Bramborové a jiné katastrofy

Bramborové a jiné katastrofy aneb Evropou obchází strašidlo GMO ZDENĚK OPATRNÝ

Proti standardním, obecně pojímaným přehledům o minulosti, přítomnosti a budoucnosti geneticky modifikovaných organizmů (GMO) nabízím čtenáři výpověď založenou na mozaice osobních zkušeností. Nebudu tedy psát o transgenním hlávkovém salátu, obsahujícím „jedlé vakciny proti hepatitidě B“, ani o modré bavlně pro výrobu neblednoucích džínsů či o řepce produkující vstupní suroviny výroby plastických hmot. Pominu také problematiku GMO živočišných či prokaryontních. Pokusím se dokumentovat jeden ze skutečných příběhů GMO na organizmu daleko prozaičtějším, než jsou motýli monarchové či transgenní lososi, ale zato nám Čechům důvěrně známém – na kulturním bramboru (Solanum tuberosum). Braniboři v Čechách Nedávno navštívil naši katedru ekolog Robert Crawford ze staroslavné univerzity ve skotském St. AnKVÍZ – PROVĚŘTE SVÉ ZNALOSTI O GMO 1. Už jste jedli potraviny z geneticky modifikovaných plodin? a) Ano. b) Ne. 2. Při výrobě kterých potravin se geneticky modifikované organizmy využívají nejvíce? a) Sýrů. b) Zeleniny. c) Masa. 3. Jaký prospěch dnes máme z geneticky modifikovaných plodin? a) Zlepšují výnosnost farem a ulehčují některým farmářům práci. b) Dovolují farmářům zvýšit produkci plodin. c) Zvětšují pohodlí konzumentů, tj. tyto potraviny mají delší trvanlivost. d) Zvyšují výživnou hodnotu potravin. e) Poškozují životní prostředí méně než intenzivní chemické zemědělství. 4. Kolik potravin, které pojídáme, obsahuje DNA? a) Méně než 5 %. b) 20 %. c) 50 %. d) 80 %. e) Skoro 100 %. 5. Většina potravin připravených z geneticky modifikovaných plodin obsahuje: a) stejné množství genů jako potraviny připravené z konvenčních plodin; b) stejné množství genů jako potraviny připravené z křížených plodin;

drew. Městečko znají všichni milovníci golfu, rok co rok se v něm koná největší z evropských turnajů Masters, Scottish Open. Kromě univerzity z r. 1415 se St. Andrew pyšní i hradem a ruinami obrovské gotické katedrály, srovnatelné s Westminsterským opatstvím. Zdejší paličatí mniši však v době panování Jindřicha VIII. zůstali věrni římské liturgii, a proto klášter dopadl podobně jako mnohé české kláštery za husitů. „Hájení pravdy“ mělo prostě odjakživa svá rizika. Dnes katedrála přitahuje zástupy turistů. Zbytky jejích věží je vidět z dálky – z moře i z okolních přirozeně zvlněných golfových hřišť. R. Crawford je výborný přednašeč a náruživý diskutér, nicméně po dvou hodinách povídání o rostlinách a stresu bylo nutno poobědvat. V hospodě si na naše doporučení dal bramborové knedlíky plněné uzeným a zaujala ho jednak jejich žluťoučká barva, jednak české jméno bramboru. K potěšení přítomných kolegů z Německa mu bylo vysvětleno, že brambory k nám dle lidového domnění přišly z Braniborska, a pak se hovor logicky stočil na evropský dějepis a různá národní specifika. Ve skotské kuchyni se brambor používá bezmála jako v naší a totéž lze říci o jeho uplatnění ve skotské vědě i hospodářství. Není náhoda, že se před pár lety konala v Edinburgu trieniální konference organizovaná Evropskou asociací pro výzkum brambor (EAPR). Výzkum a šlechtění bramboru je po dlouhá léta významnou součástí vědeckého profilu Skotského výzkumného ústavu zemědělských plodin v Dundee, který sídlí hned na druhém břehu úžiny (u ústí řeky Tye) a je místní Mekkou nejen šlechtění „klasického“, ale i nejrůznějších moderních postupů. Vy-

Doc. RNDr. Zdeněk Opatrný, CSc., (*1941) vystudoval fyziologii rostlin na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Na této fakultě se zabývá zejména buněčnou biologií, patří k zakladatelům rostlinných biotechnologií v ČR. c) jeden nebo dva geny navíc; d) stovky genů navíc; e) vůbec žádné geny. 6. Jaký účinek má pojídání geneticky modifikovaných potravin na vaše geny? a) Může způsobit mutaci vašich genů. b)Mohlo by způsobit, že vaše vlastní geny absorbují geny navíc. c) Nijak na vaše geny nepůsobí. d)Účinky na lidské geny nejsou známy. 7. Musejí potraviny připravené z geneticky modifikovaných plodin procházet testováním na lidech? a) Ano. b) Ne. 8. Musejí být potraviny připravené z geneticky modifikovaných plodin testovány na možné alergické reakce? a) Ano. b) Ne. 9. Jsou potraviny z geneticky modifikovaných plodin z hlediska výživy lepší? a) Ano, proti potravinám z konvenčních plodin mají podstatné zdravotní přednosti. b)Ano, proti potravinám z konvenčních plodin mají zdravotní přednosti. c) Ne, nejsou ani lepší, ani horší než potraviny z konvenčních plodin. d)Ne, proti potravinám z konvenčních plodin prospívají zdraví mírně méně. e) Ne, potraviny z geneticky modifikovaných plodin představují zdravotní rizika. /Své odpovědi můžete konfrontovat se s. 517/ © Peter Goldsbrough, Purdue University

