Naturvetenskapligt innehåll
Nedan ges en översikt av naturvetenskapliga aspekter på genmodifierade växter. Vinkla arbetet så att det passar den kurs eller det moment ni arbetar med. Här ges några exempel på naturvetenskapliga begrepp, modeller och teorier som är centrala för de delar av biologin som arbetet med genmodifierade växter kan passa in på. Det naturvetenskapliga innehållet för växtförädling och genteknik förtydligas ytterligare i en begreppslista.
En utgångspunkt för att arbeta med genmodifierade växter är att diskutera: Vad innebär växtförädling? Vad räknas som traditionell förädling? Vad kännetecknar genetiskt modifierade växter?
Jämför urval som styrs av människan med naturligt urval. Lyft fram att förädlingen är beroende av genetisk variation för att kunna göra urval och att man ofta önskar kombinera fördelaktiga egenskaper. Till exempel krävs ett starkare strå för att man ska kunna selektera för större och tyngre frön, annars fungerar inte plantorna i praktisk odling. Med genmodifiering kan man skapa ny genetisk variation.

Genteknik
Arvsmassan hos organismer kartläggs och metoder utvecklas för att förändra den. Grundläggande gentekniker är konstruktion av nya genkombinationer med hjälp av klipp och klistra-metoder (klippenzymer = restriktionsenzym, klisterenzymer = ligas) och transformering, som innebär att man överför en gen med hjälp av Agrobakterium eller genkanon till en ny organism. För att skilja på de växtceller som tagit upp den nya genen och de som inte gjort det kan det till exempel finnas med en gen som ger antibiotikaresistens i den bakterieplasmid som används för genöverföring.
Se ”Hur gör man” eller på sidan Gentekniknämndens webbsida, (se överst till höger under rubriken ”Hur gör man”).
Bildpresentation (engelsk text, men användbara bilder) av hur man gör en genmodifierad tomatplanta.
Bilden till vänster visar en genmodifierad, fluorescerande groddplanta av backtrav, Arabidopsis thaliana. Backtrav är genetikernas älsklingsväxt och mycket välundersökt. Foto: Henrik Johannesson
Genmodifiering av växter - Hur gör man?
Genmodifiering av växter innebär att gener förändras, tas bort eller läggs till för att växterna ska få vissa egenskaper. Skillnaden mot konventionell växtförädling är att detta kan göras med metoder som innebär att man har kontroll över de genetiska förändringarna.
Sammanfattning av hur det går till att genmodifiera en växt
En växt har en gen som ger växten en viktig egenskap, t.ex. ökad tålighet mot torka. Denna gen vill man flytta till en annan växt.
- Genen klipps ut från växtens kromosom.
- Genen sätts in i små ringformade DNA-molekyler, plasmider.
- Plasmiderna förs in i bakterier.
- Bakterierna medverkar till att föra in den ursprungliga växtgenen i en ny växt. Den nya växten har fått samma gen som den ursprungliga växten.
Bilden till vänster visar en genmodifierad, fluorescerande groddplanta av backtrav, Arabidopsis thaliana. Backtrav är genetikernas älsklingsväxt och mycket välundersökt.
Foto: Henrik Johannesson
Översiktlig beskrivning av hur genmodifiering går till
På Gentekniknämndens sida beskrivs utförligt hur momenten nedan går till.
Den önskade genen tas fram
DNA från en växt som innehåller den önskade genen tas fram och renas.
Se hur det går till i en interaktiv övning på Learn genetics, DNA från kindceller.
Genen klipps ut
Genen klipps ut från växt-DNA-molekylen med restriktionsenzym.
Växtgener sätts in i bakterier
Plasmider fungerar som hjälpmedel för att flytta in gener i bakterier. En plasmid är en liten ringformad DNA-molekyl. Plasmiderna öppnas med samma restriktionsenzym som använts för att klippa ut genen från växt-DNA (violett färg).
Både växt-DNA och plasmiderna har nu enkelsträngade ändar på molekylerna som är komplementära och därför passar ihop.
Plasmiden och växtgenen fogas samman med enzymet ligas till en ring. Processen där plasmiderna binder till växtgenen fungerar inte alltid, vissa plasmider kommer inte att innehålla växtgenen.
