Genetische modificatie

1 Inleiding Hoe zal de wereld uitzien als iedereen knap zal zijn? Hoe zal de wereld uitzien als alle mensen op de aardbol dokters, ingenieurs en professors zijn? Wie zal de rol van de vuilnisman spelen? Is het acceptabel als er mensen met vier ogen en drie oren bestaan? Of tomaten en muggen die zo groot zijn als een olifant? Maar wat zullen de mensen vinden van een wereld zonder erfelijke ziektes maar wel met een beter welzijn? Die zijn alleen maar een paar gedachten die in de toekomst waar gemaakt kunnen worden met de nieuwe biotechnologie. Dit werkstuk gaat over Genetische Modificatie. In dit werkstuk wordt het onderwerp intensief uitgelegd. Als eerste komt het systeem van de erfelijkheid van de organismen aan orde, daarna wordt het begrip Genetische Modificatie begrijpelijk gemaakt door de rest van het werkstuk. Het onderwerp wordt van verschillende kanten bekeken en uitgelegd. Wat is Genetische Modificatie en de geschiedenis daarvan? Wat zijn de voor en de nadelen van het toepassen van deze techniek en hoe wordt die toegepast? De antwoorden op deze vragen en nog meer andere, zult u in dit werkstuk treffen. 2 Wat is Genetische Modificatie? Genetische modificatie is het veranderen van de erfelijke eigenschappen van een plant, dier of micro-organisme. De mensen zijn al eeuwen bezig met het selecteren genen. Ze selecteren bijvoorbeeld steeds nieuwe bacterien om kaas of bier te maken. Of ze kruizen bestaande plantenrassen met elkaar om een nieuw, beter ras te krijgen. Maar het duurt vaak lang om een nieuw ras met precies de gewenste eigenschappen te “maken”. Bij de 'moderne' biotechnologie worden geen rassen gekruist, maar er worden extra genen bij een plant, dier of micro-organisme ingebracht. Die genen bevatten de informatie voor de nieuwe, gewenste eigenschappen. De genen worden dus direct veranderd, en men hoeft geen generaties meer te wachten tot de nieuwe eigenschappen komen.
2.1 De cel Ieder organisme op aarde bestaat uit kleine deeltjes die cellen worden genoemd. Iedere cel bestaat uit een celmembraan dat gevuld is met cytoplasma (vloeibaar). Hierin bevindt zich de celkern en andere “orgaantjes” dat elk een specifieke taak vervult. Cellen van planten verschillen voornamelijk met een extra bescherming voor de cel, de celwand om de cel heen. De kern van de cel is het deel dat als functie het besturen van de cel heeft. De celkern, het belangrijkste deel van een cel, bevat de chromosomen. Deze chromosomen bevatten het erfelijke martiaal, het DNA (deoxyribonucleïnezuur), van het organisme. In elke cel van de mens zitten er 23 chromosomenparen, of stukjes DNA, die na de celdeling zich netjes oprollen. Van elk van die paren hebben we een chromosoom van onze moeder en een chromosoom van onze vader. Deze twee chromosomen bevatten ongeveer dezelfde informatie, maar toch niet helemaal. Op het chromosomenpaar dat de informatie over de oogkleur gaat, kan het ene chromosoom voor een blauw oog coderen, terwijl het andere voor een bruin oog. De chromosomen of de stukjes DNA, bestaan uit kleinere delen, de genen (enkelvoud: gen), elk gen bevat de informatie die nodig is voor het produceren van een eiwit. De benaming van de genen werd in 1909 ingevoerd door Johannsen. 2.2 Het DNA DNA is gevormd uit vier verschillende basiselementen die in verschillende combinaties zeer lange ketens vormen. Je kunt DNA zien als de basis van het leven. Het DNA bevat alle informatie die nodig is voor het produceren van de nodige eiwitten die in hun beurt het organisme, zijn eigenschappen geeft. De basiselementen waaruit het DNA bestaat worden de nucleotiden genoemd. De nucleotiden zijn de volgende chemische stoffen: Adenine, Cytosine, Thymine en Guanine. DNA bestaat uit twee ketens, in elk hiervan zijn er een heleboel nucleotiden achter elkaar geplakt. De twee ketens samen zijn om elkaar gewend (net als een wenteltrap) en vormen de bekende “dubbele helix”. Adenine (A) bindt zich gemakkelijk met Thymine (T) en Cytosine bindt zich
