Genetycznie zmodyfikowany owad

Muszka owocowa Drosophila melanogaster , często wykorzystywana w badaniach nad modyfikacjami genetycznymi

Genetycznie zmodyfikowany ( GM ) owad to owad , który został zmodyfikowany genetycznie , albo poprzez mutagenezę , albo bardziej precyzyjne procesy transgenezy lub cisgenezy . Motywacje do wykorzystywania owadów GM obejmują cele badań biologicznych i genetyczne zwalczanie szkodników . Genetyczne zarządzanie szkodnikami wykorzystuje najnowsze osiągnięcia w biotechnologii i rosnący repertuar zsekwencjonowanych genomów w celu zwalczania populacji szkodników, w tym owadów. Genomy owadów można znaleźć w genetycznych bazach danych, takich jak NCBI, oraz w bazach danych bardziej specyficznych dla owadów, takich jak FlyBase, VectorBase i BeetleBase. Trwa inicjatywa rozpoczęta w 2011 roku, mająca na celu sekwencjonowanie genomów 5000 owadów i innych stawonogów zwanych i5k. Niektóre Lepidoptera (np. motyle monarchy i jedwabniki ) zostały w naturze zmodyfikowane genetycznie przez brakowirusa osy .

Rodzaje genetycznego zwalczania szkodników

Technika sterylnych owadów (SIT) została opracowana koncepcyjnie w latach trzydziestych i czterdziestych XX wieku i po raz pierwszy zastosowana w środowisku w latach pięćdziesiątych XX wieku. SIT to strategia kontroli, w której samce owadów są sterylizowane, zwykle przez napromieniowanie, a następnie wypuszczane w celu kopulacji z dzikimi samicami. Jeśli wypuszczona zostanie wystarczająca liczba samców, samice będą kojarzyć się z przeważnie bezpłodnymi samcami i składać jaja niezdolne do życia. Powoduje to załamanie populacji owadów (obfitość owadów jest skrajnie zmniejszona), aw niektórych przypadkach może prowadzić do lokalnej likwidacji. Napromieniowanie jest formą mutagenezy, która powoduje przypadkowe mutacje w DNA.

Wypuszczanie owadów przenoszących dominujące śmiercionośne (RIDL)

Wypuszczanie owadów niosących dominujące śmiercionośne lub RIDL to strategia kontroli wykorzystująca genetycznie zmodyfikowane owady, które mają (niosą) śmiercionośny gen w swoim genomie (DNA organizmu). Zabójcze geny powodują śmierć w organizmie, a geny RIDL zabijają tylko młode owady, zwykle larwy lub poczwarki. Podobnie jak dziedziczenie brązowych oczu jest dominujące nad niebieskimi, ten śmiercionośny gen jest dominujący, więc całe potomstwo owada RIDL odziedziczy również śmiercionośny gen. Ten śmiercionośny gen ma molekularny włącznik i wyłącznik, co pozwala na hodowlę tych owadów RIDL. Śmiertelny gen jest wyłączany, gdy owady RIDL są masowo hodowane w owadach i włączany, gdy są uwalniane do środowiska. Samce i samice RIDL są wypuszczane w celu kojarzenia się z dzikimi samcami, a ich potomstwo umiera, gdy osiąga stadium larwalne lub poczwarkowe z powodu śmiercionośnego genu. Powoduje to załamanie populacji owadów. Ta technika jest opracowywana dla niektórych owadów, a dla innych owadów została przetestowana w terenie. Był używany na Wielkich Kajmanach, w Panamie i Brazylii do zwalczania wektora komarów dengi, Ae. Egipt. Jest opracowywany do stosowania u ćmy diamentowej ( Plutella xylostella ), meszki lekarskiej ( Ceratitis capitata ) i muszki oliwnej ( Bactrocera oleae ).

Niekompatybilna technika owadów (IIT)

Wolbachia

Zatrzymanie zarodka dominującego efektu matczynego (MEDEA)

X-Shredder

Obawy

Istnieją obawy dotyczące rutynowego stosowania tetracykliny w celu kontrolowania ekspresji genów śmiercionośnych. Istnieją prawdopodobne drogi rozwoju genów oporności w bakteriach w jelitach owadów GM karmionych tetracykliną, a stamtąd do szerokiego krążenia w środowisku. Na przykład geny oporności na antybiotyki mogą być przenoszone na E. coli i na owoce przez muszki owocowe GM-śródziemnomorskie ( Ceratitis capitata ).

Wydania

Oxitec wypuścił swoje genetycznie zmodyfikowane w różnych krajach, w tym w Brazylii , Wielkim Kajmanie , Malezji , Panamie i USA .

Zmodyfikowany gatunek

Badania biologiczne

Muszki owocowe ( Drosophila melanogaster ) to organizmy modelowe wykorzystywane w wielu dyscyplinach biologicznych (tj. neurobiologii , genetyce populacji , ekologii , zachowaniu zwierząt , systematyce , genomice i rozwoju ). Wiele badań przeprowadzonych z Drosophila gatunki były fundamentalne w swoich dziedzinach i pozostają ważnymi modelami dla innych organizmów, w tym ludzi. Na przykład przyczynili się do zrozumienia ekonomicznie ważnych owadów oraz badania chorób i rozwoju człowieka. Muszki owocówki są często preferowane w stosunku do innych zwierząt ze względu na ich krótki cykl życia, tempo reprodukcji, niskie wymagania konserwacyjne i podatność na mutagenezę. Są również modelowym organizmem genetycznym ze względów historycznych, będąc jednym z pierwszych organizmów modelowych i mają wysokiej jakości kompletny genom .