http://www.cts.cuni.cz/vesmir l VESMÍR 79, září 2000

503

NE KAŽDÝ „MUČEDNÍK“ MÁ PRAVDU

Rowettův výzkumný ústav v Aberdeenu byl založen r. 1913. Od svého založení se zabýval výživou a vlivem kvality výživy na zdraví. Za to, že se stal známým i mimo odborné kruhy, „vděčí“ Árpádovi Pusztaiovi (vlevo). Ten 10. srpna 1998 v televizním pořadu World in Action stanice Granada vystoupil s tím, že „transgenní brambory brání růstu a potlačují imunitu potkanů, kteří se jimi živili 110 dnů“ (Science 283, 1094, 1999). Není to poprvé, kdy některý badatel porušil všeobecně praktikovaný postup – prodiskutovat výsledky s odbornými kolegy, a pak je teprve zveřejnit. K Pusztaiově experimentu se vyjádřil negativně panel londýnské Royal Society. V mediálním chaosu se Pusztai stal hrdinou hnutí proti GMO, ale také přestalo být zřejmé, co jeho studie ukázala anebo neukázala. V práci, kterou nakonec opublikoval spolu s patologem S. Ewenem v časopise The Lancet (354, 684, 1999), již nemluví o potlačeném růstu či snížené imunitě, ale zabývá se abnormalitami ve střevech potkanů krmených pouze bramborami s genem pro DNA, přírodním insekticidem sněženek (Science 286, 656, 1999). I této práci Royal Society vytkla vážné metodické nedostatky (malé statistické soubory, žádnou kontrolní skupinu potkanů, která by byla krmena stravou se sníženým obsahem proteinů etc.), jež by Pusztaiovy závěry opravňovaly. I kdyby se však prokázalo, že přidání nebo ubrání určitého genu má negativní důsledky, nebyl by to argument proti genovým manipulacím, ale argument pro intenzivnější výzkum! Ivan Boháček

užívá metodologii rostlinných biotechnologií, jako je příprava dihaploidních rostlin z prašníkových a mikrosporových kultur, somatická hybridizace protoplastů (tedy nepohlavní křížení kulturního bramboru s planými druhy, k němuž v přírodě nikdy nedochází) a konečně i příprava, charakteristika a studium transgenních rostlin. Tedy rostlin s vnesenými „cizorodými“ geny, které jsou označovány jednou za

„frankensteiny“, jindy za „jedinou naději hladovějícího lidstva“. O vývin prvních bramborových frankensteinů se tak zasloužily nikoliv laboratoře mamutích amerických koncernů, ale střízlivá a seriózní pracoviště státních či univerzitních institucí Skotska, Anglie (kupř. John Innes Centre v Norwichi), Holandska či Německa. Vycházely z více zdrojů: jednak ze šlechtitelských programů studujících nejrůznější choroby bramboru, jeho sacharidový metabolizmus a vlastní mechanizmus tvorby hlíz, jednak z technik předcházejících transgenozi, zejména ze somatické hybridizace v protoplastových kulturách (viz dále). Ve Skotsku hrál významnou úlohu také kvalifikovaný výzkum výživy hospodářských zvířat i člověka. Nepříliš daleko na sever od Dundee leží „granit city“ (žulové město), jak domorodci láskyplně nazývají Aberdeen. Nevím nakolik má tento název odpovídat charakteru obyvatel, zdáli se mi velmi přívětiví. Podnětem byly asi spíš řady kamenných domů, postavených nejen z pískovce, ale hlavně ze žuly. Žulovou pevnost vědeckého postoje místního Rowettova výzkumného ústavu pro studium hospodářských zvířat však rozhodně prověřila aféra tamního profesora Á. Pusztaie. Informace jeho týmu o působení transgenních brambor (s vneseným lektinových genem sněženky, Galanthus nivalis) na imunologický systém a další životní procesy pokusných krys představovaly předloni onu tolik potřebnou vodu na mlýn odpůrců GMO. V nejrůzněji deformované podobě zaplavily denní tisk i další sdělovací prostředky planety (ejhle, jedna z výhod globalizace) a dotkly se nejen uší prince Charlese či Paula McCartneyho. Celá záležitost však postupně vyzněla nikoliv jako důvod k seriózní obavě z přípravy a pěstování rostlinných GMO, ale spíše jako závažný námět k diskusi o etice vědecké práce a odpovědnosti za zveřejňování a interpretaci jejích výsledků. Ptejme se, zda jenom s ohledem na etiku a odpovědnost samotných vědSCHÉMA ROSTLINNÉ TRANSGENOZE Rostlinné transgeny mají dva geny rezistence na antibiotika. První – gen pro klonování – dovoluje experimentátorům zavést připravenou „genetickou konstrukci“ do bakterií Escherichia coli, které ji pomnoží. Druhý gen slouží k selekci těch rostlinných buněk, které příslušnou genetickou konstrukci zabudovaly. Současné techniky již umožňují zcela se vyhnout aplikaci antibiotik při selekci transformovaných rostlinných buněk.

