Войти
Генетически модифицированная рыба (ГМ рыба ) - это организмы из таксономическая клада, которая включает классы Agnatha (рыба без челюсти), Chondrichthyes (хрящевая рыба) и Osteichthyes (костистая рыба), генетический материал которых (ДНК ) был изменен с использованием методов генной инженерии. В большинстве случаев цель состоит в том, чтобы познакомить рыбу с новым признаком, который не встречается в природе у данного вида, т.е. трансгенез.
ГМ-рыбы используются в научных исследованиях и содержатся в качестве домашних животных. Они разрабатываются в качестве датчиков загрязнения окружающей среды и для использования в производстве продуктов питания для аквакультуры. В 2015 году лосось AquAdvantage был одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для коммерческого производства, продажи и потребления, что сделало его первым генетически модифицированным животным одобрен для употребления в пищу. У некоторых созданных ГМ-рыб есть промоторы, приводящие к избыточному производству "всего рыбного" гормона роста. Это приводит к резкому ускорению роста нескольких видов, в том числе лососевых, карпов и тилапий.
. Критики возражают против ГМ-рыбы по нескольким причинам, включая экологические проблемы, благополучие животных. заботы о том, безопасно ли их использование в качестве пищи и нужна ли ГМ-рыба для удовлетворения мировых потребностей в продуктах питания.
Первые трансгенные рыбы были выращены в Китае в 1985 году. По состоянию на 2013 год около 50 видов рыб подверглись генетической модификации. В результате получено более 400 комбинаций рыб / признаков. Большинство модификаций было проведено на пищевых видах, таких как атлантический лосось (Salmo salar), тилапия (род) и карп (Cyprinus carpio).
Обычно генетическая модификация влечет за собой манипуляции с ДНК. Этот процесс известен как цисгенез, когда ген передается между организмами, которые можно было бы разводить традиционным способом, или трансгенез, когда ген одного вида добавляется к другому. виды. Перенос гена в геном желаемого организма, как в случае рыб в данном случае, требует наличия вектора, такого как лентивирус, или механической / физической вставки измененных генов в ядро хозяина. с помощью микрошприца или генного пистолета.
Рыбка данио, генетически модифицированная, чтобы иметь длинные плавники Трансгенные рыбы используются в исследованиях, охватывающих пять обширных областей
Большинство ГМ-рыб используется в фундаментальных исследованиях в области генетики и развития. Два вида рыб, данио и медака, наиболее часто модифицируются, потому что они имеют оптически прозрачные хорионы (раковины), быстро развиваются, одноклеточный эмбрион легко увидеть и микроинъектировать трансгенной ДНК, и Рыбки данио обладают способностью регенерировать ткани своих органов. Они также используются в обнаружении лекарств. ГМ рыбок данио исследуют на предмет раскрытия болезней тканей человеческих органов и загадок неудач. Например, рыбок данио используют для понимания восстановления и регенерации сердечной ткани в усилиях по изучению и поиску способов лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
Трансгенная радужная форель (Oncorhynchus mykiss) была разработана для изучения развития мышц. Введенный трансген вызывает появление зеленой флуоресценции в быстро сокращающихся мышечных волокнах на ранней стадии развития, которая сохраняется на протяжении всей жизни. Было высказано предположение, что рыба может использоваться в качестве индикаторов загрязнителей водной среды или других факторов, влияющих на развитие.
При интенсивном рыбоводстве рыба содержится при высокой плотности посадки. Это означает, что они страдают от частой передачи заразных болезней, и эта проблема решается исследованиями ГМ. Белый амур (Ctenopharyngodon idella) был модифицирован трансгеном, кодирующим человеческий лактоферрин, что вдвое увеличивает их выживаемость по сравнению с контрольной рыбой после воздействия бактерий Aeromonas и. Цекропин использовался в канальных сомах для повышения их защиты от некоторых патогенных бактерий в 2–4 раза.
GloFish - это запатентованная технология, которая позволяет ГМ-рыбе (тетра, барбус, данио) экспрессировать белки медуз и морских кораллов, придавая рыбе ярко-красный, зеленый или оранжевый флуоресцентный цвет при просмотре в ультрафиолете свет. Хотя рыба была первоначально создана и запатентована для научных исследований в Национальном университете Сингапура, техасская компания Yorktown Technologies получила права на продажу рыбы в качестве домашних животных. Они стали первым генетически модифицированным животным, которое стало общедоступным в качестве домашнего питомца, когда было выставлено на продажу в 2003 году. Их быстро запретили продавать в Калифорнии, однако теперь они снова находятся на полках в этом штате. По состоянию на 2013 год Glofish продается только в США.
