Engenharia genética verde

A engenharia genética vegetal ou biotecnologia agrícola, é a aplicação de métodos de engenharia genética no campo do melhoramento vegetal . As plantas geneticamente modificadas são o resultado da engenharia genética . Em particular, o termo se refere a processos para a produção de organismos vegetais geneticamente modificados (OGM), em cujo material genético genes individuais são especificamente introduzidos. Se esses genes vêm de outras espécies, as plantas transgênicas são criadas . A engenharia genética verde é, portanto, parte da biotecnologia verde , em que o termo "verde" é diferenciado da biotecnologia "vermelha" eBiotecnologia “branca” refere-se à aplicação em plantas. Atualmente, variedades de plantas resistentes a herbicidas e insetos estão sendo comercializadas como plantas geneticamente modificadas .

Em contraste com o melhoramento convencional, a engenharia genética verde transfere genes de maneira direcionada. Ele pode cruzar espécies e outras barreiras cruzadas (como esterilidade ). O melhoramento convencional de plantas, por outro lado, geralmente usa mutações espontâneas ou induzidas como alternativa , cujas características são causadas por influências externas (por exemplo, choques frios ou radiação radioativa ). Em ambos os casos, uma triagem seletiva das mutações é necessária antes de continuar a reprodução.

A questão de saber se o uso da engenharia genética verde é desejável ou deve ser rejeitada tem sido o assunto de discussões acaloradas em muitos países. Entre outras coisas, aspectos de segurança alimentar , proteção ambiental, eficiência econômica e a relação entre engenharia genética e “naturalidade” desempenharam um papel.

Pesquisa e Técnicas

Engenharia genética em pesquisa

A fisiologia vegetal moderna freqüentemente estuda os processos moleculares nas plantas. A engenharia genética permite influenciar especificamente o comportamento dos genes na planta. As células vegetais contêm entre 20.000 e 60.000 genes, cuja função atualmente só é conhecida por uma fração. Mesmo na planta mais bem estudada ( Arabidopsis thaliana ), mais da metade dos genes ainda não têm função conhecida.

Para reconhecer a função de um gene, geralmente é necessário modificar o controle do gene. Para este propósito, três populações de plantas diferentes são frequentemente examinadas. A primeira população, inalterada, é chamada de tipo selvagem . Na segunda população, o gene a ser examinado é clonado por trás de um promotor viral e transferido para a planta. Essa população produz cada vez mais o produto do gene do gene (geralmente uma proteína ). Essa população consiste em superexpressores . Uma terceira população produz o produto gênico em menor grau ( knockdown ) ou não produz mais ( knockout ). A técnica de RNA de interferência (RNAi) é usada principalmente para “derrubar” . As plantas "knock out" clássicas são linhas de inserção de T-DNA , de modo que uma proteína truncada que não tem função é criada ou o promotor do gene de tipo selvagem é destruído pela inserção de T-DNA. Com a ajuda de RNAi, as plantas "derrubadas" podem ser geradas, por exemplo, se um "knock out" em um estado homozigoto for letal. Um "knock down" por RNAi oferece a possibilidade de examinar diferentes níveis de expressão do gene do tipo selvagem devido à eficiência diferente de diferentes construções de RNAi.

Mecanismos regulatórios complicados também devem ser elucidados considerando não apenas o produto do gene, mas também todas as mudanças dentro da célula ou planta. Esses métodos pretendem expandir a triagem clássica de mutantes por meio de uma técnica muito mais direcionada, com a qual é possível examinar diretamente o efeito dos “genes candidatos” encontrados.

Além das técnicas mencionadas acima, as técnicas descritivas também são incluídas na pesquisa de plantas de engenharia genética. Por exemplo, os genes são clonados usando reações em cadeia da polimerase (PCR), a frequência dos transcritos (instruções de construção para proteínas) é determinada usando PCR quantitativo ou a maioria dos genes em uma planta são determinados em termos de sua frequência de leitura usando o chamado DNA chips .

Na moderna engenharia genética verde, a transferência horizontal de genes mediada por Agrobacterium é uma técnica importante. Com este método de engenharia genética, os fatores genéticos individuais são transferidos das células de um organismo para as células de outro ser vivo. Foi desenvolvido na década de 1980 por Jozef Schell e Marc van Montagu .

A hibridização somática , outro método importante, torna possível combinar características desejáveis ​​de diferentes plantas-mãe. Em comparação com a transferência de genes mediada por Agrobacterium, nenhum gene específico precisa ser identificado e isolado. Além disso, isso supera a limitação de transformação de ser capaz de introduzir apenas alguns genes em uma determinada composição genética. O número de cromossomos nas células também pode ser multiplicado durante a fusão celular , ou seja, o número de conjuntos de cromossomos ( grau de ploidia ) pode ser aumentado. Isso pode aumentar a produtividade das plantas. Marcadores moleculares ou análises bioquímicas são usados ​​para caracterizar e selecionar plantas que emergiram da hibridização somática.

Engenharia genética no melhoramento de plantas

Existem vários métodos de engenharia genética, mas nem todos resultam na produção de plantas transgênicas. Desde o final da década de 1990, três métodos têm sido amplamente usados ​​para produzir plantas transgênicas (transferência de genes por Agrobacterium tumefaciens , transferência de genes biolística, transformação de protoplastos). Além disso, métodos refinados de engenharia genética se estabeleceram nos últimos anos (cisgênese, intragênese, edição do genoma), nos quais a transferência de genes estranhos é apenas um dos vários campos de aplicação diferentes. Finalmente, as plantas geneticamente modificadas também podem ser utilizadas como bases para enxertia .

Transferência por Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria do solo que integra um plasmídeo especialno genoma da planta. Dessa forma, as galhas no colo da raiz das plantas sãoacionadascomo habitat e, ao mesmo tempo, a produção de certos nutrientes, os chamados opinas . Isso é usado na engenharia genética, desligando o plasmídeo que desencadeia a formação do tumor e a produção de opin e adicionando um plasmídeo menor com genes estranhos que foi previamentemontadoem Escherichia coli (sistema de vetor binário). Posteriormente, pedaços de plantas são infectados com essas cepas bacterianas, tecidos transgênicos são selecionados e usadosnovamente para formar plantas inteiraspor meio decultura in vitro .

Para que Agrobacterium tumefaciens seja capaz de transformar células vegetais, elas precisam liberar substâncias fenólicas em decorrência da lesão, que atuam como “atrativos” para a bactéria. Uma vez que apenas muito poucas plantas monocotiledôneas fazem isso, o uso é amplamente limitado a plantas dicotiledôneas , no entanto, ao adicionar substâncias apropriadas (por exemplo, acetosiringona ) a área de aplicação pode ser estendida a algumas monocotiledôneas e até fungos. Outra restrição é que Agrobacterium tumefaciens só é adequado para transformar os cromossomos do núcleo da célula.

Transferências biológicas

Em contraste, a transferência biolística é um método puramente mecânico de transferência de genes. Aqui, o DNA é aplicado a partículas de ouro ou tungstênio, que são lançadas nas células a velocidades de mais de 1.300 m / s. Isso é feito com a ajuda de uma arma genética .

Como as partículas são muito pequenas, a célula e a parede celular permanecem praticamente intactas. Outras vantagens são que o método é adequado para células de qualquer ser vivo, também pode ser aplicado ao DNA de mitocôndrias e plastídeos e que o número possível de genes transferidos é relativamente alto. O problema, no entanto, é que a transferência gênica é relativamente instável, a chamada "expressão transitória" muitas vezes é o resultado, o DNA inserido está apenas temporariamente ativo e é perdido novamente mais tarde, e às vezes apenas partes do tecido obtido saem transformadas células existem.

Transformação de protoplasto

Uma terceira forma possível é a transformação de protoplastos. As células do tecido a ser transformado são primeiro separadas por pectinases (ver cultura de protoplastos ) e então as paredes celulares são quebradas por celulases ( isolamento de protoplastos ). Então você só consegue protoplastos mantidos juntos pela membrana celular .

Para a transferência de genes propriamente dita, o polietilenoglicol é adicionado a esses protoplastos ou uma transferência ocorre após um curto surto de corrente ( eletroporação ), o que torna a membrana permeável ao DNA. Embora o método possa ser usado com todas as plantas, é extremamente difícil regenerar posteriormente as plantas a partir dos protoplastos.

Cisgênese

As plantas transgênicas contêm genes de outras espécies que não podem entrar na planta por meio de cruzamentos naturais. Assim, uma barreira natural é ultrapassada, cujas consequências a longo prazo não podem ser avaliadas com clareza. Para afastar esses riscos, foram desenvolvidas as chamadas plantas cisgênicas, que contêm apenas genes de espécies cruzadas. O processo é conhecido como cisgênese. As plantas cisgênicas contêm apenas uma única sequência de DNA integrada, que contém o gene codificador da proteína com suas sequências regulatórias ( promotor e terminador ). Essa planta cisgênica também poderia resultar de cruzamento natural, mas um retrocruzamento demorado seria necessário para remover genes indesejados ( arrasto de ligação ). Um exemplo de uma planta prometendo cisgenic é batatas, que são resistentes à tarde praga. Para este propósito, genes foram isolados de batatas selvagens e inseridos em variedades populares de batata, como Désirée . A Fortuna produzida inicialmente não é uma batata puramente cisgênica, pois ainda contém DNA estranho que vem de bactérias e Agrobacterium tumefaciens .

Intragênese

Se o pedaço de DNA inserido vem de uma espécie cruzável, mas é composto de vários fragmentos, fala-se de uma planta intragênica e o processo é chamado de intragênese. Uma planta intragênica contém apenas pedaços de DNA de espécies cruzáveis, mas é muito improvável que esse arranjo pudesse surgir se as diferentes espécies fossem cruzadas.

Edição de genoma

Uma mudança direcionada na sequência de DNA em um gene previamente determinado é conhecida como edição do genoma . Aqui, uma endonuclease é introduzida na célula que reconhece e corta especificamente a sequência de DNA desejada. Nucleases de dedo de zinco , nucleases efetoras semelhantes a ativadores de transcrição (TALENs) ou o sistema CRISPR / Cas são inseridos como endonucleases . A quebra de fita dupla resultante é reconhecida e reparada pela célula (junção de extremidade não homóloga, NHEJ). Nesse reparo, muitas vezes é cometido um erro, de modo que uma mutação aparece no ponto reparado . Isso permite a mutagênese direcionada de praticamente todos os genes em uma célula vegetal. Se a endonuclease que desencadeou a quebra direcionada no DNA não está mais presente na célula, a planta modificada pela edição do genoma não pode ser distinguida de uma planta mutada usando métodos convencionais. Para influenciar o reparo da quebra da fita dupla, um DNA curto pode ser adicionado além da nuclease específica da sequência, que inclui a sequência do ponto de quebra. Nesse caso, o reparo usará esse DNA como modelo. Neste processo, que é conhecido como recombinação homóloga , o local reparado contém a sequência do DNA adicionado e, portanto, uma alteração direcionada no DNA em um local bem definido. Essa mudança pode envolver uma única mudança de base no DNA, mas também pode envolver a inserção de um gene inteiro. A técnica, portanto, permite que um gene seja inserido em um local precisamente definido no genoma .