ROZLIŠUJEME PĚT TYPŮ ŘÍZENÝCH GENOVÝCH ÚPRAV ROSTLIN:

n rezistence rostlin vůči hmyzu, n rezistence rostlin vůči použitým herbicidům (např. vůči známým herbicidům Basta či Roundup), n do rostlin jsou zabudovány genetické markery na antibiotika (viz schéma), n do rostlin je zaveden gen, který způsobuje „samčí sterilitu“ – slavná technologie terminátoru, n do rostlin jsou zavedeny geny sloužící k „umlčení“ jiných genů. Nejznámějším příkladem jsou patrně rajčata, jejichž plody mají prodlouženou trvanlivost, protože v nich je inhibován enzym působící měknutí.

504

VESMÍR 79, září 2000 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir

TRANSGENNÍ BRAMBOR V ČECHÁCH A NA MORAVĚ Prvním laboratorním pokusům s transgenním bramborem u nás (koncem 80. let v týmu M. Ondřeje, zprvu v ÚEB AV ČR, později v ÚMBR České Budějovice) předcházely mnohé biotechnologické aktivity. Již počátkem 60. let směřovaly k viruprosté sadbě práce J. Svobodové z ÚEB. Sám jsem se o několik let později začal potýkat s explantátovými kulturami bramboru. Dalším z metodických předstupňů k přípravě transgenních brambor byly práce věnované jejich buněčným a protoplastovým kulturám. Buněčnou linii, kterou jsme připravili, později využila Ursula Schumannová v Gaterslebenu k somatické hybridizaci S. tuberosum s planým S. phureja. Naše tehdejší společné pokusy se somatickou hybridizací Solanum tuberosum a Nicotiana tabacum vedly sice k regeneraci „rostlinných mrzáčků“, jež jsme něžně nazvali „Nicolanum“, nikoliv však k potřebné publikaci (a ani k využití jako potraviny či kuřiva). Tento čas připomínám pro srovnání ohlasu, jehož se v míře dobré i špatné dostalo oběma technikám, tedy somatické hybridizaci (přenosu celých genoforů) a transgenozi (přenosu jednotlivých, přesně definovaných genů). Obě jsou vlastně v extrémní podobě „proti přírodě i Bohu“ (jak se vyjádřil arcibiskup z Canterbury v souvislosti s evropskou bramborovou konferencí v Edinburgu). Kříží nekřižitelné, spojují nespojitelné, překračují hranice jednotlivých biologických říší. První pokusy křížit lidské buňky s rostlinnými (buněčná linie mrkve × nádorové HeLa buňky) se uskutečnily r. 1975. Hybridní buňky těchto „trifidů“ se však nedělily a záhy umíraly. Asi první přesvědčivý průkaz o expresi savčích (myších) genů v regenerovaných rostlinách (tabáku) podává až publikace S. Makonkawkeyoona z r. 1995. Techniky somatické hybridizace, při níž je jaderný genom jednoho dárce kompletován s mimojaderným – chloroplastovým, mitochondriálním – od druhého dárce, byly již vícekrát využity např. k přípravě somatických hybridů lilkovitých rostlin (tabáku a rulíku pro farmaceutické účely), křížatých rostlin (řepky šlechtěné na

ců. A také zda třebas načasování oné aféry těsně před světový Biosafety/Biodiversity Meeting UNEP 1) v Montrealu koncem prázdnin 1998 bylo náhodné. Tamní jednání o legislativě GMO bylo samozřejmě místem nejrůznějších střetů ekonomických, politických a filozofických. Dnes již běžné varování „v budově je umístěna bomba“ jsme obdrželi hned na začátku... Bylo až půvabné sledovat více či méně zřetelnou taktiku jednotlivých delegací a zájmových skupin, v níž odborné biologické argumenty byly opravdu až na posledním místě. Jak to již ve vědě bývá, bramborové aféře předcházela léta pokusů, které nebyly nijak utajovány a poskytovaly různé výsledky. Již asi od r. 1992 studoval Puzstaiův2) tým vliv nejrůznějších lektinů a inhibitorů trypsinu (PHA – „aglutinin“ z fazole, WHA – lektin z klíčících semen pšenice, GNA – onen proslavený lektin ze sněženky, AAI – inhibitor alfa-amylázy, CpTI – cowpea inhibitor trypsinu) na růst, na imunologický systém, na stav střevního epitelu a na další ukazatele zdraví pokusných potkanů. Tehdy ještě nikoliv s pomocí transgenního bramboru, prostě jim ty lahůdky sypal do potravy. Výsledky byly většinou (logicky) varující, což zřejmě žádného lektinového specialistu či imunologa nepřekvapí. Paradoxně však právě účinky GNA byly v daných pokusech nulové (ob1) UNEP – program OSN pro životní prostředí. 2) Ten, kdo se chtěl bezprostředně seznámit s výsledky mnohaletých pokusů Á. Pusztaie, mohl k tomu použít buď jeho publikace, nebo souhrnné zprávy v pravidelných ročenkách jeho ústavu. Lze také nahlédnout na Pusztaiovu domovskou stránku na adrese http://www.freenetpages.co.uk/hp/a.pusztai. Kritické připomínky k Pusztaiovým pokusům jsou na http://www.royalsoc.ac.uk. Teprve po hlubším obeznámení s problematikou lze zvážit, nakolik mohou být ona potenciální nebezpečí reálná – a jak se jich vyvarovat.