gemakkelijk met Guanine (G). Dat komt omdat er een belangrijk verschil zit in het aantal waterstofbruggen dat de afzonderlijke nucleotiden kunnen vormen. A en T kunnen twee waterstofbruggen maken, terwijl C en G drie waterstofbruggen kunnen maken. De waterstofbrug vormt de verbinding tussen de twee nucleotiden. Dus een A ligt altijd tegenover een T (in de andere streng) en een C (in de ene streng) ligt altijd tegenover een G (in de andere streng). De specifieke volgorde van die nucleotiden op een DNA-molecuul vormt de “genetische code”. Die code bepaalt welke eiwitten aangemaakt moeten worden door die desbetreffende cel. 2.3 Het RNA Het DNA wordt niet zelf afgelezen, maar een kopie daarvan wordt gemaakt die later wordt afgelezen. Deze kopie heet m-RNA (m staat voor messenger= boodschapper). De twee strengen van het DNA gaan tijdelijk uit elkaar. Tegenover een van die strengen wordt er een m-RNA streng opgebouwd wat veel op het DNA lijkt. Tegenover de C komt een G, tegenover de G komt een C en tegenover de T komt een A. Maar alleen tegenover de A komt geen T maar een U (Uracil). Het RNA “onsnapt” uit de celkern en gaat naar de ribsomen die in het cytoplasma “zwemmen”. Het m-RNA rolt zich om het ribosoom (eiwitfabriekjes) voor het daadwerkelijk aflezen en aanmaak van het eiwit. Ook andere kleine stukjes RNA, komen naar een ribsoom. Op hun rug dragen
ze drie nucleotiden (bij elke drie nuclioditen hoort een aminozuur). Deze
aminozuren worden achter elkaar geplakt. Elke reeks achter elkaar geplakte
aminozuren vormt een polyaminozuur wat een eiwit genoemd kan worden. Elke drie nucleotiden die achter elkaar zijn geplakt worden “triplet” genoemd en ieder triplet heeft een bepaalde betekenis. Sommige betekenen “beginnen met aflezen” en sommige “stoppen met aflezen”, andere coderen voor een bepaald aminozuur. Op basis van het afgelezen RNA maakt een cel de benodigde eiwitten. De erfelijke code voor zo'n eiwit wordt een gen genoemd. 2.4 De Modificatie Bij het modificeren van het DNA, dus de Genetische Modificatie, wil men “het gedrag” van een organisme veranderen. Bijvoorbeeld een bepaald organisme een stof te laten aanmaken die hij vroeger niet kon maken. Dat gebeurt door het gen (het stukje DNA) dat voor een bepaalde eigenschap codeert (in dit geval, het aanmaken van het stof) te halen uit een donororganisme en dit gen vervolgens in te bouwen in het DNA van bijvoorbeeld een plant. Zo kan dus die plant voortaan die vreemde stof aanmaken. Als voorbeeld nemen we de kaasbereiding. Voor het bereiden van kaas heeft men het bestanddeel “chymosine” (een enzym) nodig. Dit enzym (een reeks aminozuren, dus een eiwit) is te winnen uit de magen van jonge kalveren die dit stof voor het verwerken van melk nodig hebben. Omdat dat het enzym chymosine uit de magen van kalveren verkregen wordt, is het schaars. Daarom is het handig om Genetische Modificatie in dit geval toe te passen voor het vergroten van de productie. Een mogelijke aanpak is om een bepaalde soort gistcellen dit stof te laten produceren. Het stukje DNA (het gen), dat voor het maken van chymosine codeert bij een kalf, wordt geknipt met behulp van restrictie enzymen (knipenzymen). Dit stukje DNA wordt uiteindelijk ingebouwd in het DNA van een gistcel. Men gebruikt plasmiden (ronde DNA stukken) waarin hij het uitgeknipte stuk DNA van het kalf “instopt”. Dit gebeurt ook door gebruik te maken van restrictie enzymen, deze enzymen knippen een stuk van het plasmide, dus die maken plaats voor het stuk DNA dat straks door de ligasen (plakenzymen) vast gemaakt wordt in het plasmide. Nadat het stukje DNA van het kalf geplakt is, is de cirkel (plasmide) weer gesloten. Dit plasmide wordt onder bepaalde omstandigheden en na een paar tussenstappen, door de gist opgenomen. Deze gist wordt gekweekt en kan nu dus chymosine (in grote hoeveelheden) maken. Dit proces lijkt misschien makkelijker dan het in de praktijk is, want het werken met zulke dingen eist een hoge steriliteit en ook nauwkeurig werk. Toch zijn zulke eisen door de beschikbare techniek en de grote investeringen geen “big deal”