Enxerto com GVP

O enxerto pode ser realizado com plantas geneticamente modificadas, em que as mudas ou almofada contendo o material geneticamente modificado. Se o porta-enxerto for geneticamente modificado, os frutos não representarão um organismo geneticamente modificado .

Recursos, usa

Em princípio, os objetivos da engenharia genética verde não diferem daqueles do melhoramento de plantas tradicional que tem milhares de anos. Trata-se de melhorar as propriedades das plantas.

Cada transferência de gene é realizada com o objetivo de que a planta tenha uma característica desejada ( característica inglesa a ser transferida). É feita uma distinção entre propriedades que são interessantes para o cultivo e aquelas que atendem a uma melhor comercialização. A tolerância a herbicidas e o controle de pragas são particularmente importantes para o cultivo . Para a comercialização, a melhoria do teor de nutrientes e a melhoria na produção de matérias-primas industriais estão em primeiro plano.

O resultado de uma transformação é como Event (Engl. For event ), respectivamente. Eventos diferentes podem levar à mesma característica. As plantas GM com combinações de várias características também estão cada vez mais disponíveis. Isso é chamado de eventos empilhados (Inglês para empilhado ). Novas variedades com múltiplas características podem ser o resultado da cooperação entre empresas. Então, tenha z. B. Monsanto e Dow AgroSciences colaboraram no desenvolvimento de variedades de milho SmartStax .

Em 2016, as plantas geneticamente modificadas foram cultivadas em 185 milhões de hectares em todo o mundo. As quatro culturas agrícolas mais importantes (participação em% do OGM total) são soja (50%), milho (33%), algodão (12%) e colza (5%). A alfafa , a beterraba sacarina e o mamão representam, cada um, menos de 1% da área cultivada com OGM. Enquanto isso, as plantas geneticamente modificadas são cultivadas predominantemente em todo o mundo para soja e algodão, uma vez que essas safras são cultivadas principalmente em países onde o cultivo de plantas geneticamente modificadas é permitido. Isso é 78% para soja e 64% para algodão. Em contraste, apenas 33% do milho e 24% da colza são cultivados como OGM.

Propriedades que afetam a agronomia

Resistência a herbicidas

Os termos resistência a herbicidas e tolerância a herbicidas são geralmente usados ​​indistintamente.

O controle de ervas daninhas em lavouras com herbicidas é um método utilizado na esperança de obter o maior rendimento possível. Ao transferir genes que conferem resistência a certos herbicidas, são criadas safras resistentes a esses herbicidas. O uso de tais culturas geneticamente modificadas permite um controle simples de ervas daninhas, uma vez que todas as ervas daninhas morrem quando o herbicida apropriado é usado, enquanto as plantas geneticamente modificadas continuam a crescer.

Em 2012, a resistência a herbicidas foi de longe a modificação genética mais difundida no cultivo comercial de plantas geneticamente modificadas, com cerca de 145 milhões de hectares de espécies resistentes a herbicidas sendo cultivadas em todo o mundo. Quase 45 milhões de hectares foram cultivados com plantas que, além da resistência a herbicidas, também continham resistência a insetos ( eventos empilhados ).

O primeiro avanço veio com a transferência do gene EPSPS (5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintase) da bactéria do solo Agrobacterium tumefaciens , que transmite resistência ao herbicida glifosato (nome comercial Roundup da Monsanto ). Esta resistência ao glifosato foi transmitida em particular no milho , colza , soja , algodão , alfafa e beterraba sacarina .

Correspondentemente, a proteína PAT (fosfinotricina acetil transferase) do gene bar ou pat, ambos provenientes de diferentes espécies de Streptomyces , foi transferida para milho , colza e algodão para fornecer resistência ao glufosinato (nome comercial Liberty ou Basta da Bayer ) para desencadear .

Como 24 ervas daninhas ao redor do mundo se tornaram resistentes nos últimos anos devido ao uso frequente de glifosato e o efeito seletivo do herbicida foi perdido drasticamente, estão sendo desenvolvidas lavouras que contêm genes de resistência que atuam em conjunto com outros herbicidas. O foco está nos compostos dicamba , 2,4-D ( ácido 2,4-diclorofenoxiacético ), imazapir , inibidores HPPD ( 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenase ), inibidores ACCase ( acetil-CoA carboxilase ) e ALS (acetolactato sintase) -inibidores ( sulfonilureias ).

Para retardar o surgimento de resistência, também estão sendo desenvolvidas culturas que contêm vários genes de resistência a diferentes herbicidas ao mesmo tempo. O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos ( USDA ) aprovou cinco variedades de soja, duas de milho e uma de algodão , cada uma com dois genes de resistência diferentes (em março de 2015) para cultivo comercial ( status não regulamentado ). O uso dessas culturas, que são resistentes a vários herbicidas, tem gerado polêmica. Isso se aplica em particular ao milho e à soja geneticamente modificados, que, fabricados pela Dow AgroSciences , são resistentes ao alistamento, uma mistura de glifosato e 2,4-D.

Atualmente é controverso se as regras para o uso dos herbicidas correspondentes são suficientes para reduzir um aumento adicional de ervas daninhas resistentes a herbicidas.

Resistência a insetos

As toxinas Bt da bactéria Bacillus thuringiensis têm sido usadas como preparações por décadas na proteção biológica de plantas ou no combate a mosquitos . Análises moleculares mostraram que uma variedade de toxinas Bt diferentes (também conhecidas como proteínas cry) ocorrem, algumas das quais atuam seletivamente contra certas lagartas de borboletas ou besouros . Ao transferir genes bacterianos apropriados para plantas úteis, conseguiu-se que as plantas gerassem venenos contra certas pragas de forma independente. A diversidade de toxinas Bt se reflete em um grande número de safras produtoras de toxinas Bt que são aprovadas para cultivo. Como as pragas às vezes se tornam resistentes a uma toxina Bt específica, diferentes toxinas Bt são frequentemente introduzidas ao mesmo tempo. Se levarmos em consideração os genes de resistência a herbicidas introduzidos adicionalmente, em novembro de 2017 existem 200 eventos para milho e 44 para algodão no banco de dados do ISAAA (Serviço Internacional de Aquisição de Aplicações em Agribiotecnologia) . O milho SmartStax, um desenvolvimento conjunto da Monsanto e da Dow AgroSciences , contém seis toxinas Bt diferentes e dois genes de resistência a herbicidas ( glifosato e glufosinato ). A berinjela Bt tem sido cultivada com sucesso em Bangladesh desde 2014, tornando-se a primeira safra de alimentos geneticamente modificados a ser usada para fins comerciais em um país em desenvolvimento . Em 2018, o uso de agrotóxicos foi drasticamente reduzido e um lucro seis vezes maior.

Nos últimos anos, surgiu uma nova abordagem de engenharia genética para controlar as pragas de insetos. Para isso, um pedaço do gene vital da praga é inserido na planta de forma que um RNA de fita dupla seja criado. Ao comer essa planta, a praga ingere esse RNA e, por meio da interferência do RNA , a função desse gene vital é bloqueada na praga, fazendo com que o inseto morra. Com esse método, a lagarta da raiz do milho ocidental foi combatida com sucesso em testes de laboratório em milho transgênico, entre outras coisas . Em batatas, este método também pode ser usado para controlar com sucesso o besouro da batata do Colorado . O uso de RNA de interferência possibilita o combate a pragas de insetos que não reagem às toxinas Bt ou que se tornaram resistentes com o uso de toxinas Bt. Em junho de 2017, a variedade de milho SmartStax PRO foi aprovada para cultivo nos EUA, que não apenas combate a lagarta da raiz do milho ocidental com várias toxinas Bt , mas também por meio de interferência de RNA .

Uma vez que existe uma interação intensa entre plantas e insetos, intervenções direcionadas de engenharia genética são concebíveis. O Agricultural Research Institute Rothamsted Research mostrou que um gene introduzido no trigo a partir da hortelã - pimenta , que produz a substância odorífera β-fetos , por um lado afasta os pulgões e, por outro, atrai uma vespa parasita parasita que põe ovos nos pulgões. Os testes de campo correspondentes não tiveram sucesso, o que aponta para o valor informativo mais limitado dos testes de laboratório.

Resistência a vírus

Resistência a vírus de plantas de cultura é conseguida principalmente através da expressão transgénica da proteína de revestimento do vírus em questão. Alternativamente, a resistência ao vírus é mediada pela expressão de fragmentos de genes do vírus a serem combatidos, a fim de prevenir a função viral por meio de interferência de RNA . O mamão resistente a vírus foi produzido como a primeira aplicação na década de 1990 , a fim de salvar com sucesso o cultivo de mamão no Havaí, que está ameaçado pelo vírus da mancha anelar do mamão. Em novembro de 2017, além do mamão, foram aprovados para cultivo comercial grãos , ameixas , batatas , abóboras , pimentões e tomates resistentes a vírus .

Resistência a bactérias

Na seleção de safras pelo homem, geralmente são selecionadas propriedades que têm um efeito favorável sobre o sabor e o rendimento, sem levar em conta a perda de genes resistentes às doenças das plantas . A reintrodução subsequente de genes de resistência perdidos em plantações populares por melhoramento clássico consome muito tempo, mas pode ser realizada com relativamente pouco esforço usando métodos de engenharia genética.

A queimadura do fogo é uma doença bacteriana das plantas que pode afetar a macieira e é de notificação obrigatória. Como o antibiótico estreptomicina , cujo uso é controverso, é usado além da poda e limpeza para combater a propagação da doença , variedades de maçã resistentes foram cultivadas (por exemplo , Remo , que é adequado para fazer mosto e suco). Esse cruzamento é muito tedioso, pois é preciso cruzar ao longo de cinco gerações, o que corresponde a 20 a 50 anos, para selecionar propriedades indesejáveis ​​como pequenos frutos sem perder o gene de resistência. Alternativamente, a engenharia genética pode ser usada para introduzir especificamente genes de resistência de formas selvagens em uma maçã cultivada estabelecida. O gene de resistência à queima do fogo foi transferido com sucesso da maçã caranguejo siberiana para a variedade de maçã Gala . Como esta maçã Gala geneticamente modificada e resistente à ferrugem não contém nenhum DNA estranho, ela é classificada como cisgênica . Em 2016, o instituto de pesquisa Agroscope na Suíça recebeu uma licença do Federal Office for the Environment ( FOEN ) para testar as propriedades desta maçã cisgênica em testes de campo até 2021.