odolnost vůči chorobám) i některých obilovin. Leč vyvolaly jen krátkodobou pozornost neodborného tisku, ač nesou v podstatě stejná „rizika“ jako techniky transgenní. Ba ještě více – důsledky jejího použití jsou obtížně předvídatelné. Ona směska genů, vlastně nepřirozeně kompletní spojení genomu mateřského a otcovského, jejich celkové jaderné i mimojaderné složky (pylová láčka většinou donese jen zlomek plastidového či mitochondriálního genomu otce do vajíčka matky) přece hrozí daleko většími komplikacemi. Proč tedy takový klid na frontě ekologické i ekonomické? Snad prostě v důsledku vědomí, že navzdory dvaceti letům pokusů v této oblasti jsou zatím praktické výsledky nevelké, a proto nijak zvlášť neohrozí nejen přírodu, ale ani konvenční trh. Technika somatické hybridizace zdaleka není jen historickým artefaktem, nadále představuje jedno z mála řešení pro parasexuální přenos vloh multigenně kódovaných, jako jsou různé rezistence vůči patogenům, komplexy kvantitativních znaků či procesy tak složité, jako je schopnost fixovat vzdušný dusík. Dále existují projekty, které ji využívají. Česká bramborová transgenoze si ve svých počátcích vytkla několik cílů, jimiž navázala na dřívější období výzkumu. Tedy selekce a charakteristiky nahodilých „mutantů“ vznikajících při regeneraci nových rostlin v různých tkáňových, buněčných, či dokonce protoplastových kulturách. Na pozemcích Výzkumného ústavu bramborářského v Havlíčkově Brodě či Šlechtitelské stanice v Keřkově („keřkovský rohlíček“ po válce doplnily desítky dalších zde vyšlechtěných odrůd) byl hodnocen jejich růst, odolnost k chorobám, tvar, kvalita hlíz atd. Tak byly bonitovány i nejrůznější produkty prvých transformací, využívajících některé bakteriální geny, schopné ovlivnit vývoj rostliny. Mezi desítkami transgenních klonů byly zjištěny i změny vztahující se právě k tuberizaci. Jejich podstata je však zatím nejasná a dále se zkoumá. Z. O.

dobně později vyzněly výsledky s přídavkem GNA k relevantní transgenní potravě). S celkovými závěry, doporučujícími opatrnost a dlouhodobé experimenty dříve, než budou vhodné transgenní plodiny použity k intenzivní produkci zvířat či k výživě lidí, prostě nelze než souhlasit. Odpovídají přece základní logice i etice aplikovaného výzkumu, v tomto smyslu je tvořena i příslušná legislativa. Proč tedy takový humbuk? Vraťme se ale od skotských brambor k těm našim a od strašidelných lektinů k technikám „starého dobrého klasického šlechtění“. Jak se liší od těch nových – a co vůbec o nich veřejnost ví? Jak se šlechtilo a šlechtí Základem šlechtitelské kuchyně byla a je selekce odchylek vzniklých buď nahodile, nebo záměrně – mutagenezí, nebo křížením (hybridizací). Onen princip „náhody“ (vyjádřitelný mj. frekvencí spontánní mutability v populaci okolo 10–5, tedy jedné odchylky na sto tisíc jedinců) lze velice cílenými šlechtitelskými postupy jen poněkud omezit. Najít onu odchylku v podobě změněného znaku chemického (např. v aktivitě určitého enzymu, struktuře zásobní bílkoviny, v jiné kvalitě či kvantitě alkaloidu apod.), fyziologického (ve změně růstu, v odolnosti k patogenu) či morfologického (ve tvaru listů, velikosti hlíz, v barvě květů, v odlišné architektuře stonku) lze jen při použití dostatečně citlivé metody. A to je samozřejmě daleko snazší u znaků morfologických než fyziologických či chemických. Při konvenčním šlechtění taková skrytá variabilita oku šlechtitele nutně unikne, leda by byl konkrétní znak (např. bílkovinné spektrum v zrnu potravinářské pšenice) cíleně sledován. Odpůrci GMO obvykle poukazují na riziko „nepředvídatelných změn alergenicity či toxicity potravin“. http://www.cts.cuni.cz/vesmir l VESMÍR 79, září 2000

505

ZAČALA SI PŘÍRODA! [...] Na světě se mluví nějakými 6000 jazyky, ale mnohé z nich jsou na pokraji zániku a konec příštího století jich pravděpodobně nepřežije více než 3000. Ohrožení z velké části působí invaze velkých světových jazyků, tedy kulturní asimilace. Stejným způsobem rostlinní vetřelci, často zavedení zahradníky, ohrožují původní rostliny a mohou hluboce pozměnit rozmanitost přirozených ekosystémů. Tito vetřelci se nerozšiřují pouze proto, že jsou cizí, ale jedině proto, že mají konkurenční výhodu získanou přírodním výběrem v jejich původním domově. Tito „cizinci“ se mohou také křížit s domácími druhy. To je genetické znečištění (nikoli gen po genu, ale na úrovni celého genomu). A nemá nic společného s geneticky modifikovanými rostlinami. Techniky genetického inženýrství tudíž nejsou samy ani nebezpečné, ani podstatně odlišné od toho, co se děje v přírodě nebo při užití klasických technik selekce zemědělských odrůd. Není třeba být eklektický ve výběru svých obav: Nové technologie by měly být hodnoceny racionálním a informovaným způsobem a nahrazovány v souvislostech s vážnějšími hrozbami, kterými zatěžují ekosystémy průmyslové aktivity, zasycení herbicidy, pesticidy a dalšími chemickými produkty. Řekneme-li tedy, že nejsou svou podstatou pro lidstvo nebezpečnější než produkty našeho intenzivního zemědělství, nebylo by rozumné tvrdit, že všechny geneticky modifikované rostliny jsou bez nebezpečí. K potravinám, které je obsahují, by se mělo přistupovat se stejnou opatrností jako ke všem ostatním novým potravinám a měly by být jasně označeny, aby si spotřebitel mohl vybrat, stejně jako u produktů biologického zemědělství. /Úryvek z článku Conrada P. Lichtensteina: C’est la nature qui a commencé!, La Recherche, Janvier 2000, s. 39–44, přeložil Ivan Boháček/