3 De geschiedenis Vroeger hadden de mensen wel in gedachten dat de nakomelingen eigenschappen van hun ouders erfden. Dat is precies wat we nu denken, maar vroeger dachten ze dat elke eigenschap van een nakomeling een mengsel is van die van de ouders. Dat wil zeggen dat de nakomelingen van een wit dier en een zwart dier grijs zijn. Of van een gele en een blauwe, groen wordt. Maar dat is niet zo, een eigenschap wordt of wel of niet geerfd. Een kind van wie de ouders bruine en blauwe ogen hebben, krijgt of blauw of bruine ogen (meestal bruin), maar niet een mengsel van bruin en blauw. Tot in 1860 ontdekte de Oostenrijkse wetenschapper Gregor Mendel experimenteel, dat je een eigenschap in zijn geheel erft of helemaal niet erft! Zo'n eigenschap wordt door het gen bepaald (meer uitleg: zie begin werkstuk). En al de genen in een organisme, vormen het hele “bouwplan” van het organisme. Watson en Crick waren de eerste die de vorm van DNA vaststelden en ze beweerden dat DNA de informatie drager was van de erfelijke informatie. Watson had biochemie gestudeerd en Crick had natuurkunde gestudeerd. Zij gingen samen op zoek naar de structuur van het DNA. Crick raakte in 1946 onder druk van het boek van de beroemde natuurkundige, Erwin Schrondiger. Het boek heette “Wat is leven?”. In dit boek had de schrijver betoogd dat de genen de sleutels van “het leven” zijn. Dus Crick en Watson dachten dat als ze het leven willen begrijpen dat ze eerst de genen moesten ontcijferen. De elementen van DNA waren allang bekend, maar men wist niet hoe die elementen in elkaar zaten. Dus Crick en Watson hadden een simpel methode bedacht om de structuur van het DNA misschien te kunnen achterhalen. De methode was simpel weg “puzellen”. Dus puzzelen zolang de “bouwstenen” in elkaar pasten. Ze kwamen er achter dat de structuur van het DNA een spiraalstructuur is. Ze maakten een model met drie ketens die om elkaar gewend waren, maar chemisch klopte het niet. Ze moesten dus stoppen met experimenteren, want de directeur van het laboratorium vond dat geld- en tijdverspilling. Op 21 februari 1953 pasten Watson en Crick het model van het DNA aan; twee ketens in plaats van drie! En zo was de structuur van het DNA opgehelderd. Het was niet zo makkelijk voor Crick en Watson om dat te doen, er waren veel onbekende dingen en problemen die ze waren tegengekomen. Maar toch konden ze het mysterie onder het licht brengen. Dit was het begin van “het begin”. Na dit startsein voor deze nieuwe techniek, begonnen de onderzoekers zich in genetica en Genetische Modificatie sterk te verdiepen. De wetenschap wil namelijk alle codes van het DNA kennen en weten waarvoor die dienen, dus voor welke eigenschap ze coderen. Maar kort geleden werden er experimenten gedaan om de Genetische Modificatie praktisch toe te passen en het was wel gelukt. Het wordt toegepast op proefdieren en echter niet op mensen, want ethisch is het niet acceptabel dat het DNA van de mens gemodificeerd wordt. Maar nu wordt deze techniek wel op industriele schaal in de wereld toegepast op planten en micro-organismen. Deze techniek kent zowel tegenstanders als voorstanders, maar tot nu toe is niet gebleken dat de genetisch gemodificeerde planten of etenswaren, de menselijke gezondheid slecht beïnvloeden. Over de nadelen, de voordelen en de toepassingen zal ik meer informatie geven in het vervolg van het werkstuk. 