Другие трансгенные линии домашних питомцев включают Medaka, которые остаются прозрачными на протяжении всей своей жизни, и трансгенный скалярий розового цвета (Pterophyllum scalare ) и львиноголовых рыб, экспрессирующих красный флуоресцентный белок кораллов Acropora ().
Трансген антифриза Ocean pout типа III был успешно введен с помощью микроинъекций и экспрессирован золотым рыбкам. Трансгенная золотая рыбка показала более высокую переносимость холода по сравнению с контрольной группой.
Одно из направлений интенсивных исследований с ГМ-рыбой было направлено на увеличение производства пищи за счет изменения экспрессии гормона роста (GH). Относительное увеличение роста различается между видами. Они варьируются от удвоенного веса до некоторых рыб, которые почти в 100 раз тяжелее, чем дикие животные в сопоставимом возрасте. Эта область исследований привела к резкому ускорению роста нескольких видов, включая лосось, форель и тилапию. Другие источники указывают на 11-кратное и 30-кратное увеличение роста лосося и гольца, соответственно, по сравнению с рыбой дикого типа. Развитие трансгенных рыб достигло стадии, когда несколько видов готовы к продаже в разных странах, например, ГМ-тилапия на Кубе, ГМ-карп в Китайской Народной Республике и ГМ-лосось в США и Канаде. В 2014 году сообщалось, что заявки на одобрение трансгенных рыб в качестве пищевых продуктов были поданы в Канаде, Китае, Кубе и США.
Избыточное производство GH из гипофиза железа увеличивает скорость роста в основном за счет увеличения потребления пищи рыбой, но также за счет увеличения эффективности преобразования корма на 10-15%.
Другой подход к увеличению производства мяса ГМ-рыбы - "двойной мускулатура ". Это приводит к фенотипу, аналогичному фенотипу бельгийской голубой рогатого скота радужной форели. Это достигается за счет использования трансгенов, экспрессирующих фоллистатин, который ингибирует миостатин, и развития двух мышечных слоев.
В ноябре 2015 г., FDA США одобрило лосось AquAdvantage, созданный AquaBounty для коммерческого производства, продажи и потребления. Это первое генетически модифицированное животное, разрешенное для употребления в пищу человеком. По существу, рыба представляет собой атлантический лосось со вставленным одним комплексом генов: геном, регулирующим гормон роста, из чавычи с промоторной последовательностью из океанической дуги. Это позволяет ГМ-лососю производить ГР круглый год, а не останавливаться на часть года, как это происходит у атлантического лосося дикого типа. Лососю дикого типа требуется от 24 до 30 месяцев, чтобы достичь рыночного размера (4–6 кг), тогда как ГМ-лососю требуется 18 месяцев, чтобы ГМ рыба достигла этого размера. AquaBounty утверждает, что их ГМ-лосось может быть выращен ближе к конечным рынкам с большей эффективностью (им требуется на 25% меньше корма для достижения рыночного веса), чем атлантического лосося, который в настоящее время выращивается на отдаленных прибрежных рыбных фермах, тем самым делая его лучше для окружающей среды., с переработанными отходами и более низкими транспортными расходами.
Чтобы предотвратить случайное размножение генетически модифицированной рыбы с диким лососем, вся выращиваемая в пищу рыба - это самки, триплоиды, и 99% из них репродуктивно бесплодны.. Рыба выращивается на предприятии в Панаме с физическими препятствиями и географическими ограничениями, такими как температура в реках и океане, слишком высокая для поддержания выживания лосося и предотвращения побега. FDA определило, что AquAdvantage не окажет значительного воздействия на окружающую среду в Соединенных Штатах. В Индиане готовится рыбная ферма, куда FDA одобрило импорт икры лосося. По состоянию на август 2017 года в Канаде продается ГМО-лосось. Ожидается, что продажи в США начнутся во второй половине 2019 года.
Несколько исследовательских групп разрабатывают ГМ рыбок данио для обнаружения водных загрязнений. Лаборатория, которая разработала GloFish, изначально предназначалась для изменения цвета в присутствии загрязняющих веществ в качестве экологических дозорных. Команды из Университета Цинциннати и Тулейнского университета разрабатывают ГМ-рыбу с той же целью.
Несколько трансгенных методов были использованы для введения целевой ДНК в рыбок данио для мониторинг окружающей среды, включая электропорацию и опосредованный спермой перенос генов. Микроинъекция - это наиболее часто используемый метод получения трансгенных рыбок данио, поскольку он обеспечивает наивысший уровень выживаемости.