Vycházejí tak např. z prací, v nichž byly záměrně do genomu některých obilovin či leguminóz (luštěnin) vpravovány geny paraořechů, čímž se údajně měla zlepšit jejich bílkovinná skladba. Pokud však zmíněné změny (většinou předvídané) byly prokázány, produkty GMO samozřejmě nebyly uvolněny jako potenciální potraviny. Lékaři i potravináři však již dlouho vědí, že určité zásobní proteiny se mohou změnit na potenciální alergeny záměnou pouhých několika aminokyselin – tedy procesem, k němuž v přírodě běžně dochází. A tento proces může daleko spíše provázet konvenční mutační techniky3) než velmi cílené metody transgenoze. A to nejen v programech směrovaných na modifikace potravinové či krmné kvality rostlinných produktů. Nejinak je tomu v případech „šlechtění na rezistenci“ vůči nejrůznějším druhům patogenů. 4) K významným potravinovým alergenům patří ochranné látky ze skupin alfa-amyláz, inhibitorů 3) Navození nahodilých změn pomocí fyzikálních mutagenů (typu gama-záření), chemických mutagenů (jako jsou různé alkylační látky, nitrózosloučeniny ap.), ba i hybridizačních (důsledky rekombinace DNA při vzdálené hybridizaci). 4) Zájemcům o tuto problematiku vřele doporučuji jako vstupní četbu přehled Francka-Oberaspacha a Kellera z r. 1997, v němž jsou srovnávány důsledky použití klasického a „biotechnologického“ rezistenčního šlechtění z hlediska potravinářské toxikologie a alergologie. Publikace dokládá úlohu nejrůznějších typů přirozených rostlinných látek v navození této rezistence – a to jak „klasickými“ technikami křížení, tak formami parasexuální hybridizace či transgenoze. 5) Pokud vím, jeden z takových projektů financovaných státem řešil nedávno Výzkumný ústav bramborářský v Havlíčkově Brodu spolu s ČVUT Praha. 6) ÚMBR AV ČR, VÚB Havlíčkův Brod. 7) ÚEB AV ČR, SATIVA Keřkov, a. s., Přírodovědecká fakulta UK Praha. 8) Stránka ETH má adresu http://www.ethz.ch. Tam se již dá hledat buď dle autora (např. Potrykus), nebo pod „transgenic plants“.

506

VESMÍR 79, září 2000 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir

trypsinu, lektinů a nejrůznějších proteinů souvisejících s patogeny. Vyvolávají zejména akutní (hypersenzitivní) alergie I. typu, pro něž je charakteristická produkce specifických IgE protilátek. Významným faktorem, spoluurčujícím aktuální alergenicitu těchto látek pro člověka, je daný genový zdroj. Účinnost různých toxických látek, jako jsou zejména fenoly či polyfenoly (k nim patří řada fytoalexinů, látek, jež rostlina používá v obraně proti patogenním mikroorganizmům či houbám), alkaloidy resp. glykoalkaloidy (odrazují zejména živočišné škůdce) či glykosidy, není naopak onou specifitou genového zdroje příliš ovlivněna. Jak známo, toxický účinek mívá nejen sám rostlinný produkt, ale také druhotné metabolity patogena, jenž rostlinu či její produkty napadl. Tak působí např. aflatoxiny vyskytující se v nekvalitně uskladněných krmivech nebo potravinách (viz rovněž Vesmír 79, 187, 2000). Nesporné jsou i onkogenní účinky některých těchto látek či jejich metabolitů. Je tedy třeba znovu připomenout, že klasické šlechtění se již po desítky let snaží vnést geny kódující tvorbu všech těchto alergenů, jedů a rakovinotvorných látek do genotypu kulturních rostlin. Doufá, že produkty jejich exprese ublíží v prvé řadě patogenu, trochu snad rostlině a co možná nejméně jejím konzumentům. Toto riziko rozhodně není nulové! Stále více v této strategii používá obdobnou taktiku jako moderní „genové techniky“: smísit původní a nové genové zdroje, co možná nejvzdálenější, pokud to „příroda dovolí“, tedy pokud jsou vyvolené genotypy navzájem křižitelné. Kulturní odrůdy jsou kříženy nejen mezi sebou navzájem, ale také s vybranými planými druhy, které jsou samy o sobě téměř „nejedlé“. Znova se ale vraťme k bramboru: takových planých, hlízy tvořících i netvořících druhů jsou již známy stovky. S „naším“ S. tuberosum jsou však většinou nekřižitelné. Bariéru lze obejít pouze různými biotechnologickými triky, propojujícími často techniky somatické hybridizace (po fúzi protoplastů, viz dále), pylové embryogeneze (produkce dihaploidů in vitro) a transgenoze. Mnohé z oněch planých druhů (i příslušné produkty vzdálené hybridizace) jsou pro člověka jako potravina rizikové. Obtížně poživatelné jsou však i některé krajové kulturní odrůdy, které si jako odpověď na extrémní kultivační podmínky vytvořily zvláštní modifikace primárního i sekundárního metabolizmu. Tak druh S. × juzepczukii je pěstován v bolivijských Andách ve výškách nad 4000 m, je tedy extrémně rezistentní vůči chladu i vůči kolísání závlahy. Jeho hlízy jsou však natolik bohaté alkaloidy, že je před požitím místní kuchařky rozdrtí na kaši, několikrát vyluhují ve vodě, a teprve z této suroviny pečou placky. Taková rizika nejsou šlechtitelům neznáma a obecně přijaté normy hodnocení nových šlechtitelských produktů s nimi počítají. Rutinní stanovení obsahu toxických či alergenních látek v hlízách však nepatří k závazným normám běžného novošlechtění bramboru. Provádí se pouze výjimečně,5) nejspíše tehdy, když jsou použity nestandardní genové zdroje. Alergenicita šlechtitelských produktů není sledována vůbec. V tomto ohledu je tedy jakýkoliv tržně zajímavý „transgenní produkt“ pod nesrovnatelně přísnějším dohledem. Jak dlouho vlastně vyšlechtění takové nové odrůdy trvá? Nu, dlouho. U bramboru také 10–15 let. Jde totiž o rostlinu „autotetraploidní“, tj. se čtyřmi chromozomovými sadami místo běžných dvou (v rámci rodu se však vyskytují i druhy diploidní a triploidní), s chromozomálním počtem blízkým chromozomální-