Genetyczne zwalczanie szkodników

Komar żółtej gorączki ( Aedes aegypti )
Komary malarii ( Anopheles gambiae i Anopheles stephensi )
Mącznica różowa ( Pectinophora gossypiella )

Ćma diamentowa

Gąsienice ćmy diamentowej żywią się warzywami krzyżowymi, takimi jak kapusta, brokuły, kalafior i jarmuż, co na całym świecie kosztuje rolników około 5 miliardów dolarów (3,2 miliarda funtów) rocznie na całym świecie. W 2015 roku firma Oxitec opracowała ćmy GM-diamondback, które produkują niezdolne do życia larwy samic, aby kontrolować populacje zdolne do rozwinięcia odporności na środki owadobójcze. Genetycznie zmodyfikowane owady umieszczono początkowo w klatkach do prób polowych. Wcześniej ćma była pierwszym szkodnikiem upraw, który rozwinął odporność na DDT i ostatecznie stał się odporny na 45 innych insektycydów. W Malezji ćma uodporniła się na wszystkie syntetyczne spraye. Gen jest połączeniem DNA wirusa i bakterii . We wcześniejszych badaniach trzymane w niewoli samce niosące gen wyeliminowały społeczności niezmodyfikowanych genetycznie ciem. Rozmiary lęgów były podobne, ale potomstwo płci żeńskiej zmarło przed rozmnażaniem. Sam gen znika po kilku pokoleniach, co wymaga ciągłej introdukcji genetycznie zmodyfikowanych samców. Zmodyfikowane ćmy można rozpoznać po ich czerwonym blasku w świetle ultrafioletowym , spowodowanym transgenem koralowca .

Przeciwnicy twierdzą, że białko wytwarzane przez syntetyczny gen może zaszkodzić organizmom innym niż docelowe, które jedzą ćmy. Twórcy twierdzą, że przetestowali białko genu na komarach, rybach, chrząszczach, pająkach i parazytoidach bez zaobserwowania problemów. Rolnicy w pobliżu miejsca testowego twierdzą, że ćmy mogą zagrozić certyfikacji ekologicznej pobliskich gospodarstw . Eksperci prawni twierdzą, że krajowe normy ekologiczne penalizują jedynie celowe stosowanie GMO. Twórcy twierdzą, że ćma nie migruje, jeśli ma wystarczającą ilość pożywienia, ani nie może przetrwać zimowej pogody.

Śródziemnomorska muszka owocowa

Śródziemnomorska muszka owocówka jest światowym szkodnikiem rolniczym. Zarażają szeroką gamę upraw (ponad 300), w tym dzikie owoce, warzywa i orzechy, powodując przy tym znaczne szkody. Firma Oxitec opracowała genetycznie zmodyfikowane samce, które mają śmiercionośny gen, który przerywa rozwój samic i zabija je w procesie zwanym „śmiertelnością samic przed poczwarką”. Po kilku pokoleniach populacja much maleje, ponieważ samce nie mogą już znajdować partnerów. Aby wyhodować muchy w laboratorium, śmiercionośny gen można „wyciszyć” za pomocą antybiotyku tetracykliny .

Przeciwnicy twierdzą, że długoterminowe skutki uwolnienia milionów much GM są niemożliwe do przewidzenia. Martwe larwy much mogą pozostać w uprawach. Helen Wallace z Genewatch , organizacji monitorującej użycie technologii genetycznej, stwierdziła: „Owoce wyhodowane przy użyciu much GM firmy Oxitec będą skażone robakami GM, które są genetycznie zaprogramowane do śmierci wewnątrz owocu, który mają chronić”. Dodała, że mechanizm śmiertelności prawdopodobnie zawiedzie w dłuższej perspektywie, ponieważ muchy GM rozwijają odporność lub rozmnażają się w miejscach skażonych tetracykliną, która jest szeroko stosowana w rolnictwie.

Ustawodawstwo

W lipcu 2015 r. Komitet ds. Nauki i Technologii Izby Lordów (Wielka Brytania) wszczął dochodzenie w sprawie możliwych zastosowań owadów zmodyfikowanych genetycznie i związanych z nimi technologii. Zakres dochodzenia obejmuje pytania takie jak: „Czy rolnicy odnieśliby korzyści, gdyby owady zostały zmodyfikowane w celu ograniczenia szkodników upraw? Jakie są obawy dotyczące bezpieczeństwa i etyki związane z wypuszczaniem genetycznie zmodyfikowanych owadów? W jaki sposób należy uregulować tę pojawiającą się technologię?”

Uwagi i odniesienia

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Wirtualne laboratorium much transgenicznych - Howard Hughes Medical Institute BioInteractive
Wentworth, Jonathan (2014-11-04), GM Insects and Disease Control , Parlamentarne Biuro ds. Nauki i Technologii, zarchiwizowane z oryginału w dniu 2016-02-28 , pobrane 20 listopada 2014 r.