Регулирование генной инженерии касается подходов, применяемых правительствами для оценки и управления риски, связанные с развитием и выпуском генетически модифицированных культур. Существуют различия в регулировании ГМО между странами, причем некоторые из наиболее заметных различий наблюдаются между США и Европой. Регулирование варьируется в данной стране в зависимости от предполагаемого использования продуктов генной инженерии. Например, рыба, не предназначенная для употребления в пищу, обычно не проверяется органами, отвечающими за безопасность пищевых продуктов.
В рекомендациях FDA США по оценке трансгенных животных трансгенные конструкции определяются как «лекарства», регулируемые в соответствии с положениями о лекарственных средствах для животных Федерального закона о пищевых продуктах и косметике. Эта классификация важна по нескольким причинам, в том числе из-за того, что она помещает все разрешения для пищевых продуктов на генетически модифицированные животные в юрисдикцию Центра ветеринарной медицины (CVM) FDA и накладывает ограничения на то, какую информацию FDA может предоставлять общественности, и, кроме того, она позволяет избежать более открытый процесс проверки безопасности пищевых продуктов.
Штаты Вашингтон и Мэн ввели постоянный запрет на производство трансгенной рыбы.
Критики возражают против использования генная инженерия сама по себе по нескольким причинам, включая этические проблемы, экологические проблемы (особенно по поводу потока генов ) и экономические проблемы, вызванные тем фактом, что ГМ-методы и ГМ-организмы подпадают под действие закона об интеллектуальной собственности. ГМО также вовлечены в разногласия по поводу ГМО-продуктов питания относительно того, безопасно ли использование ГМ-рыбы в качестве безопасной, может ли это усугубить или вызвать аллергию на рыбу, следует ли маркировать их и нужны ли ГМ-рыба и зерновые культуры для удовлетворения мировых пищевых потребностей.. Эти разногласия привели к судебным разбирательствам, международным торговым спорам и протестам, а также к ограничительному регулированию коммерческих продуктов в большинстве стран.
У общественности есть много сомнений в отношении генетически модифицированных животных в целом. Считается, что широкая общественность принимает ГМ-рыбу на низком уровне среди всех ГМ-животных, используемых для производства продуктов питания и фармацевтических препаратов.
Трансгенные быстрорастущие рыбы, генетически модифицированные для роста гормон, рыбы-основатели мозаики сильно различаются по скорости роста, что отражает очень изменчивую пропорцию и распределение трансгенных клеток в их организме. У рыб с такими высокими темпами роста (и у их потомства) иногда развиваются морфологические аномалии, подобные акромегалии у людей, демонстрируя увеличенную голову по сравнению с телом и выпуклую крышечку. С возрастом рыба становится все хуже. Это может помешать кормлению и в конечном итоге может привести к смерти. Согласно исследованию, проведенному по заказу Compassion in World Farming, аномалии, вероятно, являются прямым следствием чрезмерной экспрессии гормона роста и были зарегистрированы у ГМ-кижуча, радужной форели, карпа, канального сома и гольца, но в меньшей степени у нильской тилапии.
У ГМ-кижуча (Oncorhynchus kisutch) наблюдаются морфологические изменения и измененная аллометрия, что приводит к снижению способности плавать. Они также демонстрируют ненормальное поведение, такое как повышенный уровень активности в отношении приема пищи и плавания. Несколько других трансгенных рыб демонстрируют пониженную способность к плаванию, вероятно, из-за формы тела и структуры мышц.
Генетически модифицированные триплоидные рыбы более восприимчивы к температурному стрессу, имеют более высокую частоту деформаций (например, аномалии глаз и нижней челюсти) и менее агрессивны, чем диплоиды. Другие проблемы благополучия ГМ-рыб включают повышенный стресс в условиях недостатка кислорода, вызванный повышенной потребностью в кислороде. Было показано, что смертность из-за низкого уровня кислорода (гипоксия ) у кижуча наиболее выражена у трансгенных животных. Было высказано предположение, что повышенная чувствительность к гипоксии вызвана введением дополнительного набора хромосом, требующего большего ядра, что, таким образом, приводит к увеличению размера клетки в целом и уменьшению отношения площади поверхности к объему клетки.
Аквакультурное предприятие Трансгенные рыбы обычно выращиваются в виде штаммов почти дикого происхождения. Они обладают отличной способностью к скрещиванию с самими собой или дикими родственниками и, следовательно, обладают значительной возможностью закрепиться в природе, если им удастся избежать биотических или абиотических мер сдерживания.
Широкий спектр опасений по поводу последствий генетически модифицированных рыб побег. Для полиплоидов это степень стерильности, вмешательство в нерест, конкуренция за ресурсы, не влияющая на последующие поколения. Для трансгенных людей проблемы включают характеристики генотипа, функцию гена, тип гена, способность вызывать плейотропные эффекты, возможность взаимодействия с остальной частью генома, стабильность конструкции, способность конструкции ДНК транспонировать внутри или между геномами.