mu počtu člověka (brambor 48, člověk 46) a vysoce heterozygotní. Zkřížením dvou rodičů tedy vzniká pěkná genová směska, v níž se vlohy z lidského pohledu pozitivní nemusí proti nadvládě těch negativních prosadit. Jarní skleníky třebas v Keřkově tak běžně obsahovaly několik desítek tisíc semenáčků F1 (prvé synovské generace). Opakovaná zpětná křížení a opakované každoroční selekce jsou nezbytností – ještě že alespoň vhodnou sadbu lze množit klonově, buď hlízami in vivo, nebo mikroklonováním (řízkováním, mikrotuberizací) in vitro. Chápete tedy, jak lákavě vypadá nejen u bramboru, ale u spousty dalších kulturních rostlin (včetně hexaploidní pšenice) možnost zasadit do „téměř dokonalého“ genomu odrůdy pouze přesně definovaný nový gen, tedy nový znak? Kolik se ušetří času, peněz, lidské práce? Rozsáhlý genom bramboru samozřejmě komplikuje analýzu podstaty změn. Jsou povahy fyziologické (morfózy), epigenetické (kupř. lokální metylace DNA), nebo genetické? Koneckonců již rané pokusy s transgenním tabákem, studující jeho chování v polních podmínkách, vedly autory k úvaze o tom, že příčiny fenotypových změn mohou být různé: přirozená genetická nestabilita výchozího materiálu, pleiotropní účinek vneseného genu, inzerční mutageneze či somaklonální variabilita. Takových prací se samozřejmě za dalších sedm let uskutečnila řada. Soudím, že snad žádná z nich nestaví na absolutním předvídání podstaty změn fenotypu transgenních rostlin – popírala by tak základní biologické zákony. Ony „vedlejší účinky“, nevyvolané expresí samotného genu lektinového, mohly tedy vykázat i některé klony testované A. Puzstaiem. Nejsou však zřejmě obecným rysem všech GMO. Současnost transgenoze bramboru v Čechách již představují programy směrované buď k ovlivnění odolnosti bramboru vůči viroidům a virům,6) nebo k modifikacím sacharidového metabolizmu a tvorby hlíz.7) Existují již také „domácí“ transgenní klony tabáku, chmele, různých okrasných rostlin, květáku. Většinou jsou dosud pěstovány jen v laboratořích, realizace polních pokusů je pod přísným dohledem příslušných institucí (a Ministerstva zemědělství ČR), ve shodě s nedávno přijatou legislativou. Sobecké geny, nebo sobecká Evropa? K oblíbeným argumentům evropských odpůrců GMO patří konstatování, že náš kontinent má přece nadprodukci potravin i při používání konvenčních technik a osiva, stačí je tedy vyvážet do zemí třetího světa, popřípadě trochu se uskrovnit. Tak se lze vyvarovat všech potenciálních zdravotních či ekologických rizik. Připouštím, že i bez požití příslušného GMO jsem již mírně alergický na tyto nezřídka militantní škarohlídy a kazatele, stavějící se do role svědomí třetího světa. O skutečném stavu šlechtění či alespoň pěstování klíčových plodin Asie, Afriky či Jižní Ameriky většinou nevědí zhola nic. Netuší, že v případech tak významných plodin, jako jsou banány, maniok (Manihot utillisima, cassava) či rýže, představují dnes transgenní techniky zřejmě jedinou možnou cestu k omezení obrovských ztrát vyvolaných chorobami či extrémními změnami klimatu. Tyto ztráty třeba u monokultur banánovníku sice bezprostředně nevedou k hladomoru srovnatelnému s „bramborovou katastrofou“ Irska v polovině minulého století, ale působí výrazné ekonomické potíže zemím, jež jsou na banánech závislé. Jejich současné ekonomické a intelektuální zázemí jim nedovoluje, aby v „historicky přijatelné době“ vyvinuly potřebné postupy