4 De voordelen, de nadelen en de toepassingen Elke techniek heeft zeker zijn voor- en nadelen. Maar men probeert de nadelen zo veel mogelijk te beperken en de voordelen te vergroten. Bij deze techniek, Genetische Modificatie, zijn er tot nu toe (bijna) geen nadelen bekend, wat betreft het gebruik van voedsel die genetisch gemodificeerde ingredienten bevat. Maar toch zijn er veel mensen die vermoeden dat de kringomloop van veel dingen in de natuur verstoord kan raken en dat dus de natuur hierdoor bedreigd wordt. De voordelen van de Genetische Modificatie zijn veel. Met Genetische Modificatie kan men de erfelijke eigenschappen van organismen modificeren, dus men kan organismen laten doen wat wij, zelf willen. Deze techniek is dus heel wijd en kan erge gevolgen hebben. De wetenschappers moeten zeer voorzichtig met deze techniek omgaan en ze moeten van de voordelen profiteren. Genetische Modificatie wordt nu steeds vaker toegepast op de planten (plantaardige voedsel). In de VS staan genetisch gemodificeerde soja, maïs en andere gewassen op akker. En in Nederland worden ook eventueel gemodificeerde ingredienten gebruikt, bijvoorbeeld de suizen van “Remia”. Bij de ingredienten van sommige sauzen van Remia, treft men het woord “gemodificeerd zetmeel” aan. Dit betekent dat het zetmeel dat in deze saus gebruikt wordt, genetisch gemodificeerd is. 4.1 Voordelen Er zijn eigenlijk verschillende redenen om genetisch gemodificeerde ingredienten in voeding te gebruiken. Eetbare gewassen kunnen bijvoorbeeld genetisch gemodificeerd worden zodat ze resistent worden tegen bepaalde ziektes. Dat betekent meer oogst, maar ook minder en zelfs geen chemische bestrijdingsmiddelen. Niet alleen dat! Planten kunnen ook genetisch gemodificeerd worden, zodat ze de kou aan kunnen. Sommige organismen produceren een antivriesstof die ervoor zorgt dat het organisme niet bevriest, dus het organisme kan lage tempraturen verdragen. Deze toepassing is nodig in koude gebieden en kan ook een vervanger zijn voor de kassen die veel geld, energie en onderhoud nodig hebben. Een ander voordeel dat meer een economisch karakter heeft, is het modificeren van vis DNA zodat die groter wordt; dus minder groeitijd, minder geld en als gevolg meer winst. Op het medische gebied heeft genetische modificatie meer belangrijke voordelen. Het heeft voordelen die zelfs de sterfcijfers sterk verlagen. De mensen met suikerziekte hebben gebrek aan insuline, dus hun lichaam kan weinig of geen insuline meer produceren. Deze ziekte is ernstig, want de cellen van het lichaam hebben dan een energiecrisis. Dit onmisbare stof, insuline, kan nu met behulp van Genetische Modificatie geproduceerd worden. De genen van een mens, die voor het produceren voor insuline coderen, kunnen nu in het DNA van een micro-organisme ingebouwd worden. Op deze manier kunnen die bacterien dit onmisbare stofje voor de mens op een industriele schaal gaan produceren. Er zijn ook nog meer toepassingen van Genetische Modificatie op het medische gebied. Men kan het DNA van een embryo zien voordat hij geboren wordt (bevrucht eicel). Met deze toepassing is men in staat, na het ontcijferen van alle DNA-codes, alle fouten in het DNA (de erfelijke ziektes) te verbeteren. Het DNA van dit embryo, wordt gewijzigd (gemodificeerd) en vervolgens kan dat embryo zich verder in de baarmoeder van zijn moeder ontwikkelen tot een complete baby. Deze toepassing is heel belangrijk, want zo kan men de erfelijke ziektes uitbannen. Dat betekent dat er geen kinderen meer (in de rijke landen) geboren worden met hartziektes, kanker, syndroom van