Одно исследование с использованием соответствующих данных истории жизни из японской медаки (Oryzias latipes ) предсказывает, что трансген, введенный в естественную популяцию небольшим количеством трансгенных рыб, будет распространяться в результате увеличения преимущества при спаривании, но снижение жизнеспособности потомства приведет к возможному локальному исчезновению обеих популяций. ГМ-кижуча более склонны к риску и лучше используют ограниченный корм, чем рыба дикого типа.
Трансгенный кижуч обладает повышенной способностью к кормлению и ростом, что может привести к значительно большему размеру тела (>7 раз) по сравнению с нетрансгенным лососем. Когда трансгенный и нетрансгенный лосось в одном вольере конкурирует за разные уровни корма, трансгенные особи постоянно перерастают нетрансгенные особи. Когда изобилие пищи низкое, появляются доминирующие особи, неизменно трансгенные, которые проявляют сильное агонистическое и каннибалистическое поведение по отношению к когортам и доминируют в приобретении ограниченных пищевых ресурсов. Когда доступность пищи ограничена, все группы, содержащие трансгенного лосося, попадают в спад или полностью вымирают, тогда как группы, содержащие только нетрансгенный лосось, имеют хорошие (72%) показатели выживаемости. Это привело к предположению, что эти ГМ-рыбы выживут лучше, чем рыбы дикого типа, когда условия очень плохи.
Сообщалось об успешной искусственной трансгенной гибридизации между двумя видами вьюнов (род Misgurnus), но эти виды не известно, что они гибридизируются естественным путем.
GloFish не считались угрозой для окружающей среды, потому что они менее подходят, чем обычные рыбки данио, которые не могут прижиться в дикой природе в США.
FDA заявило, что лосось AquAdvantage может безопасно содержаться в наземных резервуарах с небольшим риском побега в дикую природу, однако, Джо Перри, бывший председатель комиссии GM Европейское управление по безопасности пищевых продуктов, как цитируется, заявляет: «Сохраняются законные экологические опасения по поводу возможных последствий, если этот ГМ-лосось вырвется в дикую природу и воспроизведется, несмотря на заверения FDA относительно сдерживания и стерильности, ни одно из которых не может быть гарантировано ».
AquaBo unty указывает, что их ГМ-лосось не может скрещиваться с дикой рыбой, потому что они триплоидны, что делает их стерильными. Возможность появления фертильных триплоидов - один из основных недостатков триплоидии, используемой в качестве средства биологической защиты трансгенных рыб. Однако, по оценкам, 1,1% яиц остаются диплоидными и, следовательно, способны к размножению, несмотря на процесс триплоидии. Другие утверждали, что процент неудач процесса стерильности составляет 5%. Крупномасштабные испытания с использованием нормального давления, высокого давления или высокого давления плюс выдержанные яйца для трансгенного кижуча дали частоты триплоидии только 99,8%, 97,6% и 97,0% соответственно. AquaBounty также подчеркивает, что их ГМ-лосось не выживет в дикой природе из-за географического положения, в котором проводятся их исследования, а также местоположения их ферм.
Трансген GH может передаваться через гибридизацию GM AquAdvantage Salmon и близкородственная дикая форель (Salmo trutta). Трансгенные гибриды жизнеспособны и растут быстрее, чем трансгенный лосось и другие гибриды дикого типа в условиях, имитирующих инкубаторий. В потоке мезокосмов, разработанном для моделирования естественных условий, трансгенные гибриды выражают конкурентное доминирование и подавляют рост трансгенного и нетрансгенного лосося на 82% и 54% соответственно. Естественный уровень гибридизации между этими двумя видами может достигать 41%. Исследователи, изучающие эту возможность, пришли к выводу: «В конечном счете, мы предполагаем, что гибридизация трансгенных рыб с близкородственными видами представляет собой потенциальные экологические риски для диких популяций и возможный путь интрогрессии трансгена, пусть даже с низкой вероятностью, в новый вид в природе». 76>
В статье в журнале Slate в декабре 2012 года Джона Энтина, директора Генетической грамотности, администрация Обамы подверглась критике за предотвращение публикации экологической оценки (EA) проекта AquAdvantage Salmon, который был завершен в апреле 2012 года и в котором сделан вывод, что «лосось безопасен для употребления в пищу и не представляет серьезной опасности для окружающей среды». В статье Slate говорилось, что публикация отчета была остановлена «после встреч с Белым домом, который обсуждал политические последствия одобрения ГМ-лосося, шаг, который может привести в ярость часть его базы». В течение нескольких дней после публикации статьи и менее чем через два месяца после выборов FDA выпустило черновой вариант EA и открыло период комментариев.