Dva typy protestu: Nahoře aktivisté rolnické konfederace José Bového ničí výzkumné pole transgenní kukuřice. Dole manifestace „Dejte motýlům šanci“. Nikdy nebudeme vědět, jak to je s bezpečností GMO anebo s jejich účinky na životní prostředí, jestliže zničíme výzkum, jehož cílem je tyto informace poskytnout, píše pan Andura Smetacek z Londýna v reakci na chování některých skupin oponujících genetickému inženýrství. A na adresu vandalských akcí pokračuje: Je mi smutno, že náš právní řád na tomto problému selhává... Nezákonné činy nejsou žádnou cestou k zlepšení situace nebo k řešení našich starostí. Tito vandalové (ekoteroristé) o svých nezákonných činech rádi mluví jako o „přímé akci“. Programy těchto akcí jsou podporovány řadou organizací a propagovány řadou webovských stránek. Pan Smetacek dále píše: Lidé, kteří byli angažováni v protiválečném hnutí 60. let nebo v protijaderném hnutí 70. let, se nepotřebovali skrývat za lyžařskými maskami nebo absolvovat „tréninkové tábory“ s výcvikem jak se vyhnout vězení či odpovědnosti za své činy. Těmito (vandalskými) aktivitami jenom poškozují legální protesty a obavy. Pan Smetacek proti vandalizmu podepsal petici (www.CFFAR.org). Nás se to netýká? Ivan Boháček

doma. Výzkum pro třetí svět se tedy do značné míry provádí v evropských biotechnologických laboratořích, např. na švýcarské Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) v Curychu.8) Tamní Institut for Plant Sciences má webové stránky, kde lze jen pod hlavičkou oddělení prof. I. Potrykuse nalézt stručnou informaci o bezmála třiceti programech genetického inženýrství zaměřených na rozvojové země. Jedním z posledních malých zázraků tohoto týmu je zlatá (či žlutá) rýže, která vznikla přenosem někohttp://www.cts.cuni.cz/vesmir l VESMÍR 79, září 2000

507

lika genů9) kódujících tvorbu karotenů, a tedy vitaminu A v endospermu zrn (blíže viz Science 287, 303, 2000; pozn. red.: viz Vesmír 78, 657, 1999). Důsledek? Ochrana před avitaminózou A pro miliony lidí (nejméně z 26 zemí Asie, Afriky a Latinské Ameriky) živících se loupanou rýží. Tato avitaminóza způsobuje např. ranou dětskou úmrtnost nebo slepotu. Návazný projekt obdobně řeší problém nedostatku železa, který zejména u dětí a mladých matek vede k anemii (údajně se týká až 1,3 miliardy lidí ze současné světové populace). Transgenní rýže obsahuje jednak gen pro fytázu (původem z plísně Aspergillus niger), která snižuje hladinu kyseliny listové, jednak geny zvyšující hladinu ferritinu (protein vázající železo) v endospermu zrna. Sama klíčová potravina je tedy obohacena „stravitelným“ železem – a eliminace kyseliny listové v ní navíc vede k lepšímu vstřebávání iontů železa střevním epitelem jedlíka. Nejde tedy jen o ochranu před hladem – i když ta je pro většinu rozvojového světa dosud důvodem nejcitelnějším. Nestačí jen pěstovat kukuřici, pšenici, sóju, například světová roční produkce manioku činí 150 milionů tun a představuje výživu pro 500 milionů lidí. Ztráty dané chorobami, např. mozaikovým virem kasavy, jsou mimořádně velké a nejlépe je lze řešit transgenními technikami. Realita v dalších evropských zemích naštěstí odpovídá onomu švýcarskému modelu. Základy projektů 9) Původně z Narcissus pseudonarcissus a bakterie Erwinia uroderofora.

SLOVNÍČEK diploid – organizmus se zdvojeným počtem chromozomů v buňkách. Jádra těchto buněk obsahují vždy dvojice chromozomů, jež svou genetickou výbavou většinou nejsou totožné. dihaploid – podobně jako diploid, avšak protože chromozomy v dvojici vznikají umělým zdvojením původní haploidní sádky, měly by být vlastní přesnou kopií, tedy totožné endosperm – zásobní pletivo v semeni většiny rostlin, obsahuje zejména glycidy, ale také bílkoviny a tuky; je využíváno zárodkem (embryem) haploidní – mající jednu chromozomovou sadu v jádře buňky hybridizace – křížení rostlinných druhů pohlavním spojením dvou genotypově rozdílných jedinců (užívá se zejména v šlechtitelství) inzerční mutageneze – zde způsob změny struktury, funkce či aktivace přirozeného genu umělým vložením cizorodého genetického materiálu (různě velké části DNA – nukleotidu až části chromozomu) pleiotropní účinek genu/faktoru – expresí určitého genu, jeho nespecifickou inzercí či vlivem některého (vnějšího, vnitřního) faktoru je ovlivněno (současně) více funkcí, více znaků, změněn fenotyp somaklonální variabilita – zde dědičné fixovaná proměnlivost/vzájemná fenotypová odlišnost rostlin regenerovaných v kulturách in vitro a dále pěstovaných in vivo, vzniká nahodile, může mít i epigenetickou povahu somatická hybridizace – nepohlavním křížením izolovaných tělních (tedy nikoli pohlavních) buněk pěstovaných in vitro vznikají buňky hybridní. Z nich hybridní buněčné linie, popřípadě i somaticky hybridní rostliny. Jejich jádra obsahují kompletní či nekompletní směs chromozomů obou partnerů, cytoplazma směs dalších genoforů (mitochodrií, plastidů). Cílenou kombinací pouze jaderného genomu jednoho partnera a pouze mimojaderných genomů druhého vzniká tzv. cybrid. transgenoze – přenos jednotlivého genu nebo skupiny genů přes hranice druhu organizmu tuberizace – vznik hlíz nebo hlízek