Resistência a fungos

Requeima e requeima dos tubérculos

Algae- como fungos , como o gênero Phytophthora infestans estão entre as pragas de plantas que causam os maiores danos a colheitas , por exemplo através de requeima em tomates e batatas . Com os métodos de criação convencionais, consegue-se uma certa resistência ao cruzar as raças selvagens mexicanas, mas propriedades indesejáveis ​​também são transferidas, as quais precisam ser eliminadas novamente em processos demorados. Alternativamente, fungicidas químicos são aplicados - até dezesseis vezes por estação de cultivo - ou sulfatos de cobre , por exemplo, na agricultura orgânica , que, no entanto, levam à severa poluição do solo . Para combater a requeima, genes de resistência foram transferidos da batata selvagem para variedades estabelecidas de batata usando métodos de engenharia genética . Em primeiro lugar, a empresa química BASF produziu a variedade de batata “ Fortuna ”, que contém dois genes de resistência de uma variedade de batata selvagem sul-americana. Após os primeiros testes de campo, em 2012, diante da avaliação crítica do público, a BASF em geral decidiu não desenvolver mais plantas geneticamente modificadas para o mercado europeu. Desde 2009, batatas cisgênicas com vários genes de resistência a Phytophthora foram testadas pela Universidade de Wageningen (Holanda) em vários países europeus. Com base em dez anos de testes de campo, os pesquisadores de Wageningen estimam que o uso dessas batatas cisgênicas pode economizar cerca de 80% dos fungicidas normalmente usados. Desde 2015, 8 diferentes linhagens de batata cisgênica também foram testadas pela Agroscope na Suíça. Em 2016, duas variedades de batata "batata inata de segunda geração" da Simplot que são resistentes a Phythophthora foram aprovadas para cultivo comercial nos EUA.

Crosta de maçã

A sarna da maçã é uma doença fúngica comum em maçãs cultivadas que requer o uso de fungicidas para conter a doença. A fim de reduzir o uso desses fungicidas, alguns dos quais também permitidos na agricultura orgânica , estão sendo feitas tentativas de desenvolver variedades de maçãs resistentes. Como as formas silvestres da maçã são resistentes a essas doenças, foram feitos cruzamentos para obter maçãs resistentes a fungos. Esse esforço é muito tedioso, pois as maçãs têm que ser selecionadas da prole ao longo de várias gerações, que além da resistência também possuem as propriedades desejadas da maçã cultivada. Uma maneira muito mais simples é introduzir os genes de resistência isolados da forma selvagem na variedade de maçã desejada usando métodos de engenharia genética. O gene de resistência contra a sarna da maçã foi introduzido na variedade de maçã Gala . Esta maçã Gala geneticamente modificada mostra uma redução de 80% no crescimento da crosta da maçã. É uma maçã cisgênica porque não contém nenhum DNA estranho, então não há risco de cruzamento . Esta variedade de maçã cisgênica foi testada em testes de campo na Holanda desde 2011.

Doença do panamá das bananas

A doença do Panamá é uma doença devastadora das bananas, causada pelo fungo Fusarium oxysporum f. Sp. cubense é transportado e pela infestação das raízes leva ao murchamento das bananeiras. Nos últimos anos, surgiu uma nova variante desse cogumelo, o TR4, que ameaça a banana Cavendish , considerada a banana mais importante do mundo. Como nenhum controle efetivo ainda foi possível e os esporos sobrevivem no solo por décadas, as bananas não podem mais ser cultivadas em muitas regiões do mundo. Como muitas bananas cultivadas, a banana Cavendish é estéril, por isso não é possível cruzar um gene de resistência . Um grupo de pesquisadores da Queensland University of Technology usou a engenharia genética para introduzir um gene de resistência de uma variedade selvagem de banana na banana Cavendish. Esta banana é resistente à doença do Panamá e tem rendimentos comparáveis ​​à banana Cavendish original. No entanto, não é cisgênico porque também contém DNA estranho. Riscar esse DNA estranho não é possível porque Cavendish é estéril. Como alternativa, bananas resistentes a fungos estão sendo desenvolvidas por meio da edição do genoma para não introduzir DNA estranho.

Oídio

A penetração de um fungo em uma célula vegetal geralmente requer uma interação com certos genes vegetais. A destruição direcionada de tais genes pode, portanto, conferir resistência. Ao desligar especificamente ( nocaute do gene ) os seis alelos MLO (Mildew Resistance Locus) para o oídio em pão de trigo, a resistência a essa doença fúngica poderia ser alcançada. A mutação simultânea com edição do genoma de todos os seis alelos em trigo hexaplóide documenta a eficiência deste novo método. Como as endonucleases utilizadas não estão mais presentes no trigo resistente, este trigo geneticamente modificado não é classificado como organismo geneticamente modificado nos EUA , enquanto uma avaliação final ainda não foi realizada na UE.

Tolerância à seca

Culturas tolerantes à seca devem evitar quebras de safra no caso de abastecimento insuficiente de água devido às mudanças climáticas ou no caso de períodos de seca singulares. Outras metas são a redução do consumo de água na agricultura e a expansão das áreas de cultivo para regiões com climas desfavoráveis.

Em alguns países, milho, soja e cana-de-açúcar tolerantes à seca produzidos por meio de engenharia genética foram aprovados para cultivo comercial em 2017 . Quando o milho tolerante à seca , que conforme DroughtGard da Monsanto comercializa desde 2011, um gene bacteriano, um aumento de receita de 6% foi alcançado pela inserção em testes de campo. Nos EUA, 1.173 milhões de hectares de milho tolerante à seca foram cultivados em 2016. A soja tolerante à seca contém um gene do fator de transcrição do girassol e resulta em um aumento de 10% no rendimento. A cana-de-açúcar tolerante à seca contém um gene bacteriano que produz glicina betaína e, portanto, confere tolerância à seca . Essas duas plantas tolerantes à seca ainda não foram cultivadas para fins comerciais.

Variedades tolerantes à seca também estão sendo desenvolvidas para colza , arroz , trigo e tomate usando vários métodos de engenharia genética, e variedades individuais têm mostrado resultados positivos em testes de campo. Como a tolerância à seca é controlada por muitos genes, o cruzamento clássico é uma alternativa viável.

Tolerância de sal e alumínio

A produtividade agrícola é severamente prejudicada em solos salinos . Mais de 60 milhões de hectares de terras aráveis ​​em todo o mundo são afetados pela salinização do solo. No caso de colza , foi possível mostrar que os indivíduos que expressam uma proteína de transporte de iões (AtNHX1) derivada a partir do campo agrião ainda pode crescer a uma concentração de cloreto de sódio de 200 milimoles / l. O crescimento da colza comum é severamente afetado nessa concentração, assim como a maioria das outras culturas arvenses. Quanto mais o transportador é expresso nas plantas de colza, maior é sua tolerância ao sal . Fenotipicamente, as plantas de colza transgênica que crescem em altas concentrações de sal dificilmente diferem do tipo selvagem. Como resultado, muitos outros genes foram introduzidos em uma ampla variedade de plantas úteis, o que leva ao aumento da tolerância ao sal. Essas plantas transgênicas tolerantes ao sal são interessantes na medida em que mostram que a transferência direcionada de uma única nova característica pode melhorar significativamente a tolerância ao sal de uma cultura sem qualquer prejuízo perceptível de outras propriedades. Uma vez que isso é relativamente fácil de fazer com a engenharia genética, as plantas transgênicas tolerantes ao sal também fornecem exemplos convincentes do potencial de desenvolvimento do moderno melhoramento de plantas que inclui a engenharia genética.

Sob condições ácidas, íons trivalentes de alumínio (Al ³⁺ ) são liberados de silicatos de alumínio no solo , que são altamente tóxicos para muitas plantas. Como os solos aráveis ​​ácidos constituem de 30 a 40 por cento da área de terra arável da terra, isso representa um sério comprometimento do cultivo de muitas plantas cultivadas. Em Arabidopsis , cevada e algumas outras plantas, a tolerância ao alumínio pode ser melhorada por superexpressão de certas enzimas que ligam o chumbo Al ³⁺ . No entanto, esses desenvolvimentos ainda estão longe de estar prontos para uso.

Melhor absorção de nutrientes

Um objetivo de pesquisa em engenharia genética é uma maior eficiência do uso de nitrogênio pelas plantas. Isso reduziria as perdas de nutrientes associadas aos efeitos ambientais negativos e reduziria os custos econômicos para o agricultor. Os esforços de pesquisa para melhorar a eficiência do uso do nitrogênio estão em andamento para milho, trigo, cevada, arroz, colza, beterraba sacarina e cana-de-açúcar em várias empresas e instituições públicas.

Crescimento mais rápido

Até o momento, a engenharia genética de plantações com maior rendimento não teve muito sucesso porque os processos envolvidos são complexos e controlados por muitos genes. Apenas uma árvore de eucalipto geneticamente modificada está aprovada para uso como madeira no Brasil. Esse eucalipto contém um gene do agrião , que garante um crescimento mais rápido. O eucalipto modificado dessa forma produz 20% mais madeira do que as árvores convencionais e pode ser colhido depois de cinco em vez de sete anos.

Propriedades que dizem respeito ao marketing

A engenharia genética verde tem o potencial de modificar as plantações para que tenham propriedades benéficas para o consumidor. O foco aqui é o enriquecimento do conteúdo nutricional dos alimentos ( biofortificação ). Uma abordagem importante também é a remoção de alérgenos e a desintoxicação da cultura . A longo prazo, o desenvolvimento de plantas farmacêuticas também terá grande importância.

Um dos primeiros alimentos GM com uma qualidade de produto modificada foi o tomate Flavr-Savr na década de 1990 , no qual um gene para a produção da enzima de amadurecimento poligalacturonase foi bloqueado e a fruta pôde, portanto, ser mantida por mais tempo. Devido à qualidade de cultivo inadequada (baixos rendimentos e resiliência), a comercialização foi interrompida após alguns anos.

Outro exemplo de alteração de ingredientes é a batata Amflora destinada à produção de amido .

Biodisponibilidade de fosfato e ferro

O conteúdo de fósforo dos grãos e sementes oleaginosas, que é suficiente para a nutrição humana e animal, é amplamente ligado ao fitato . O fitato é o ânion do ácido fítico , a partir do qual o fosfato é liberado no estômago de bovinos e outros ruminantes com fitase bacteriana. O gado não ruminante excreta fitato ingerido com a comida não digerida. É por isso que o esterco de porco e outros animais domésticos são ricos em fosfato, que é considerado a principal fonte de poluição por fosfato e eutrofização da água da agricultura. A fim de melhorar a absorção de fósforo em porcos e aves, a ração animal é freqüentemente suplementada com fosfato, que vem da farinha de rocha, ou pela adição de fitase, uma enzima que quebra o fitato de microorganismos. Uma vez que a adição de fitase é cara, são feitas tentativas para criar plantas cujas sementes tenham o menor teor de fitato possível. No campo da engenharia genética verde, duas abordagens em particular são atualmente reconhecíveis: a expressão de genes de fitase recombinados nos cotilédones do embrião e a desativação de genes que são necessários para a síntese ou armazenamento do fitato.

