Několik poznámek ke geneticky modifikovaným potravinám

Je dobrým zvykem, v každé diskuzi, nejdříve definovat pojmy. Pro užitečnou diskuzi je to základním předpokladem; jinak zjalovatí a zvrhne se v  semantické spory nebo demagogické hádky. Stanovit dobrou definici není vždycky tak úplně jednoduché (rovinu lze třeba definovat i jako kulovou plochu) a často je třeba dojít k nějaké rozumné dohodě - ne nutně tak kompromisní jako známý precedens, vytýčený americkým Nejvyšším soudem: "Nevíme, jak to přesně definovat, ale každej ví o co jde".

Nezačnu proto svůj příspěvek kritizováním triviálního výrazu "geneticky modifikované potraviny", protože "každej ví o co jde" - že se geneticky nemodifikují buřty a vdolky, ale jejich prvotní zdroje (zvířata a rostliny), ze kterých se potom GM potraviny připravují. I když tedy ne zcela správný podle definice, termín GM potraviny nebo GM jídlo se vžil a byl všeobecně přijat. Pro ony potravinové zdroje by se ale měl užívat termín přesnější - GE (z angl. genetically engineered) živočichové a rostliny, nebo souhrnně GE organismy. ^[1]

Genetická modifikace (GM) je mnohem širší pojem než genetické inženýrství (GE). Například každá geneticky založená evoluční změna v živé hmotě je genetickou modifikací, od nebuněčné živé hmoty, fragmentu bílkoviny, přes první buňku až k současnému člověku; všechny spontánní i indukované mutace, biovary, serovary, hybridy a hybridi, variace, plemena, odrůdy a druhy. Genetické modifikace probíhají (nebo jsou manipulovány a prováděny) mnoha velmi různými způsoby. A samozřejmě, genetické inženýrství je také jednou z forem genetické modifikace.

Genetickým inženýrstvím se rozumí záměrná, člověkem způsobená změna genetického materiálu (nebo procesu) v živé hmotě, ovládaná geny (nebo i menšími jednotkami s genetickou informací) a to buď přímou deformací, nebo transplantací cizího genového materiálu.

Tyto dva pojmy se v mnoha ohledech alespoň čátečně překrývají natolik, abych se odvolal na zparafrázované shora citované diktum Nejvyššího soudu. "Nevíme, jak to přesně definovat, ale každej ví vo co nejde." Nejde o mičůrinštinu.

GM živočišné produkty, především tedy masné a mléčné produkty, jsou s největší pravděpodobností naprosto bezpečné pro konzumaci. Potravou nelze cizí genetický materiál transplantovat do lidského genetického systému. Většina enzymů a (růstových) hormonů, obsažených evetuálně v mase z GE živočichů je thermolabilní (deaktivuje se nebo je rozkládána změnou teploty, obyčejně zvýšením) a zničí se bezpečně vařením. Stejný výsledek má styk se žaludečními kyselinami člověka. Vliv hormonů, které jsou nebo by mohly být odolné proti takovému kolísání teploty a pH je jen hypotetický.

Jiná je situace s GM rostlinnými produkty. GE rostliny, které jsou dnes komerčně využívány, mají buď transplantovanou dědičnou vlohu pro zvýšenou odolnost proti herbicidům, nebo vlohu pro produkci jedu. Při genetickém inženýrství se u obou typů používá bakterielní genetický materiál, který má požadovanou vlohu přirozeně, nebo ji získal indukovanou mutací. V současnosti se pro komerční GE účely používají bakterie rodu Bacillus, protože mají pro tyto účely řadu předností: především jsou velké, snadno se kultivují a ve vegetativním stavu snadno a frekventně mutují. Pro produkci GE rostlin s odolností proti herbicidům se používá převážně B. subtilis, pro produkci GE rostlin s vlohou pro produkcí toxinů se používá výhradně B. thuringiensis ze skupiny Bacillus anthracis.

Princip GE procesu na produkci GE rostlin se zvýšenou odolností proti herbicidům je prostý . Do živného media, ve kterém se kultivuje bakterie (např. B. subtilis) se aplikuje ve vzestupných dávkách herbicid (např. systemický herbicid glyphosate, Roundup®), až vznikne mutace bakterie, odolná proti danému herbicidu. (Je to analogický princip vývoje mutací bakterií, rezistentních k antibiotikům - viz foto a text č. 6). Genetický materiál vzniklé mutace se pak transplantuje do genetického materiálu rostliny (např. soji) a tím vznikne GE rostlina (v tomto případě varieta soji "Roundup Ready®"). Praktický proces je ovšem podstatně komplikovanější.

