracovává. Například profesor Zhou-Feng Chen z Washingtonovy univerzity v Saint Louis spolu s kolegy vytvořil geneticky upravené myši, kterým chyběly dva enzymy potřebné pro vnímání bolesti v mozku. Kdyby tedy vědci použili některou z těchto už známých metod, mohli by vypěstovat hospodářská zvířata nepociťující bolest, což by usnadnilo manipulaci s nimi v chovech i na jatkách.

Etické řešení?

V odborném časopise Neuroethics už na toto téma proběhla debata. „Když už se nemůžeme vyhnout velkochovům připomínajícím továrny, měli bychom aspoň zmenšit utrpení zvířat. Zvířata vytvořená genetickým inženýrstvím, která nebudou pociťovat bolest, jsou nejpřijatelnější možností, jak můžeme stále jíst maso, ale nenutit zvířata trpět,“ tvrdil v tomto časopise filozof Adam Shriver z Washingtonovy univerzity v Saint Louis.
Vznikl by ovšem ekonomický problém – tito živočichové by se mohli snáze zranit, protože by je bolest nevarovala před nebezpečným chováním. Nicméně lidé, kteří by jedli jejich maso, by si mohli – poněkud pokrytecky – pochvalovat, že za ním není skryto žádné zvířecí utrpení, protože jatečná zvířata, z nichž maso pochází, nic takového nemohou cítit.
Faktem však je, že jídlo z genově upravených zvířat zdravotní úřady zatím (s jednou výjimkou) neschválily ke konzumaci. Probíhají tedy laboratorní experimenty, ale k cestě do praxe mají daleko.

Upravená ryba roste jako z vody

Největší šanci dostat se brzy do obchodů mají geneticky upravené ryby. Lososi chovaní ve společnosti Aqua Bounty ve městě Waltham v americkém státě Massachusetts dosáhnou tržní velikosti za 18 až 24 měsíců. Běžní lososi jí dorůstají až za třicet měsíců. Zdejší vědci totiž lososům přidali do jejich přirozené genetické výbavy dva geny z jiných ryb. Díky tomu se v jejich těle vytváří víc růstového hormonu, takže rostou rychleji.
Na americké Univerzitě ve Rhode Islandu zase vědci vymysleli postup pro pstruha. Genetickými úpravami mu v těle zablokovali přenos signálů o tom, kdy se má zastavit růst. Pstruhům tedy naroste zhruba dvojnásobně víc masa, ale ostatní orgány zůstanou běžně velké, takže ryba celkově spotřebuje pro růst méně než dvojnásobek potravy.
Americké ani evropské úřady nedaly povolení k prodeji a konzumaci geneticky upravených ryb. Výzkumníci doufají, že povolení časem získají a změní situaci na trhu. Zatím jedinou zemí, která už před více než deseti lety oznámila, že povolila dobrovolníkům pojídat geneticky upravené ryby, je Kuba. Tamní genetikové vložili gen pro vytváření růstového hormonu do tilapie, sladkovodní ryby podobné kaprovi.
Odborníci se však obávají, že geneticky upravená ryba by mohla uniknout z chovné nádrže do volné přírody. Protože rychleji roste, měla by konkurenční výhodu, takže by mohla vytlačit přirozené rybí populace. Z uzavřených nádrží se může dostat třeba tak, že rybí jikry náhodně nabere na nohy vodní pták a zaletí s nimi na jiné jezero nebo řeku.

Genetická modifikace * Do geneticky modifikovaných organismů (GMO) neboli transgenních organismů vnesli vědci v laboratoři požadovaný gen z jiného organismu nebo některý původní gen vyřadili z činnosti. Tím se vlastnosti dané rostliny nebo zvířete změnily požadovaným způsobem.
* Nejrozšířenějšími geneticky upravenými zemědělskými plodinami ve světě jsou sója, kukuřice, bavlník a řepka olejka.
* Na polích jsou dnes nejčastější dva základní typy transgenních plodin. První je odolnější vůči postřikům proti plevelům, takže zemědělec může postřikem ničit plevel, aniž by ublížil plodině. Druhý typ v sobě vytváří toxin, jenž neškodí lidem, ale zabíjí housenky nebo brouky, kteří rostlinu napadnou. V obou případech se zvyšuje úroda a snižuje nutná péče o pole.
* Podstatně méně často se objevují i transgenní zemědělské plodiny s jinými vlastnostmi, například brambory, jejichž škrob je díky genetické úpravě vhodnější pro průmyslové zpracování, nebo rýže obsahující více vitaminů. Vědci zkoumají také možnosti, jak zemědělské plodiny genovou úpravou připravit na větší sucha.

Genetické modifikace versus klonování Laici často nerozlišují mezi klonováním zvířat a jejich genetickou úpravou. Je to však velký rozdíl. Při genetické úpravě se mění složení genů, a díky tomu nabývá příslušný organismus nových vlastností. Při klonování zvířat, přesněji savců, vědci přenesou geny z jádra buňky „dárce“ do neoplozeného samičího vajíčka. Vznikne zárodek a narodí se z něj zvíře se zcela stejnými, „kopírovanými“ vlastnostmi, jako měl „dárce“.
Klonování se už dnes využívá v komerčních chovech zvířat a jejich maso je v USA či v Japonsku schváleno ke konzumaci. Evropské úřady jsou zdrženlivější. Genetické úpravy zvířat se oproti tomu do běžné zemědělské praxe nedostaly a maso z nich není povoleno prodávat ani jíst.