Ao introduzir o gene da fitase do bolor negro ( Aspergillus niger ), um aumento de 50 vezes no conteúdo de fitase pode ser alcançado na ração de milho, de modo que a fitase como aditivo alimentar em porcos e aves é desnecessária. Este milho transgênico foi aprovado para cultivo comercial na China de 2009 a 2014. Além desse milho, uma colza transgênica com atividade fitase aumentada também é aprovada nos EUA . Um aumento da atividade da fitase também pode ser alcançado na cevada por meio da cisgênese . A inserção de uma cópia adicional do gene da fitase da cevada resulta em um aumento de 3 vezes na atividade da fitase, que corresponde à atividade normalmente obtida pela adição de fitase microbiana para melhorar a absorção de fósforo. Na Dinamarca, esta cevada cisgênica será testada em testes de campo de 2012 a 2016.

Alternativamente, a concentração de fitato endógeno em uma cultura pode ser reduzida pela inativação do gene IPK1, que é responsável pela síntese de fitato, por meio da edição do genoma . O milho editado pelo genoma correspondente não é classificado como um organismo geneticamente modificado nos EUA .

Uma parte substancial do fosfato está ligada ao fitato no solo e, portanto, não pode ser usada pelas plantas. A fim de aumentar a disponibilidade de fosfato, por exemplo para plantas de colza, a fitase transgênica foi expressa nas raízes, que é secretada. Além da melhor absorção do fosfato do fitato do solo, também foi observada uma maior atividade da fitase nas sementes nessa colza transgênica, o que também leva a uma melhor liberação de fosfato quando essas sementes são alimentadas.

Como o fitato se liga ao ferro e, portanto, bloqueia sua absorção no intestino, uma redução do fitato pela fitase pode combater a deficiência de ferro . Consequentemente, a expressão simultânea de fitase e ferritina ligante de ferro em milho para ração transgênica leva a um aumento da disponibilidade de ferro e pode, assim, prevenir a deficiência de ferro.

Como o arroz, um alimento básico importante em muitos países, não contém ferro suficiente, variedades de arroz transgênico com até sete vezes o teor de ferro foram criadas pela introdução de genes que influenciam o metabolismo do ferro. Em 2017, nenhuma dessas variedades de arroz foi cultivada comercialmente.

Qualidade e conteúdo de proteína

Como os cereais contêm relativamente pouca lisina , um aminoácido essencial para a nutrição humana e animal , são feitas tentativas usando métodos de engenharia genética para aumentar o conteúdo de lisina. Na variedade de milho transgênico LY038 (nome comercial Mavera ^™ ), o conteúdo de lisina livre é aumentado pela introdução de um gene de uma bactéria ( Corynebacterium glutamicum ). Mavera ^TM foi aprovado para cultivo comercial como ração animal nos EUA desde 2006, mas dificilmente se estabeleceu no mercado. Em uma abordagem experimental, um gene específico do pólen de uma batata selvagem, que codifica uma proteína com um conteúdo particularmente alto de lisina, foi introduzido no milho. Neste milho transgênico, o conteúdo de proteína é aumentado em 12 a 39% e o conteúdo de lisina em 16 a 55%.

Em 2000, pesquisadores indianos do Central Potato Research Institute conseguiram aumentar o teor de proteína de uma batata em 60% , transferindo um gene do amaranto . A propriedade já foi transferida para sete variedades de batata, que foram testadas ao longo de vários anos. Algumas variedades dobraram seu conteúdo de proteína por meio da modificação genética e aumentaram o conteúdo de vários aminoácidos essenciais ; o rendimento também foi 15 a 25% superior ao das variedades inalteradas.

Melhorando a qualidade dos óleos

Aumento do teor de vitamina E

Vitamina E (tocoferol) é um termo coletivo para um grupo de oito substâncias lipossolúveis, das quais α-tocoferol tem a maior atividade biológica. Fornecedores importantes de vitamina E para humanos são óleos de germe e óleos comestíveis prensados ​​a frio , bem como leite, ovos, mas também alguns tipos de vegetais. Muitos estudos médicos indicam que o α-tocoferol pode prevenir doenças cardiovasculares , reações inflamatórias e câncer ou ter um efeito benéfico no curso dessas doenças. No entanto, a ingestão diária de quantidades terapeuticamente eficazes de vitamina E é difícil sem consumir grandes quantidades de alimentos fortificados com a vitamina. Há alguns anos, tentativas têm sido feitas para otimizar a síntese de tocoferol em plantas e criar plantas com alto teor de α-tocoferol. As culturas oleaginosas como a colza e a soja são particularmente adequadas , pois são as fontes mais importantes de vitamina E. Uma vez que o α-tocoferol forma o produto final da síntese do tocoferol e os outros tocoferóis são produtos intermediários da síntese do α-tocoferol, a superexpressão de enzimas que catalisam as etapas intermediárias da síntese do tocoferol pode reduzir o β-, γ- biologicamente menos eficaz e δ-tocoferóis em α-tocoferol para conversão. Tentativas anteriores de otimizar a síntese de α-tocoferol baseiam-se neste princípio. Por exemplo, a superexpressão do gene γ-tocoferol metiltransferase de Perilla frutescens , uma planta oleaginosa nativa do Leste Asiático, leva a plantas de soja cujas sementes têm dez vezes o conteúdo de α-tocoferol e 15 vezes o conteúdo de β-tocoferol em comparação com o tipo selvagem, o que corresponde a um aumento de aproximadamente cinco vezes na atividade da vitamina E. Nenhuma das plantas transgênicas anteriores com conteúdo aumentado de vitamina E foi aprovada para cultivo comercial.

Maior resistência ao calor

Diversas empresas desenvolveram soja transgênica cujas propriedades gordurosas são consideradas benéficas para a saúde. Assim, o óleo da soja transgênica Plenish ^TM , da Pioneer Hi-Bred por RNA interferência é um gene do metabolismo dos ácidos graxos que foi inibido menos ácido linoléico e ácido linolênico , mas mais ácido oleico . Isso leva a uma vida útil mais longa e aumenta a resistência do óleo ao calor, o que reduz a proporção de ácidos graxos trans classificados como não saudáveis ​​ao fritar ou fritar . Uma soja comparável é o Vistive Gold ^TM da Monsanto . Ambas as variedades de soja estão aprovadas para cultivo, mas até agora sem interesse comercial.

Maior teor de ácidos graxos essenciais

Os ácidos graxos essenciais , como o ácido araquidônico , o ácido eicosapentaenóico e o ácido docosahexaenóico, não podem ser sintetizados pelo corpo humano e, portanto, devem ser ingeridos com os alimentos. Um suprimento adequado de ácidos graxos essenciais é um pré-requisito importante para a prevenção de distúrbios permanentes do desenvolvimento pré e neonatal, pois só então os tecidos cerebrais, os sistemas nervoso e vascular, ricos em membranas moleculares, podem se desenvolver normalmente. Ácidos graxos poliinsaturados com mais de 19 átomos de carbono são encontrados principalmente em gorduras animais, especialmente em peixes. A produção de ácidos graxos essenciais em plantas forneceria à indústria alimentícia uma fonte nova e barata desses componentes nutricionais importantes do ponto de vista nutricional. Por meio de mudanças direcionadas no metabolismo em plantas oleaginosas transgênicas, como soja , colza , mostarda marrom e camelina , um grande número de ácidos graxos essenciais poderia ser produzido nas plantas. Em um trabalho pioneiro, a mostarda marrom ( Brassica juncea ), uma oleaginosa asiática intimamente relacionada à colza, foi geneticamente modificada para que o ácido linoléico e o ácido γ-linolênico fossem convertidos em ácido araquidônico e ácido eicosapentaenóico em três etapas consecutivas. As linhas transgênicas individuais contêm até 25% de ácido araquidônico, 15% de ácido eicosapentaenóico e 0,2% de ácido docosahexaenóico no óleo da semente. Essas plantas carregam de três a nove genes de enzimas envolvidos na biossíntese de ácidos graxos de cadeia longa, que vêm de diferentes organismos. Eles foram transferidos em blocos em uma única etapa de transformação. Isso significa uma redução significativa no esforço necessário para a transformação. Mesmo que os rendimentos em alguns casos ainda sejam baixos, esses experimentos mostram que é, em princípio, possível reconstruir o metabolismo dos lipídios da planta de tal forma que os ácidos graxos essenciais possam ser produzidos economicamente em plantas oleaginosas.

Enriquecimento com vitaminas

As vitaminas são absolutamente necessárias para as funções vitais, mas não são produzidas pelo organismo e, portanto, devem ser ingeridas por meio dos alimentos. No caso da alimentação unilateral, o teor de vitaminas é insuficiente em muitas plantas, de modo que faltam vitaminas. É por isso que o conteúdo de vitaminas em muitas safras foi aumentado usando métodos de engenharia genética. O exemplo mais conhecido é o arroz transgênico da variedade Golden Rice , em que um teor aumentado de β-caroteno , um precursor da vitamina A , está presente devido à introdução de três genes da síntese de carotenóides . A possibilidade de usar a engenharia genética para modificar um alimento básico de forma que a deficiência de vitamina A pudesse ser combatida em todo o mundo gerou uma discussão acalorada em 2000 que continua (Golden Rice). Usando métodos apropriados de engenharia genética, um aumento de β-carotenos também foi alcançado em milho, batata, cenoura, colza, tomate e kumquats .

O ácido fólico (vitamina B9), que deve ser ingerido com os alimentos, está em uma concentração muito baixa em alimentos básicos como o arroz. A deficiência de ácido fólico leva à redução da produção de glóbulos vermelhos ( anemia macrocítica hipercrômica ) e pode levar a um defeito do tubo neural no embrião durante a gravidez . Uma vez que o conteúdo de ácido fólico só pode ser aumentado por um fator de dois com os métodos de reprodução tradicionais, a introdução de genes que são importantes para a síntese de ácido fólico resultou na produção de plantas transgênicas que contêm significativamente mais ácido fólico. Um aumento de 25 vezes foi alcançado para os tomates e um aumento de 100 vezes para o arroz.

O conteúdo da atividade da vitamina E pode ser aumentado por um fator de 5 , melhorando a qualidade dos óleos na soja transgênica.

Em 2015, nenhuma planta transgênica com altos níveis de vitaminas foi aprovada para cultivo comercial em todo o mundo.

Batatas que não descolorem e produzem menos acrilamida

O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos ( USDA ) aprovou a batata inata geneticamente modificada do agronegócio JR Simplot Company para cultivo comercial em novembro de 2014 , e a Food and Drug Administration (FDA) liberou essas batatas para consumo em março de 2015. Essa batata inata dificilmente apresenta manchas quando machucada e não apresenta descoloração após o descascamento, pois a polifenol oxidase , responsável por essas reações, é reduzida pela técnica de RNA de interferência. Uma segunda propriedade da batata inata é um teor 70% menor de acrilamida , que é produzida quando as batatas são fritas. Isso foi conseguido pela interferência do RNA com a asparagina sintetase nos tubérculos, de modo que há menos asparagina que pode ser convertida em acrilamida quando aquecida ( reação de Maillard ). O conteúdo reduzido de acrilamida é uma vantagem, pois a acrilamida é mutagênica e carcinogênica em ratos e camundongos. Como a batata inata foi produzida por meio de intragênese , ela contém apenas DNA de batatas, de modo que o cruzamento de DNA estranho com outras batatas é impossível.