Plasmider (se bild nedan) som används vid genmodifiering består av:
- den gen (t.ex. en växtgen) som ska överföras till bakterier (violett).
- en gen som kan användas för att skilja ut celler som tagit upp plasmiden, t.ex. en gen för en viss sorts antibiotikaresistens (orange).
- ställen där restriktionsenzym passar in och kan klippa upp plasmiden.
- ett ställe på plasmiden där enzym (DNA-polymeras) kan binda och kopiera plasmiden (grön).
Bakterier får nu ta upp den nya plasmiden. Bakterierna förökas sedan på ett näringsrikt odlingsmedium i en petriskål. I näringsmediet finns antibiotika. Endast bakterier som tagit upp plasmider överlever. Alla plasmider innehåller inte växtgenen och man måste använda ytterligare metoder för att skilja ut bakterier med växtgener. Metoderna kan variera beroende på vilka egenskaper genen har.
Växtgenen som massförökats (klonats) i bakterierna ska nu sättas in i en ny växt. För att växtcellernas RNA-polymeras ska kunna läsa av informationen från den nya växtgenen måste den först omvandlas till en fungerande växtgen. Det innebär att genen ska ha specifika DNA-sekvenser före och efter genen så att växtcellernas RNA-polymeras känner igen var start och stopp finns. Se att flytta gener mellan växter och bakterier (1:04 min) när Stefan Jansson på Umeå universitet förklarar hur det går till.
Transformation av växter
Genen kan nu tas upp av en ny växt. Detta kallas att man transformerar växten. En transformationsmetod är att använda en genkanon och skjuta in partiklar täckta med gener i växtcellerna. En annan metod innebär att bakterier av släktet Agrobacterium används. Växten får bada i en lösning med bakterier vilket gör att vissa växtceller tar upp den del av plasmiden som innehåller växtgenen, se transformering av backtrav (Arabidopsis thaliana) med agrobakterier, 1:43 min.
För att kontrollera att den nya genen kommit in i växtcellerna så kan man utsätta växtcellerna för antibiotika. Endast celler som tagit upp plasmider med resistensgenen för denna antibiotikasort överlever. Bidrar användningen av antibiotika inom gentekniken till problemet med ökad antibiotikaresistens? Se koppling mellan genmodifiering och antibiotikaresisten med Stefan Jansson, Umeå universitet, 1:46 min.
En annan metod för att skilja ut växtceller som tagit upp den nya genen är att koppla den till en gen som bildar självlysande/fluorescerande ämnen. Läs mer om hur man för in gener i växter.
https://learn.genetics.utah.edu/content/labs/extraction/howto/
https://learn.genetics.utah.edu/content/labs/extraction/
Ekologisk hållbarhet och ekosystemtjänster
Ekologin är en av de tre bärande principerna för hållbar utveckling. Några grundläggande ekologiska begrepp och principer är producenter/konsumenter, näringskedjor/näringsvävar, biologisk mångfald, populationsdynamik/konkurrens).
Video som förklarar hållbarhet på 2 minuter.
Odling, oavsett om det är genmodifierade grödor eller traditionella grödor, påverkar miljön på flera sätt, t.ex:
När mark odlas upp försvinner naturliga ekosystem
Läckage av gödningsmedel påverkar omgivningen
Användning av ogräsmedel eller bekämpningsmedel för att minska angrepp på grödan kan påverka även andra organismer än de avsedda
Arter som räknas som ”ogräs” kan utveckla motståndskraft mot bekämpningsmedel
Genom spridning av pollen kan det, om det är möjligt, bildas hybridsorter mellan grödan och närbesläktade arter. Om hybriderna är livskraftiga och sprider sig kan de påverka ekosystemet
Diskutera om användning av genmodifierade växter bidrar till hållbar utveckling eller inte.
På websidans del om Hållbart jordbruk finns både webbföreläsningar och länkar till artiklar som diskuterar frågan om vilken betydelse användning av genmodifierade växter kan ha för en hållbar utveckling.