Vlna počátečného nadšení pro GE rostliny se zvýšenou odolností proti herbicidům opadává s objevujícími se problémy. Mezi hlavní patří, že se snižuje výnos o víc než 10 procent a snižuje se přirozená odolnost rostlin. Kromě toho také plevely získávají přirozeným způsobem odolnost vůči herbicidům a zvyšovat dávky herbicidů lze jen do určité míry. Na vývoz se současně produkovaná GE semena rovněž nehodí: semenářské podniky pěstují rostliny s dědičnou vlohou vysokých nároků na zavlažování a hnojení a v zemích s méně pokročilým zemědělstvím potom dávají žalostně nízké výnosy. Je to kalkulačním faktorem i v USA. Budoucí využití, pokud se vůbec prosadí, bude proto pravděpodobně směřovat víc k produkci průmyslové biomasy (např. pro výrobu alkoholu a methanu) a textilních rostlin než k produkci potravin.

Hypotetické nebezpečí pro lidské zdraví představují GM produkty z rostlin, které byly vyvinuty genetickým inženýrstvím na produkci vlastního bioinsekticidu transplantací genetického materiálu z bakterie Bacillus thuringiensis. Všechny GE rostliny tohoto typu, komerčně užívané i ve vývoji, jsou vyvinuty a vyvíjeny na genetickém materiálu tohoto druhu a na jeho ještě mnohem jedovatějších varietách a mutacích (např. B.t.kurstaki).

Bacillus thuringiensis je obyčejně řazen spolu s Bacillus anthracis, B. cereus, B. mycoides a B.pseudomycoides do quasitaxonu "skupina (group, cluster) Bacillus cereus". Správně, analogicky podle nomenklaturních pravidel, se má označovat jako skupina Bacillus anthracis. "Skupina" ovšem nemá závazný nomenklatorický ani taxonomický status; je to jen výpomoc, jak systematicky zařadit taxony tak blízce příbuzné, že je mezi nimi obtížné vymezit taxonomický, v tomto případě druhový, rozdíl.

Jediný podstatnější rozdíl mezi druhy skupiny B. anthracis se zdá být jen v plasmidech. U všech pěti druhů jsou proteolytické enzymy a komponenty jedu metalloproteiny, kontrolované kationtem zinku. Všech pět druhů jsou velké, rovné, tyčinkové, Gram-pozitivní, většinou aerobické nebo fakultativně anaerobické bakterie. Jsou 1-10µ dlouhé a 1-1,5µ široké a tvoří krátké řetězce (viz mikrofotografie č. 7 a 8). Oválné endospory jsou velké přibližně 1µ, snadno klíčivé, extrémně rezistentní k chemickému prostředí a k teplotám v obou směrech; druhově prakticky nerozlišitelné. Rozlišování se provádí ve vegetativním stadiu podle pohyblivosti, podle prezence toxinových krystalů, podle nároku na thiamin, podle γ-phagelýzy, podle hemolýzy, apod. Při kultivaci na Petriho miskách jsou velmi snadno rozlišitelné podle morfologie mikrokolonií (viz makrofotografie a text č. 1 - 4). Pro člověka jsou všechny druhy této skupiny pathogenní - O B. anthracis je to známo více než 100 let (způsobuje anthraxová onemocnění), o ostatních to bylo zjištěno relativně nedávno a ještě dodnes jsou z nepochopitelných důvodů indexovány ve dvou nejnižších rizikových mikrobiálních kategoriích.

Bacillus thuringiensis se používá v zemědělství více než 50 let jako celosvětově nerozšířenější bioisekticid; původně jako t.zv. BT (komerční označení pro B. thuringiensis deriváty) postřik, distribuován v tekutém koncentrátu, nyní nejčastěji v pevných formulacích. Všechny typy BT insekticidů sestávají ze dvou aktivních agentů - bakteriálních endospor a parasporálních krystalků bakteriálního jedu - a z inertního materiálu. Byly a dosud jsou nabízeny jako naprosto bezpečné, protože spory údajně nemohou vyklíčit v lidském zažívacím traktu, který má jiné pH než zažívací trakt hmyzu, a protože BT jed - komplex thermolabilních a chemolabilních metalloproteinů - se zničí vyššími teplotami při vaření nebo žaludečními kyselinami. Nezávislý výzkum ovšem prokázal, že tomu tak úplně není. Avšak především, spory se mohou zachytit na vlhké pokožce a sliznicích, kde bez zábran vyklíčí - stejně tak jako spory všech druhů skupiny B.anthracis - a bakterie se pak sliznicemi nebo oděrkami dostanou do lidského organismu. Naivní komerční tvrzení, jako že BT jed je specificky toxický jen pro hmyz, protože "krev" hmyzu je jiná (má hemocyanin místo hemoglobulinu), je nesmyslné, protože BT toxin nejen není specifický proteolyt a rozkládá i všechny bílkovinné tkáně, ale typicky je β-hemolytický - stejně jako toxin jiných druhů v B.anthracis skupině - a červené krvinky obratlovců agresivně rozkládá (viz makrofoto a text č. 4 a 5).

Proto jsou GM potraviny mnohem bezpečnější než potraviny z rostlin, které nejsou genetically engineered a jsou na ně aplikovány BT insekticidy. GE rostliny a konsekventně z nich připravené GM potraviny neobsahují BT bakterie ani jejich spory, které by se mohly přenést na člověka a způsobit vážná nebo i smrtelná onemocnění jako BT postřiky. Obsahují jen BT toxin, který lze snadno neutralizovat. Možné, ale velmi nepravděpodobné, hypotetické nebezpečí je pouze v tom, že v GE rostlinách může dojít k nekontrolovatelným spontánním mutacím, které by produkovaly neneutralizovatelné toxiny.