Maçãs que não douram

A empresa canadense de biotecnologia "Okanagan Specialty Fruits Inc." desenvolveu macieiras geneticamente modificadas, cujos frutos não ficam marrons após serem cortados ("Maçãs do Ártico"). Isso se baseia no fato de que as polifenoloxidases , responsáveis ​​pelo escurecimento após o contato com o oxigênio atmosférico, são inibidas pela interferência do RNA . Eles foram aprovados para cultivo nos EUA e Canadá no início de 2015. Em 2016, foram plantadas 70.000 macieiras transgênicas e estão previstas 300.000 e 500.000 para 2017 e 2018, portanto, espera-se uma colheita de até 15.000 toneladas.

Remoção de lignina

A lignina é o principal componente das plantas lenhosas e se liga à celulose . Uma vez que a lignina interfere na produção de celulose e de biocombustíveis a partir da madeira e, portanto, deve ser removida por processos complexos, são feitas tentativas para reduzir a quantidade de lignina em safras correspondentes, como choupo ou cana- de -açúcar , tentando inibir as enzimas de síntese de lignina. Aqui, o genoma edita o método de escolha, porque permite a inativação direcionada de genes. A dificuldade é encontrar essas enzimas, cuja eliminação não afeta muito o crescimento da plantação. No choupo, desligar a 4-cumarato-CoA ligase ( 4CL ) com o método CRISPR / Cas parece ser uma opção viável, pois leva a uma redução de 23% no teor de lignina. Para reduzir o conteúdo de lignina na cana-de-açúcar, 107 genes de uma família de genes importantes para a síntese de lignina foram simultaneamente inativados pelo processo TALEN . Essa cana-de-açúcar editada pelo genoma é benéfica para a produção de bioetanol . Normalmente, um resíduo fibroso, o bagaço , permanece após a extração do açúcar da cana-de-açúcar , que consiste principalmente de celulose e lignina. Após a degradação bioquímica da celulose, esse resíduo pode ser convertido em bioetanol ( celulose-etanol ) por fermentação . Como a lignina interfere nesse processo e precisa ser removida com grande custo, a cana-de-açúcar editada pelo genoma, que contém 20% menos lignina com o mesmo crescimento, é de interesse. Permite aumentar a eficiência da sacarificação em até 44%.

Remoção de alérgenos

Uma parte significativa da população é alérgica a determinados alimentos. Os alérgenos da soja são particularmente problemáticos, pois o uso de produtos de soja devido ao alto valor nutricional das proteínas de soja encontradas na produção de alimentos cada vez mais difundido. Como resultado, está se tornando cada vez mais difícil para quem sofre de alergia à soja obter produtos alimentícios sem soja. As alergias à soja também são encontradas em porcos e bezerros. Os alérgenos alimentares são quase sempre proteínas que ocorrem naturalmente. Uma das proteínas alergênicas da semente da soja é chamada Gly m Band 30 K. Ela constitui cerca de um por cento da proteína total da semente. Mais de 65% das pessoas que sofrem de alergia à soja reagem a essa proteína. É possível desligar o gene dessa proteína por meio da interferência de RNA e, assim, desenvolver linhagens transgênicas de soja que não contêm mais esse alérgeno. A eliminação de alérgenos por meio de interferência de RNA também é possível com maçãs , tomates , amendoim e arroz . A expressão do alérgeno proteico mais importante do azevém ( Lolium spec. ), Uma das gramíneas de pasto mais comuns com pólen altamente alergênico, também pode ser suprimida com interferência de RNA sem prejudicar a vitalidade ou utilidade da planta. É de se esperar que a interferência de RNA seja substituída pela edição do genoma para desligar uma proteína alergênica, de modo que a planta modificada não possa ser distinguida de uma mutação natural . Como não há DNA estranho nesses produtos, a aceitação do consumidor aumenta.

Em contraste com o desligamento de um alérgeno, nenhum caso foi relatado em que uma planta biotecnológica teria formado um alérgeno que não estava presente em seu precursor convencional.

Desintoxicação de colheitas

Na colheita de um campo de algodão, cerca de 1,6 kg de sementes são produzidos para cada quilo de fibra. Em termos de tonelagem, o algodão é a cultura oleaginosa mais importante depois da soja. As sementes contêm aproximadamente 21% de óleo e 23% de proteína de qualidade relativamente alta, que, no entanto, só pode ser usada em uma extensão limitada como alimento ou ração animal devido ao seu conteúdo de gossipol e outros terpenóides . O gossipol danifica o coração e o fígado. Teoricamente, 44 megatons (Mt) de semente de algodão, colhidos anualmente em todo o mundo e contendo 9 Mt de proteína, poderiam atender às necessidades anuais de proteína (50 g por dia) de 500 milhões de pessoas. A semente de algodão é prensada para produzir óleo ; o bolo de prensagem contendo Gossipol é descartado como tóxico. Este bolo de prensagem de sementes sem gossipol seria fácil de usar como ração ou alimento. As primeiras tentativas na década de 1970 para remover o Gossipol de todo o algodoeiro resultaram em grandes perdas de produtividade porque o Gossipol é uma proteção importante contra a alimentação. Usando a interferência de RNA , a síntese de gossipol foi especificamente interrompida nas sementes, fechando uma das primeiras etapas bioquímicas da via de síntese de gossilpol, de modo que o gossipol na semente de algodão seja reduzido. Está bem abaixo do limite de 600 ppm (partes por milhão), que a Organização Mundial da Saúde (OMS) considera inofensivo para sementes de algodão destinadas ao uso alimentar. Nos outros órgãos da planta, o Gossipol está presente em quantidades suficientes; por isso ainda está protegido contra patógenos .

Além do algodão, existem várias outras culturas cujo valor como alimento é muito reduzido pelo conteúdo de compostos tóxicos. A desintoxicação genética dessas plantações não só melhoraria a segurança alimentar, mas também abasteceria a crescente população mundial sem aumentar a produtividade ou as áreas de cultivo.

Os tubérculos da mandioca ( mandioca ) contêm glicosídeos cianogênicos venenosos (que desenvolvem cianeto de hidrogênio ) , principalmente linamarina . Com a introdução de um transgene, o metabolismo na raiz pode ser alterado para que contenha 80% menos linamarina do que antes. O conteúdo de proteína também foi aumentado por um fator de 3; isso melhora o valor nutricional da mandioca transgênica.

As sementes da ervilha ( Lathyrus sativus ), um vegetal tropical / subtropical, contêm uma neurotoxina natural, o ácido oxalildiaminopropiônico . O consumo constante de sua farinha causa um distúrbio crônico do sistema nervoso conhecido como latirismo nos pobres em muitos países da Ásia e partes da África . Como o ácido oxalildiaminopropiônico é produzido por meio de oxalatos , um gene que codifica a oxalato descarboxilase foi inserido na semente da ervilha. Esta ervilha transgênica contém mais de 70% menos oxalatos e, portanto, também ácido oxalildiaminopropiônico. Ela cresce como a planta original; Em 2016, ainda faltavam testes de campo significativos. Uma vez que a oxalato descarboxilase vem de um cogumelo comestível, o pé de veludo comum , nenhum risco direto à saúde é esperado quando for consumido.

Substâncias farmacêuticas e medicamente importantes

Para aplicações farmacêuticas e médicas, a produção de proteínas e outras substâncias em plantas (ver plantas farmacêuticas ) pode ser vantajosa em relação a animais, uma vez que a produção é relativamente barata e o risco de contaminação por patógenos é muito menor. Em contraste com a produção em bactérias, modificações das proteínas, como glicosilação em plantas, são possíveis, embora possam não corresponder às modificações animais. Parte da produção também ocorre em culturas de células vegetais. Um exemplo disso é a enzima humana glucocerebrosidase , produzida em culturas de células de cenoura e usada como medicamento ( taliglucerase alfa ) no tratamento da doença de Gaucher . Nesse ínterim, mais de dez empresas produzem proteínas comercialmente recombinantes em plantas transgênicas que são usadas para pesquisas biológicas celulares ou testadas como produtos farmacêuticos em estudos clínicos.

Também há sucessos iniciais na criação de milho transgênico e outras plantas cultivadas que produzem antígenos com os quais, quando usados ​​por via oral, é possível uma vacinação ativa contra doenças infecciosas perigosas, que desencadeia a formação de anticorpos do próprio corpo. Assim, um milho transgênico foi produzido compreendendo um antígeno produzido contra o TGEV ( English Transmissible gastroenteritis coronavirus ). Depois de alimentar os porcos com esse milho transgênico, os animais ficam imunes ao vírus, de modo que nenhuma doença diarreica ocorre. Atualmente não está claro se essas vacinas comestíveis, que são produzidas em plantas transgênicas, também podem ser desenvolvidas para humanos.

Outra aplicação promissora é a produção de anticorpos monoclonais em plantas transgênicas. O anticorpo produzido desta forma, que também é referido como um plantibody , pode ser usado para uma variedade de detecção imunoquímica ou como um anticorpo inibidor de infecção (neutralizante). Um anticorpo formado no tabaco contra um antígeno de superfície do Streptococcus mutans , a principal causa da cárie dentária , provou ser eficaz quando aplicado localmente e pode prevenir eficazmente a bactéria de repovoar a superfície do dente. Em 2011, num estudo clínico (Fase I), a tolerabilidade de uma VIH - anticorpo neutralizante produzido em plantas de tabaco foi demonstrado quando foi administrado à vagina. Também interessante é o ZMapp , uma mistura de três anticorpos neutralizantes contra o vírus Ebola que foram produzidos em plantas de tabaco e usados ​​durante a epidemia de febre Ebola de 2014 .

Dados de mercado

O uso mundial da engenharia genética verde por 18 milhões de agricultores resultou em um rendimento adicional de US $ 15,4 bilhões em 2015 por meio de melhores safras e economia de custos. Isso corresponde a um aumento de 5,2%. Se você olhar para os 20 anos em que as safras GM foram plantadas (1996 a 2015), o resultado é um superávit de US $ 168 bilhões. Isso reflete principalmente o fato de que, no período de 1996 a 2015, as variedades de engenharia genética levaram a um aumento na produção global de 180 milhões de toneladas de soja, 358 milhões de toneladas de milho, 25 milhões de toneladas de fibra de algodão e 11 milhões de toneladas de colza. A maior parte da receita adicional foi gerada nos EUA (US $ 72 bilhões), América do Sul (US $ 39 bilhões) e fibras de algodão na China e na Índia (US $ 38 bilhões). Em 2015, 48,7% do rendimento adicional foi acumulado nos países em desenvolvimento, principalmente devido ao cultivo de algodão resistente a insetos e soja tolerante a herbicida. Uma avaliação abrangente dos benefícios econômicos das culturas GM pelas Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina sugere que o aumento do rendimento financeiro é a norma para grandes fazendas que cultivam algodão, soja, milho e canola, mas isso é no caso de empresas menores, outras condições estruturais, como empréstimos, têm uma influência significativa.