508

VESMÍR 79, září 2000 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir

řeší vědci z Belgie, Finska, Holandska, Francie, Německa, a teprve větší pokusy se provádějí v cílové zemi. Desítky mladých lidí školených různě po světě pak, v další fázi, tvoří základ místních vědeckých center. Takto třebas vznikalo i dnes již do značné míry samostatné centrum IRRI (International Rice Research Institute) na Filipínách a celá síť organizací. A není to již jenom „západní monopol“. Do světového výzkumu subtropických či tropických plodin se zapojují i naše laboratoře – např. do šlechtění banánovníku olomoucká laboratoř ÚEB AV ČR. Zkusme tedy konečně odložit neuvěřitelnou evropskou sobeckost a konzervatizmus – neskrývejme je za líbivé reklamní slogany o ekologii, nebezpečí globalizace, ochraně biodiverzity i kulturního dědictví apod. Svět v Čechách a ještě jednou Skotsko Zakázal jsem si invektivy vůči převážně otřesné odborné i společenské úrovni většiny článků o GMO v tuzemském tisku. Chtěl bych spíš chválit. K tomu jsem si vybral článek o zmíněném výzkumu banánovníku v Olomouci, který vyšel v časopisu Týden 23/2000. Cituji z něj názor rostlinného cytogenetika J. Doležela: Evropa místo toho, aby se k problému (geneticky upravených potravin) postavila čelem, vede politicko-filozofickou neodbornou debatu a ztrácí čas. Za deset let výzkum (genomiky) ovládnou americké soukromé firmy a my se octneme v době kamenné. Nelze s ním než souhlasit. Položme si klasickou otázku: Qui bono? Že by ti jestřábi ze zámořských firem byli tak mazaní a financovali teď kampaň sami proti sobě, protože jsou si jisti neotřesitelnou návratností investic v budoucnu? R. Crawford se vrátil domů a v dopisech vzpomíná nejen na české pivo a rozhovory nad ním, ale také na četná setkání, zejména s mladými doktorandy. A tady vidím naději jak pro fandy, tak pro odpírače GMO. Nejen ve Skotsku a v Čechách, ale kdekoliv jinde by měly obě zdánlivě si odporující větve rostlinné biologie (ekologická i biotechnologická) růst spokojeně vedle sebe. Jejich antagonizmus je prostě fikcí odvozenou z neznalosti či ostentativní hluchoty. Jejich těsné propojení je naopak vzájemným obohacením – a je důležité pro zahánění genomických strašidel. Vyvarujme se ale chybného zevšeobecnění. Strašidel by bylo škoda, nejen z pohledu cestovního ruchu (zvláště ve staré Anglii a Skotsku). Jak říká moje vnučka Markéta: „Dědo, já vím že jsou jenom jako – ale povídej mi o nich zase nějaký hrůzák, já to mám ráda...“ ¨ LITERATURA K DŮKLADNĚJŠÍMU STUDIU ETH Symposia: Future food security for developing countries – a prime challenge for agrucultural & biological research. Farewell Symp. Group Potrykus 31. 3., Curych 1999 Franck-Oberaspach S. L., Keller B.: Consequences of classical and biotechnological resistance breeding for food toxicology and alergenicity, Plant Breeding 116, 1–17, 1997 Li Y. G., Stoutjestijk P. A., Larkin P. J.: Somatic hybridization for plant improvement, s. 363–418, in: Soh W. Y., Bhojwani S. S. (eds.): Morphogenesis in plant tissue cultures. Kluwer Academic Publ., Dordrecht/Boston/London 1999 Makonkawkeyoon S., Smitamana P., Hirunpetcharat C., Maneekaran N.: Production of mouse immunoglobulin G. By a hybrid plant derived from tobacco-mouse cell fusions, Experientia 51, 19–25, 1995 Ondřej M., Rakouský S.: Rizika, zásady a perspektivy práce s transgenními rostlinami, Biologické listy 62, 1–20, 1997/1 Opatrný Z.: Použití tkáňových kultur v rostlinné genetice, kand. dis. práce, ÚEB ČSAV, Praha 1971 Opatrný Z.: Biosafety/biodiversity meeting UNEP v Montrealu, Bioprospect In / září, s. 18–20, UK, Praha 1998 Pusztai Á., Bardocz S.: Transgenes: implications for nutrition and health, s. 52–53, in: Annual Report 1994, Rowett Research Institute, Aberdeen 1995