Kategoricky ale zastávám názor, že GM potraviny mají být zřetelně a jasně označeny jako takové, aby měl spotřebitel právo si vybrat. Nejhorším nepřítelem současné lidské společnosti je bezohledná honba za ziskem a za politickou mocí, ne GM potraviny. Politický a finanční vliv některých částí společnosti koruptuje politiky, vládní agentury a sdělovací prostředky, často až ke katastrofálním následkům pro zbytek společnosti ve všech sférách života. Hůř než bakterie.

Obrázky k článku

Obrázek 1: Kultura bakterie Bacillus thuringiensis na standartním živném agarovém mediu, přibližně v přirozené velikosti (průměr Petriho misky je asi 85 mm) Morfologická ("tvarová") charakteristika mikrokolonií (nejlépe zřejmá na okrajích růstu) se používá k nejsnadnějšímu a nejbezpečnějšímu rozlišení druhů ve skupině B. anthracis. Charakteristika se může poněkud různit podle použitého media (srovnej s č. 6) a jinými faktory, ale i pro méně zkušeného pracovníka je vždy bezpečným rozlišovacím znakem (srovnej s č. 2 - 4; rozlišování se samozřejmě provádí ve standartních a uniformních podmínkach). (Kultivace, foto a ©: Jiri Taborsky)	Obrázek 2: Bacillus anthracis na krevním agaru s typickou perloidní (perlovitou) morfologickou charakteristikou mikrokolonií. (Foto: CDC/PHIL)	Obrázek 3: Bacillus cereus na standartním živném agaru. V tomto testu byl do agaru ve spodní polovině přidán inhibitor enzymů, který při kontaktu adsorbuje kationty, aktivující apoenzymy bacterií, a bakterie jsou tím likvidovány. Proto na spodní polovině není žádný nárůst. Inhibice activity mikrobiálních enzymů adsorpcí jejich aktivátorů je nová therapeutická a profylaktická alternativa antibiotik, vakcín a drog. (Kultivace, foto a copyright: Jiri Taborsky)
Obrázek 4: Bacillus mycoides na standartním 10% (ovčím) krevním agaru; s rhizoidní ("kořínkovitou") charakteristikou mikrokolonií. Ve tmavějších místech v blízkosti mikrokolonií probíhá hemolýza (rozklad červených krvinek), stejně jako u B. thuringiensis, jak bylo zmíněno v textu článku. (Kultivace, foto a ©: Jiri Taborsky)	Obrázek 5: Tatáž kultura bakterie Bacillus mycoides jako č. 4, v průsvitovém osvětlení, s jasně zřetelnou probíhající hemolýzou (prosvětlená místa krevného agaru v blízkosti mikrokolonií). (Kultivace, foto a ©: Jiri Taborsky)	Obrázek 6: Kultura modifikované bacterie Bacillus thuringiensis na málo výživném mediu (plate count agar) vykazuje proto poněkud odlišnou morfologickou charakteristiku mikrokolonií (srovnej s č. 1). Jedná se o modifikovaný kmen s geneticky ustálenou vlohou pro rezistenci proti antibiotiku erythromycin. Rezistence bylo dosaženo analogickým způsobem jako u proti herbicidům rezistentního B. thuringiensis, jak bylo zmíněno v textu článku. Na stejném principu jsou vyvíjeny i bakteriologické zbraně, rezistentní k antibiotikům, drogám a vakcínám, proti kterým je napadená strana, alespoň v současné době, bezbranná. (Modifikace, kultivace, foto a ©: Jiri Taborsky)
Obrázek 7 : Microfotografie bakterie B. anthracis. Typicky pro celou skupinu, bakterie tvoří krátké řetězce. Světlé oválné objekty uvnitř jednotlivých bakterií jsou endospory	Obrázek 8: Bacillus thuringiensis je pravděpodobně vývojově nejvyspělejší bakterie ze skupiny B. anthracis. Na rozdíl od ostatních, produkuje uvnitř buňky parasporální krystaly toxinu, na fotografii viditelné jako tmavé objekty. Světlé objekty jsou endospory.

[1] V tomto místě bych chtěl požádal o určitou jazykovou shovívavost pro občasné použití anglického výrazu. Angličtina se dnes stává tím, čím byla ve středověku (a i později) latina: odborné anglické výrazy, případně jejich zprzněliny, nahrazují často výrazy v národním jazyku, ve kterém někdy vhodný výraz pro daný pojem prostě chybí. Anebo adoptovaný anglický výraz může být výstižnější, stručnější, a někdy dokonce i zvukomalebnější. Překládat například genetic nebo genetical engineering jako genové nebo genetické inženýrství je ještě snesitelné, ale překládat genetically engineered jako genově zinženýrované musí rvát uši i Sudeťákovi. Ale opět, jde o zvyk nebo dohodu.