Down, of andere ernstige en dodelijke ziektes. Kortom, zijn de voordelen dus: * ontwikkeling van geheel nieuwe producten * verbetering van productkwaliteit * verhoging productiviteit en dus verlaging kostprijs van een product * minder milieubelasting * minder energiegebruik * verminderen (of uitbannen) van erfelijke ziektes * nieuwe en betere medicijnen maken 4.2 Nadelen Zoals eerder in dit werkstuk werd opgemerkt, zijn er tot nu toe weinig of zelfs geen nadelen bekend van genetisch gemodificeerde voedsel voor de menselijke gezondheid. Maar toch kent Genetische Modificatie veel tegenstanders. Er zijn tegenstanders die zelfs tegen het experimenteren zijn; ze beweren dat genetisch gemodificeerde planten (ook al zijn ze afgesloten) hun stuifmeel verspreiden - ook buiten de omheining van het proefveld - en dat komt terecht op naburige planten. Door deze bestuiving worden akkers of natuurlijke soorten in de omgeving “genetisch vervuild”. Soms kunnen fouten tot slechte gevolgen leiden, zoals het geval bij een aardappel, die een keer per ongeluk een gen kreeg waardoor sommige mensen allergisch van werden. Er worden ook planten genetisch gemodificeerd, zodat ze een gif produceren dat de insecten doodt die deze planten eten. Het gif zit ook in het stuifmeel van de plant dat buiten de akkers terechtkomt. Onderzoek toont aan dat vlinderrupsen door dit stuifmeel dood gaan. Een vergelijkbaar voorbeeld is het lieveheersbeestje, het was de slachtoffer van genetisch gemodificeerde giftige spruitkool in Nederland. Maar er zijn ook tegenstanders die het idee principieel niet accepteren; hun argumenten zijn van religieuze aard. Ze beweren dat de mens niet de rol van God mag spelen. Dus ze willen dat Moeder Natuur het leven moet bepalen en niet wij! De tegenstanders vinden dat de experimenten van Genetische Modificatie veel proefdieren kosten. Er worden zeer veel proefdieren jaarlijks gedood en aantal van de gebruikte proefdieren per jaar groeit steeds meer. De belangrijkste argumenten van de tegenstanders op een rij zijn dus: * risico is niet te schatten * meer proefdieren * geen voordeel voor consument * te weinig aandacht voor vervolgproblemen * inbreuk in fundament van het leven (ethiek) 4.3 Toepassingen Genetische Manipulatie is een hele wijde techniek en heeft dus veel toepassingen. Hieronder volgen een paar voorbeelden van de belangrijkste praktische toepassingen. Het is mogelijk dat planten zelf hun bestrijdingsmiddelen maken. De bacterie “Bacillus thuringiensis” maakt een eiwit dat dodelijk is voor een aantal insecten, maar volstrekt onschadelijk voor de andere dieren (en de mens). Deze stof is dus bruikbaar als bestrijdingsmiddel in de landbouw. Maar het is nog makkelijker wanneer andbouwgewassen deze stof zelf maken. Dus er hoeven geen bestrijdingsmiddelen meer gebruikt te worden. In 1985 lukte dit met transgene tabaksplanten. De kaas die nu in de markt te koop is, wordt met behulp van een enzym, chymosine, bereid. Dit enzym wordt gewonnen uit de magen van jonge kalveren. Tegenwoordig is ook chymosine op de markt, dat geproduceerd is door een gist waarin het gen voor chymosine is ingebouwd. Niet alleen aan bacterien en gistcellen wordt door de wetenschappers “geknutseld”, maar ook aan dieren en dus ook mensen (voor meer informatie, zie “de modificatie” en “voordelen”). Albinomuizen bijvoorbeeld hebben geen pigment, doordat een bepaald enzym dat bij de vorming van pigment betrokken is niet werkt. Men is erin geslaagd dit gen in embryo's van albinomuizen in te bouwen en zo transgene muizen te kweken die wel pigment vormen. De mens kan ook direct van deze techniek profiteren (zoals bij “voordelen” uitgelegd werd), bijvoorbeeld door de insuline die hij “kant en klaar” voor suikerpatienten beschikbaar is..