Hälsoaspekter
Hälsoaspekter som ofta nämns när det gäller genmodifierade livsmedel handlar om födoämnesallergier, spår av giftiga ämnen i maten, problem med ökad antibiotikaresistens hos bakterier och frågor som har att göra med mattillgång och näringsvärde. Det kan finnas både fördelar och risker för en konsument med en viss typ av genmodifiering1. Exempelvis så kan genmodifierade växter minska risken för allergier om exempelvis generna som ligger bakom de ämnen som orsakar allergierna tas bort eller stängs av. Om genmodifieringen gör att det bildas ämnen som orsakar allergier så är det självklart inte bra. Samma sak gäller innehåll av naturliga växtgifter: en genmodifiering som minskar innehållet ger en nytta medan en ökning av ett gift i en växtdel som ska ätas är negativt.
Det internationella organet EFSA (European Food Safety Authority) som bildades 2002 har en speciell GMO-panel som ansvarar för att göra riskbedömningar av alla genmodifierade grödor som ska odlas och användas inom EU. Riskbedömningarna görs av EFSA men själva besluten om en gröda ska tillåtas eller inte fattas av EU kommissionen eller medlemsstaterna2. Det finns omfattande tester som syftar till att kontrollera både problem med allergier, gifter och näringsvärden. Den här typen av tester borde genomföras på alla livsmedel, inte bara genmodifierade. Organisationen EASAC (European Academies Science Advisory Council) som består av forskare från olika vetenskapsakademier i de europeiska länderna har lyft fram att regelverk och bestämmelser om växter borde vara inriktade på just egenskaperna och de produkter som ska framställas av växterna snarare än att det ska vara särskilda krav på regler för växter som tas fram med en viss teknik (genmodifiering)3.
Vi är i behov av verksamma mediciner (antibiotika) som kan ta död på bakterier som gör oss sjuka. Det stora problemet att vi använder stora mängder av antibiotika som sprids i miljön. På samma sätt som att långvarig användning av samma bekämpningsmedel leder till ”superogräs” som tål bekämpningsmedel leder antibiotikaanvändningen till att det utvecklas antibiotikaresistenta bakterier.
Om nu problemet är den stora användningen av antibiotika, var finns då kopplingen till genmodifierade växter? Titta gärna på video om antibiotikaresistens och genmodifiering. Vid genmodifieringen vill man skilja ut växtceller som har tagit upp den nya genen. Detta görs genom att odla växtceller på ett näringsmedium som innehåller antibiotika. Växtceller som har tagit upp den nya genen har fått ”på köpet” en gen som ger dem antibiotikaresistens. De har fått egenskapen att kunna bryta ned antibiotika och kommer att överleva på odlingsmediet.
De genmodifierade växterna innehåller alltså gener som ger dem antibiotikaresistens och man kan då se en risk i att generna skulle kunna plockas upp av bakterier och öka risken för att bakterierna utvecklar resistens mot antibiotika. Man tänker sig att bakterierna i vår tarmkanal skulle kunna få tag i antibiotikaresistensgenerna när växtmaterialet bryts ner i vår mage/tarm eller att bakterier i miljön där växterna odlas plockar upp just dessa gener från exempelvis döda växtdelar. Men det finns många sorters antibiotika och den typ av antibiotika som används i växtforskning är i regel inte av samma typ som de som används inom medicinen.
En vetenskaplig sammanställning av studier på djur som ätit genmodifierad majs, potatis, sojabönor, ris och vete under längre tid (upp till två år) drog slutsatsen att det inte finns något som tyder på att de genmodifierade växterna orsakat några negativa effekter på djuren4. I USA där genmodifierade växter odlats och använts som livsmedel i många år finns en debatt om märkning av produkter som innehåller GMO. I ett uttalande från den amerikanska vetenskapsakademin AAAS (2012) betonar man att detta är onödigt då det i nuläget inte finns några vetenskapliga belägg för att införa en märkning eftersom genmodifierade livsmedel anses vara lika säkra som andra livsmedel5.
I USA har man inte någon märkning för livsmedel som innehåller GMO. Beroende på vem eller vilken organisation som uttalar sig kan svaret på frågan ”Är det säkert med genmodifierad mat?” se olika ut. När man läser uttalanden är det viktig och intressant att samtidigt ta reda på mer om organisationen som står bakom uttalandet. Jämför till exempel uttalanden (på engelska) från Europabio (organisation för europeiska bioteknikföretag) och organisationen ENSSER (organisation startad av CRIIGEN, en fransk kommitté som är kritiska mot GMO).