Produtores de sementes

Em 2016, Monsanto , DuPont , Syngenta , Limagrain , Dow Chemical , KWS Saat e Bayer AG foram os únicos com US $ 10, 6,7, 2,6, 1,8, 1,6, 1,5 e 1,5 bilhões, respectivamente, os fabricantes de sementes mais vendidos. A proporção de sementes geneticamente modificadas foi de 33%. Em 2017, por meio de fusões, algumas das quais ainda não concluídas, esses líderes de mercado deram origem a três grandes corporações (Bayer + Monsanto, Dow + Dupont, ChemChina + Syngenta) cuja supremacia é avaliada criticamente porque não só atrasa a inovação, mas também monopólios econômicos condicionais.

Cultivo

Em 2016, as safras GM foram cultivadas em 185,1 milhões de hectares em todo o mundo. Isso corresponde a 12,3% da terra arável que pode ser usada em todo o mundo (de acordo com a definição da FAO 1,5 bilhão de hectares), ou cerca de 10 vezes a área agrícola total da Alemanha (18,4 milhões de hectares). O cultivo ocorreu em 26 países em 2016, incluindo 19 países em desenvolvimento. Na UE , apenas na Espanha , Portugal , Eslováquia e República Tcheca, pequenas quantidades de milho resistente a insetos foram cultivadas em 0,14 milhões de hectares.

Os dez países com a maior área cultivada (área OGM 2016, parcela da terra arável total em 2015)

classificação	país	Área (10 6 ha)	proporção de	plantas
1	Estados Unidos	72,9	48%	Milho , soja , algodão , colza , beterraba sacarina , alfafa , mamão , maçã , batata
2	Brasil	49,1	61%	Soja, milho, algodão
3	Argentina	23,8	61%	Soja, milho, algodão
4º	Canadá	11,6	27%	Colza, soja, milho, beterraba sacarina, alfafa, maçãs, batatas
5	Índia	10,8	7%	algodão
6º	Paraguai	3,6	75%	Soja, milho, algodão
7º	Paquistão	2,9	10%	algodão
8º	China	2,8	2%	Algodão, mamão, choupo ,
9	África do Sul	2,7	22%	Milho, soja, algodão
10	Uruguai	1,3	54%	Soja, milho

Regulação: autorização, rotulagem e coexistência

Regulamentações existentes

Não existe um procedimento padronizado globalmente para a aprovação de plantas GM para cultivo ou para uso como alimento ou ração. Cada país tem suas próprias leis sobre isso. Alguns países regulamentam os cultivos GM com base na legislação existente, enquanto outros criam novas leis que se aplicam especificamente aos cultivos GM. Uma abordagem é o princípio da precaução seguido na UE . Devido ao processo de fabricação, os alimentos com conteúdo GM são tratados como novos alimentos ( baseados no processo ). Um novo produto GM, independentemente de sua composição, é inicialmente considerado arriscado até que os testes adequados sejam realizados para garantir sua segurança. A rotulagem de alimentos com componentes GM é obrigatória fora dos limites de mistura especificados. Em contraste, as regras nos EUA baseiam-se principalmente no princípio da Equivalência Substancial . Alimentos com componente GM são tratados como alimentos sem componente GM se o produto final tiver a mesma composição ( com base no produto ). A rotulagem é voluntária.

eu

Os requisitos relevantes para uma licença na UE são a Diretiva de Liberação (aprovação para cultivo) e o Regulamento (CE) Nº 1829/2003 (aprovação como alimento para consumo humano e animal). Para aprovação, primeiro é apresentado um pedido às autoridades nacionais competentes, o qual deve conter, entre outras coisas, informações sobre os estudos realizados que demonstrem que não são esperados efeitos adversos nos seres humanos, nos animais e no ambiente, e um análise de que o alimento GM não difere significativamente dos produtos convencionais comparáveis. Para poder identificar os possíveis efeitos ambientais do cultivo de BPF (de acordo com 2001/18 / EG), um plano de monitoramento personalizado deve ser elaborado para cada aplicação. O monitoramento deve ser realizado de forma padronizada, a fim de garantir reprodutibilidade e comparabilidade dos dados. Esses procedimentos padronizados foram publicados em uma série separada de diretrizes VDI sobre monitoramento de BPF, financiados pela Agência Federal para a Conservação da Natureza (BfN) com fundos do Ministério Federal do Meio Ambiente. As descrições do método, que são divididas em 13 fichas de orientação, variam de métodos de monitoramento e detecção de pólen para ácidos nucléicos geneticamente modificados e proteínas Bt inseticidas até o registro padronizado de espécies indicadoras importantes, como anfíbios, abelhas selvagens e borboletas. O pedido é encaminhado para a Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (EFSA) após ter sido verificado pela autoridade nacional . A EFSA examina o pedido, complementa-o com sugestões para procedimentos de rotulagem, monitorização e verificação e emite um parecer no prazo de seis meses com base na opinião de um painel independente de especialistas ( painel OGM ). O pedido é então encaminhado para a Comissão da UE . A Comissão submete o pedido ao Comité Permanente da Cadeia Alimentar, no qual estão representados todos os Estados-Membros. A comissão pode emitir parecer sobre a candidatura por maioria qualificada. Se o parecer não for emitido ou se se desviar da aplicação, a Comissão encaminha a sua proposta de decisão ao Conselho de Ministros e informa o Parlamento da UE. O Conselho de Ministros tem então 90 dias para decidir sobre a proposta da Comissão por maioria qualificada. Se o Conselho rejeitar a proposta da Comissão, a Comissão preparará uma nova proposta. Caso contrário, a Comissão porá em vigor o ato legislativo que propõe.

Em 2003 foram formuladas as diretrizes para a coexistência de culturas geneticamente modificadas, convencionais e orgânicas ( Portaria 2003/556 / CE de 23 de julho de 2003). Aqui, a parte da UE, que havia declinado até os anos 2000, era para desenvolver, por OGM, regras em toda a UE e regras claras de responsabilidade para a produção e comercialização de produtos, ou porque não permite restrições gerais de uma medida econômica, o conceito de coexistência criado, que em sua afirmação central significa “que os agricultores devem ter uma escolha real entre os sistemas de produção convencionais , orgânicos ou GM de acordo com as regulamentações de rotulagem e pureza ”. Em 2008, o Instituto Europeu para a Convivência (no Instituto de Estudos Prospectivos do CCI , IPTS-CCI para curto, em Sevilha) foi criado para melhorar ainda mais a eficácia das medidas técnicas de coexistência.

Os valores limites são introduzidos para delimitar legalmente o uso deliberado da engenharia genética de uma mistura acidental e tecnicamente não mais influenciável. Na UE, esse valor é de 0,9% para rações e alimentos, incluindo alimentos orgânicos . No entanto, este valor só se aplica se o fabricante em questão puder provar que as adições são entradas acidentais de OGM. Se esse valor for excedido, há uma obrigação de rotular. Os aditivos são geralmente excluídos disso, assim como os produtos de animais de fazenda convencionais que foram alimentados com ração GM. Na Alemanha existe a rotulagem voluntária sem engenharia genética , que tolera misturas até o valor limite da UE, bem como alimentação com plantas forrageiras GM até um determinado momento antes do abate / oviposição.

Existe uma proposta da Comissão Europeia para as sementes. O valor deve ser medido de forma que os produtos colhidos estejam definitivamente abaixo do requisito de rotulagem. Para a colza, 0,3% não deve ser ultrapassado, para a beterraba sacarina, milho e batata 0,5%. Os críticos exigem um valor de 0,1% a partir do qual uma determinação quantitativa é tecnicamente possível. A tolerância zero se aplica a plantas GM não aprovadas na UE, mesmo que sejam permitidas em outros países ou se for um cruzamento de variedades aprovadas. No passado, a Comissão Europeia e alguns Estados-Membros defenderam o aumento do limite de tolerância para 0,1%; no entanto, essas propostas não obtiveram a maioria. As autoridades reagem de forma inconsistente à ligeira mistura de sementes OGM em lotes convencionais.

Os requisitos da UE são considerados os mais elevados do mundo. Além dos requisitos da UE, os estados membros podem determinar outros requisitos. Por exemplo, os regulamentos de distância para campos GM de locais de cultivo de produtos convencionais ou orgânicos variam entre os países da UE. Na Espanha, o país da UE com a maior área de cultivo GM, uma distância de 50 m dos campos convencionais é necessária para o milho. Na Alemanha, há uma distância mínima de 150 m entre os campos de milho GM e convencional e de 300 m entre os campos de milho GM e orgânico. Na Áustria, os agricultores são obrigados a obter a aprovação oficial para todos os campos e todas as espécies de plantas, caso sejam utilizadas sementes transgênicas. Cursos de treinamento especial devem ser concluídos. As regras de responsabilidade aplicam-se estritamente para o cultivador de organismos geneticamente modificados. O Tribunal de Justiça Europeu declarou a tentativa de 2003 da Alta Áustria e, subsequentemente, de outros sete estados federais austríacos de se estabelecerem como zonas livres de OGM sob a Carta de Florença como uma violação da liberdade de escolha para agricultores e consumidores.

A Recomendação 2010 / C 200/01, que revoga a antiga 2003/556 / CE, sugeria, no entanto, que os Estados-Membros também podem impor proibições por razões não científicas no futuro. Várias preocupações foram levantadas contra eles, como possíveis violações do comércio mundial e dos tratados de mercado interno da UE. De acordo com um relatório apresentado em novembro de 2010 pelo serviço jurídico do Conselho Europeu, os planos da Comissão da UE violam os tratados de comércio mundial e os tratados do mercado interno europeu . As possíveis justificações que um país poderia usar para uma proibição nacional do cultivo de acordo com a proposta da Comissão também são problemáticas. As dúvidas científicas sobre a segurança das plantas GM não foram contempladas na proposta, devendo continuar a ser respondidas através de um procedimento de aprovação uniforme e vinculativo para todos os países da UE. Em dezembro de 2014, após várias tentativas fracassadas e, mais recentemente, meses de negociações, a Comissão, o Conselho e o Parlamento chegaram a acordo. De acordo com a decisão, que deve entrar em vigor em abril, os estados membros podem proibir o cultivo de plantas GM aprovadas na UE em seu território. Os motivos exigidos podem ser de natureza socioeconómica ou política, mas não contradizem os resultados dos procedimentos de aprovação à escala da UE que continuam a aplicar-se aos riscos para a saúde e o ambiente.

Outros países

Nos EUA, o USDA , EPA e FDA são responsáveis pela regulamentação das plantas GM . A legislação é baseada no produto , a rotulagem é voluntária e o limite de mistura é de 5%. Em julho de 2016, foi aprovada uma lei segundo a qual o Ministério da Agricultura deve estabelecer regras de rotulagem obrigatórias para alimentos GM em dois anos. A lei também proíbe regras de rotulagem de GM estaduais separadas.

Na Suíça , certas plantas geneticamente modificadas foram aprovadas como rações e alimentos. Seu cultivo, no entanto, foi proibido por uma moratória .