4.4 Etiketten De tegenstanders van Genetische Modificatie in Nederland willen dat een goede etiketteringwetgeving bestaat, die vermeldt dat er een genetisch gemodificeerd ingredient in een voedingsmiddel staat. Ze zijn niet tevreden met de huidige wetgeving. Ze beweren dat de wetgeving te kort schiedt. Ze vinden de wetgeving zeer zwak, want zo hoeven niet alle producten met ingredienten van genetisch gemodificeerde gewassen te worden geetiketteerd. Voorbeeld: bij soja-eiwit moet het wel, bij soja-olie hoeft het niet. 5 Mening Ik vind Genetische Modificatie een revolutionaire ontdekking die de menselijkheid sterk en zeer veel hulp kan bieden. Tot nu toe zijn er geen zekere nadelen van Genetische Modificatie bekend die erge gevolgen hebben op de gezondheid. Ik vind dat de religieuze argumenten tegen het genetisch modificeren van het DNA, waardeloos zijn. Want de mens kan de rol van God zeker niet spelen, als dat het geval is, dan is God vergelijkbaar met de mens en dus God is in dit geval waardeloos. Het is niet zo, dat als de mens de erfelijke aanleg van organismen kan veranderen, dat hij dit organisme heeft geschapen! De mens is alleen aan het veranderen van bepaalde eigenschappen. Ik vind dat het modificeren van de genen vergelijkbaar is met kruisen of laten genezen door middel van medicijnen. Ik ben wel gelovig in God. Ik, persoonlijk vind dat de Genetische Modificatie niet slecht is of in tegenstrijd met het geloven in God is. God heeft ons hersenen geschonken waarmee we kunnen denken en dingen kunnen ontwikkelen. Wij moeten onze wetenschap en kennis gebruiken om de menselijkheid te verbeteren en om de mensen te helpen naar een beter leven. Hierbij hoort natuurlijk het ontwikkelen van nieuwe medicijnen, apparatuur en technieken die de mens helpen. Kortom, ik vind Genetische Modificatie een goede ontdekking en het ophelderen van de structuur van het DNA, de startschot is voor da revolutionaire race van de nieuwe biotechnologie. Ik vind dat de mogelijkheid die Genetische Modificatie biedt om erfelijke ziektes te bestrijden, een van de beste toepassingen is. Wat ik minder belangrijk vind is het toepassen van genetische manipulatie bij planten, die alleen van belang is voor meer winst. Maar ik heb er geen bezwaren tegen, zover er geen ernstige nadelen eraan verbonden zijn. Ik hoop alleen dat de wetenschappers, goed met deze techniek omgaan, en in plaats van een vijand, een vriend van te maken. 6 Bronvermelding Krant / website
Auteur: onbekend
jaartal van
publicatie: 2000
naam dossier: “Dossier Genetische Revolutie” naam krant: NRC-handelsblad (www.nrc.nl) Boek
Auteurs: Lucia brunning, Heleen Driessen, Carel de Goeij, Niek de Kort, Jan Paalman, Kees Ris, Lynda Sevenster-van der Lelie, Donald Staal, Hans Verschoor, Harm de Vries, tom van Ewijk
jaar versch.: 1998
titel: Solar VWO bovenbouw deel 2, ISBN: 90-01-49953
plaats uitgave: Gronongen, Nederland
uitgeverij: Wolters Noordehoff

Website
BioTech (www.biotechnologie.net) Eigen kennis