No Canadá , Taiwan , Bangladesh , Filipinas , Argentina e África do Sul , a legislação também é baseada em produtos . No Reino Unido , Austrália , Nova Zelândia , China , Japão , Índia , Brasil , México , Burkina Faso , Egito , Quênia , Zâmbia e Nigéria , a legislação é baseada em processos . A rotulagem é voluntária no Canadá, Filipinas, Argentina e África do Sul; obrigatório no Reino Unido, Austrália, Nova Zelândia, China, Japão, Taiwan, Chile , Brasil e México. O limite de mistura é de 5% no Canadá, Japão, Taiwan e Filipinas. Em outros países com informações disponíveis, é de 1%.

Muitos países em desenvolvimento ainda não criaram uma base legal abrangente para a aprovação e o comércio de plantas transgênicas.

Acordos internacionais

A legislação nacional se move dentro do escopo definido por acordos internacionais que se destinam a promover a harmonização:

• O objetivo da OMC é desmantelar as barreiras comerciais . O Acordo sobre Medidas Sanitárias e Fitossanitárias (SPS) estabelece diretrizes para a segurança alimentar e fitossanitária. O Acordo sobre Barreiras Técnicas ao Comércio (TBT) visa promover o desmantelamento de regulamentações desnecessárias sobre aprovações, testes e normas que dificultam o comércio.
• O Tratado Internacional sobre Recursos Genéticos Vegetais para Alimentos e Agricultura da FAO regulamenta o uso e a troca de recursos genéticos vegetais.
• O Codex Alimentarius da FAO fornece recomendações e diretrizes sobre segurança alimentar. Os procedimentos de arbitragem ( adjudicação ) da OMC recaem no Codex.
• O Protocolo de Cartagena regula o movimento internacional de OGM quando isso tem um impacto potencial sobre a biodiversidade .
• A OCDE se esforça para harmonizar os regulamentos e padrões internacionais.

Diferença entre EUA e UE: razões

Nos EUA o processo de aprovação de um evento transgênico leva em média 15 meses, na UE 40. Existem diferentes explicações científicas para as diferenças entre os EUA e a UE na regulamentação da engenharia genética verde, que vêm sendo discutidas há anos . Alguns presumem que os consumidores da UE teriam uma atitude mais negativa em relação à engenharia genética do que os consumidores dos EUA, que os escândalos alimentares (por exemplo, BSE ou dioxina) na década de 1990 resultaram em maior regulamentação ou que a confiança do consumidor nos reguladores da UE é menor. Outros pesquisadores argumentam que a regulamentação nos EUA é menos rígida porque os agricultores locais poderiam se beneficiar mais com a engenharia genética do que os agricultores da UE. Outra explicação é que a diferença se deve à relativa força das empresas europeias no tradicional mercado de defensivos agrícolas, com o qual competem as plantas transgênicas de primeira geração. Tait e Barker (2011) veem uma explicação adicional para a postura restritiva da UE na considerável influência exercida por organizações não governamentais e representantes do setor de agricultura orgânica que rejeitam a engenharia genética verde. A possibilidade dessa influência foi criado na década de 1980, quando a Europa passou de um top-down governo para um bottom-up governança em que o Estado já não é essencialmente o único fabricante de política, mas sim as interações entre as sociedades Grupos promove. Em meados da década de 1980, foi adotado o princípio da precaução aplicável na Alemanha para a regulamentação de novas tecnologias na Europa. No entanto, cada uma dessas explicações tem pontos fracos; não há consenso científico sobre as causas das diferenças.

Críticas à restrição

Muitos cientistas criticam as severas restrições legais ao desenvolvimento e uso de plantas transgênicas em alguns países. A regulamentação da engenharia genética verde em contraste com outros métodos de melhoramento de plantas é injustificada, uma vez que o produto final de um processo de melhoramento, mas não o método, é decisivo. Essa “regulamentação excessiva” resultaria em custos elevados devido aos benefícios perdidos, especialmente nos países em desenvolvimento. Muitos regulamentos, como regras de coexistência, também não têm base científica. Na Europa em particular, um “sistema repressivo” enfatizaria os possíveis riscos e ignoraria as consequências positivas para a economia, o meio ambiente e a saúde. Uma das principais recomendações de um painel de especialistas convocado pela Pontifícia Academia de Ciências em maio de 2009 é “libertar a engenharia genética verde da regulamentação excessiva e não científica”. Em particular, ela defende uma revisão do Protocolo de Cartagena, que exporta regulamentação de estilo europeu para países em desenvolvimento (o Vaticano declarou que o documento final não deve ser entendido como uma declaração da Pontifícia Academia de Ciências ou do Vaticano). As organizações de consumidores, por outro lado, estão exigindo procedimentos de aprovação e requisitos de rotulagem mais rígidos.

Em março de 2015, a Academia Nacional de Ciências Leopoldina, a Academia Alemã de Ciências e Engenharia - acatech e a União das Academias Alemãs de Ciências e Humanidades recomendaram que a lei a nível nacional e europeu deveria, no futuro, focar principalmente nas propriedades específicas de novos variedades de plantas e não sobre as propriedades específicas de novas variedades de plantas para avaliação de risco interrompem o processo de sua criação. Além disso, as academias se manifestaram contra as proibições de cultivo de OGM, cientificamente infundadas, e recomendaram fortemente estudos de caso individuais baseados na ciência.

No final de junho de 2016, mais de um terço dos vencedores do Prêmio Nobel que vivem ao redor do mundo assinaram a Declaração de Mainau , na qual apelaram aos governos de todo o mundo para rejeitar as campanhas de engenharia anti-genética em geral (e a campanha do Greenpeace contra o ouro arroz em particular) e para dar aos agricultores acesso a sementes geneticamente modificadas.

permitir

Muitas vezes, anos de testes precisam ser realizados antes que novas variedades transgênicas possam ser aprovadas. Estima-se que o custo do licenciamento de uma variedade de milho transgênico em um país gire entre US $ 6 milhões e US $ 15 milhões. Essas somas são pagas pelo requerente. Os altos custos reduzem as taxas de inovação e, principalmente, dificultam a disseminação de plantas transgênicas em países menores e com demanda mais fraca. Os altos custos também contribuem para a concentração da indústria de sementes, uma vez que as empresas menores e instituições públicas de pesquisa muitas vezes não podem arcar com as altas somas.

Além disso, existem custos que resultam da perda de benefício de uma variedade possivelmente segura, mas ainda não aprovada ( erro tipo 2 ). Estima-se que um atraso de dois anos na aprovação de uma variedade de algodão Bt na Índia custará aos agricultores mais de US $ 100 milhões. Um ano de atraso na aprovação de um feijão de vaca resistente a pragas na Nigéria custou ao país 33–46 milhões de dólares americanos e entre 100 e 3.000 vidas humanas em um cálculo modelo.

Segundo um dos desenvolvedores do Golden Rice , Ingo Potrykus , o atraso de mais de dez anos na obtenção da aprovação de sua invenção é responsável pela perda de milhões de vidas. Ele vê a interpretação do princípio da precaução, que descreve como "extremo" em vez de uma regulamentação baseada em evidências científicas, como um "crime contra a humanidade". Estudos científicos estimam que os possíveis efeitos positivos do arroz dourado sejam significativamente menores. Matin Qaim , por exemplo, assume apenas 40.000 vidas que poderiam ser salvas com arroz dourado em todo o mundo a cada ano.

As organizações de consumidores e ambientais, por outro lado, exigem critérios de aprovação mais rígidos, pois existem riscos à saúde e ao meio ambiente inexplicáveis.

Requisito de rotulagem

Como nos Estados Unidos e em outros países os alimentos transgênicos são classificados como inofensivos à saúde se aprovados, argumenta-se que a rotulagem é absurda. Se os consumidores quiserem pagar mais por alimentos sem OGM, os fabricantes de alimentos rotulam voluntariamente. Na UE, por outro lado, existe uma exigência de rotulagem que, em primeiro lugar, é significativamente mais cara e, em segundo lugar, sugere que os alimentos transgênicos representam um risco para a saúde. Esta obrigação justifica-se com o princípio do direito de saber , que, ao contrário do princípio da necessidade de saber, pode ser utilizado para justificar a obrigação de transmitir praticamente qualquer tipo de informação e, por isso, é criticado.

As organizações de defesa do consumidor e do meio ambiente, por outro lado, são favoráveis ​​à rotulagem obrigatória, uma vez que existem riscos para a saúde inexplicáveis ​​e, portanto, o consumidor tem direito à informação. Além disso, existe uma demanda entre os consumidores por alimentos rotulados como livres de OGM. Essa preocupação do consumidor é apoiada pela Association for Food Without Genetic Engineering (VLOG)

coexistência

As diretrizes da UE sobre coexistência (2003/556 / EC) estipulam que as regras de espaçamento devem refletir o estado de conhecimento científico sobre a probabilidade de mistura. Alguns estudiosos criticam que muitos estados membros da UE ignoram isso e que as distâncias mínimas são arbitrárias, excessivas e politicamente motivadas. No Luxemburgo, por exemplo, existe uma distância mínima de 600 m para o milho, enquanto na Holanda é de 25 m. Em Espanha, 50 m são obrigatórios, em Portugal 200 m. Na Letónia, é prescrita uma distância de 4 km (ou 6 km até aos campos biológicos) para a colza. Isso representaria custos significativos para os agricultores que desejam usar sementes transgênicas e limitar desnecessariamente sua liberdade de escolha. Uma meta-análise de estudos de cruzamento em milho concluiu que uma distância de 50 m seria suficiente para garantir o cruzamento abaixo de 0,5%.

Problemas no comércio agrícola

A introdução por vezes rápida da engenharia genética verde em outros países do mundo e a prática de aprovação na Europa, que se baseia no princípio da precaução, deveriam, segundo várias opiniões, levar a problemas cada vez maiores no comércio agrícola. Os EUA, Canadá e Argentina processaram a UE na OMC em 2003 e acertaram na maioria dos pontos em 2005. Desde então, um regulamento foi negociado. Depois que a UE permitiu a importação de colza T45 geneticamente modificada como alimento para consumo humano e animal em março de 2009, o Canadá e a UE encerraram sua disputa em julho de 2009 e concordaram em se reunir duas vezes por ano para novas consultas.

Um relatório do Centro de Pesquisa Conjunta da Comissão da UE teme que os preços dos produtos agrícolas sem a adição das numerosas plantas GM que são cultivadas em outros países aumentem significativamente. Em 2015, espera-se que o número de características GM usadas comercialmente aumente de 30 para 120 em 2009. Um grupo de trabalho de agricultores inovadores se vê cada vez mais em desvantagem em comparação com a concorrência de outros países.

De acordo com o Deutscher Verband Tiernahrung e. V. danos de 3,5 a 5 bilhões de euros, uma vez que as entregas com vestígios de OGM teriam de ser rejeitadas repetidas vezes. A mesma ração animal poderia ser usada em países não europeus e os alimentos de origem animal produzidos com ela teriam, em princípio, acesso irrestrito ao mercado na Europa.

Novos métodos de melhoramento de plantas

Novos métodos de melhoramento de plantas que foram desenvolvidos desde o estabelecimento das primeiras medidas regulatórias para plantas GM representam um desafio regulatório porque o status das plantas que emergem deles muitas vezes não é claro. Uma comparação (2010) entre Argentina, Austrália, UE, Japão, Canadá, África do Sul e os EUA mostra que a legislação, as definições e os regulamentos diferem muito entre os países. As decisões são freqüentemente tomadas com base em diferentes técnicas ou mesmo caso a caso. Além disso, alguns países já concluíram uma legislação clara, enquanto em outros as discussões estão apenas começando. Pode-se presumir que o mesmo método de melhoramento ou muito semelhante será classificado como OGM ou não OGM em diferentes países. Isso já levou a aprovações assíncronas que interromperam o comércio internacional.

Por exemplo, ainda não foi esclarecido na UE como os procedimentos de edição de genoma devem ser regulamentados. Nos EUA, tais plantas estão isentas da regulamentação aplicável aos OGMs, desde que não contenham nenhum material genético estrangeiro. Existem diferentes pontos de vista nos estados membros da UE. Em março de 2015, por exemplo, o BVL classificou uma linha de colza produzida por mutagênese dirigida por oligonucleotídeo (ODM) como não GM. A decisão foi tomada com base em uma declaração da Comissão Central de Biossegurança de 2012.

Impacto socioeconômico

Cross border meta-análises sobre milho Bt, o algodão Bt e soja tolerante a herbicida publicados em 2011 e 2012 mostraram que essas plantas geneticamente modificadas são superiores às plantas convencionais em termos agronómicos e económicos. Essa superioridade é maior nos países em desenvolvimento do que nos industrializados e é particularmente grande para o algodão Bt.

Uma meta-análise publicada em 2014 concluiu que, em média, grandes e significativos benefícios agronômicos e econômicos podem ser demonstrados com o uso de culturas GM. De acordo com os autores, há uma variação particular no que diz respeito às propriedades especificamente alteradas e áreas de cultivo: o rendimento e a redução na quantidade de pesticidas são maiores em plantas resistentes a insetos, enquanto o rendimento e o lucro do produtor são maiores nos países em desenvolvimento. .

Benefício percebido para os consumidores

No âmbito internacional, diversos estudos têm sido realizados sobre a reação dos consumidores aos alimentos produzidos a partir de matérias-primas provenientes de organismos geneticamente modificados. A maioria dos consumidores critica os regulamentos de rotulagem atualmente inadequados do seu ponto de vista. Um estudo de visão geral abrangente chega à conclusão de que um preço 5–110% mais alto é aceito pelos consumidores para produtos idênticos que foram fabricados sem engenharia genética verde. Um estudo publicado recentemente sobre o cultivo em grande escala de milho Bt e estupro HR na Alemanha mostra que rotular alimentos “com GMP” (plantas geneticamente modificadas) por si só leva a uma redução de preço de cerca de 1/3. Em termos de economia de bem-estar, isso é uma perda de utilidade por parte do consumidor. As vantagens econômicas do cultivo de menos de € 100 milhões seriam compensadas pela perda de benefícios de € 360 milhões para pouco menos de € 6 bilhões por ano.

Melhoria de renda

Aumentos de rendimento foram demonstradas para o algodão transgénico , o milho transgénico , colza transgénica e soja transgénicas . Uma revisão da literatura científica sobre os efeitos das plantas transgênicas na renda agrícola, composta por 49 estudos, mostra um efeito positivo em 72% dos resultados, um efeito neutro em 11% e um efeito negativo em 16%. Nos países em desenvolvimento, a proporção de resultados positivos é significativamente maior (aproximadamente 75%) do que nos países industrializados (aproximadamente 65%). Soma-se a isso os ganhos não monetários na forma de economia de trabalho, maior flexibilidade, menor risco e maior segurança, que foram estimados em uma média de $ 12 por hectare para plantas resistentes a herbicidas e $ 10 para plantas resistentes a insetos em os Estados Unidos. Além disso, o cultivo convencional se beneficiou do cultivo de plantas resistentes a insetos em sua vizinhança (ver seção sobre proteção ambiental ).

Estudos que mediram as melhorias de renda por meio de safras GM em fazendas de diferentes tamanhos encontraram vantagens principalmente para famílias com menos posse de terra. Além disso, há uma redução no risco de renda, que é comparativamente mais valioso para os pequenos agricultores do que para as propriedades maiores, que têm mais instrumentos à sua disposição para reduzir o risco.

A FAO espera que as safras transgênicas, como outras tecnologias aprimoradas de sementes no passado, desempenhem um papel importante no aumento da renda rural e na redução da pobreza no futuro.

Um estudo de longo prazo liderado por Matin Qaim mostra, por exemplo, que os pequenos proprietários indianos que cultivam algodão Bt obtêm um lucro 50% maior do que os agricultores que cultivam algodão convencional. Além disso, as "vantagens até tendiam a aumentar ainda mais com o tempo", de modo que "os temores dos críticos de que a engenharia genética resultaria no aumento da exploração dos agricultores por grandes corporações" foram refutados.

Um estudo com a colaboração de Justus Wesseler examinou a aceitação de uma banana geneticamente modificada hipoteticamente introduzida. Os pequenos agricultores, em particular, mostraram maior aceitação da banana modificada. A população urbana com melhores salários era mais crítica a respeito disso.

Riscos de receita e litígio

Os fabricantes de sementes geneticamente modificadas examinam as violações de patentes e executam reivindicações por danos no tribunal. A base para isso são contratos adicionais entre os fabricantes de sementes e os agricultores, que são um pré-requisito para a entrega. Esses contratos proíbem os agricultores de se reproduzirem, por exemplo, e concedem aos produtores de sementes direitos de longo alcance. O direito de agir judicialmente em caso de perda de rendimentos também está excluído. Em maio de 2003, quando o Center for Food Safety (CFS) investigou disputas legais entre agricultores americanos que cultivam safras geneticamente modificadas patenteadas, foi descoberto que a líder de mercado Monsanto estava usando métodos investigativos agressivos para processar agricultores inescrupulosamente, mesmo que as violações de patentes fossem mesmo não são da responsabilidade do agricultor. Surgiram casos nos EUA e no Canadá em que disputas legais com fabricantes de sementes arruinaram financeiramente os agricultores e tiveram que desistir de suas fazendas. Tewolde Berhan Gebre Egziabher acusa os produtores de sementes de forçar os agricultores a dependerem de seus produtos e descreve isso como colonialismo eficaz. Mesmo a contaminação / cruzamento indesejado e indesejável em outros campos convencionais está associado a um alto risco de ação legal para os agricultores. Para os agricultores que usam sementes geneticamente modificadas e herbicidas adaptados há muitos anos, há o risco de desenvolver super ervas daninhas , que infestaram 92% dos campos de algodão e soja no nordeste dos Estados Unidos, por exemplo. No geral, em 2013 nos EUA não era mais possível cultivar parcialmente ou totalmente em 24 milhões de hectares.

Domínio de corporações multinacionais

Hoje, mais de 75% de todas as patentes de biotecnologia verde são propriedade privada, principalmente por algumas corporações multinacionais. A possibilidade de explorar patentes com fins lucrativos é um incentivo à pesquisa, ao mesmo tempo que significa que o desenvolvimento de novas variedades transgênicas por não detentores de patentes relevantes está frequentemente associado a altos custos de transação e taxas de licença. Isso poderia intensificar ainda mais o processo de concentração. Devido ao declínio da importância relativa da pesquisa e desenvolvimento públicos, o aprimoramento da engenharia genética de espécies de plantas menos comuns, bem como em pequenos países em desenvolvimento, poderia ser negligenciado.

Ronald Herring observou durante a rápida adoção do algodão Bt na Índia que as sementes legais Bt sofriam forte pressão competitiva se os preços fossem muito altos ou a aquisição fosse muito burocrática. A propagação em massa não autorizada de plantas Bt e o cruzamento em variedades locais pelos agricultores contradiz as “narrativas europeias de poder sobre a propriedade orgânica”.

Um estudo (2011) em nome da Comissão Holandesa para Modificação Genética ( COGEM ) investigou as questões de se a engenharia genética verde aumentou os processos de concentração na indústria de sementes e se os processos de concentração retardaram a inovação . Uma consolidação significativa ocorreu nos últimos anos, a participação de mercado das nove maiores empresas de sementes era de 12,7% em 1985 e 16,7% em 1996, enquanto a participação de mercado das três maiores empresas de sementes aumentou para 34% em 2009. Além dos avanços na ciência e no melhoramento vegetal, os direitos de propriedade intelectual no melhoramento e na biotecnologia, bem como o aumento dos gastos com pesquisa e desenvolvimento, têm contribuído para esse processo de consolidação. Como as concentrações também ocorreram em mercados com tecnologias de melhoramento não afetadas pela engenharia genética, a importância da engenharia genética como impulsionadora desses processos varia. Pesquisas com 11 gerentes de alto escalão da indústria de sementes revelaram que os direitos de propriedade intelectual e patentes são vistos por alguns como propícios à inovação e por outros como dificultadores. Uma análise econômica dos mercados de sementes relativamente altamente concentrados para algodão, milho e soja nos Estados Unidos constatou que a concentração não teve impacto negativo nas taxas de inovação. Os autores do estudo esperam que os altos custos de pesquisa e desenvolvimento, bem como de aprovações, monitoramento e aditivos prejudiquem as empresas menores e instituições públicas de pesquisa e promovam uma maior concentração da indústria de sementes.

Preços de alimentos

Yu et al. (2010) assumem que o aumento da produtividade por meio da engenharia genética verde pode reduzir os preços dos alimentos, o que pode ter consequências socioeconômicas positivas para os consumidores. Eles estimaram as reduções globais de preços em 2007 em 5,8% (milho), 9,6% (soja) e 3,8% (colza), respectivamente. De acordo com sua análise, os substitutos para esses grãos e oleaginosas também ficaram 3-4% mais baratos como resultado.

Com base em uma simulação , Sexton e Zilberman (2012) estimaram a redução de preços para 2008 da seguinte forma: Sem a engenharia genética verde, os preços do mercado mundial teriam sido de 35% (milho), 43% (soja), 27% (trigo) e 33 % (colza) foi superior.

Mahaffey et al. (2016) estimaram os efeitos de uma proibição global das culturas GM. Com isso, os preços dos alimentos subiriam de 0,27% a 2,2%, dependendo da região.

Formação de resistência

Um problema bem conhecido na proteção de culturas é o desenvolvimento de resistência de pragas aos agentes de proteção de culturas por meio do mecanismo natural de mutação e seleção. É cientificamente indiscutível que insetos e ervas daninhas podem desenvolver resistência a toxinas Bt ou herbicidas, mesmo quando se usa a engenharia genética verde. Várias contra-medidas, como áreas de refúgio e a combinação de vários ingredientes ativos, tornam mais difícil o desenvolvimento de resistência.

Existe a possibilidade de que genes de safras transgênicas passem para seus parentes selvagens. Algumas plantas hibridizam rapidamente com seus parentes selvagens. No caso de plantas geneticamente modificadas, os cientistas veem a possibilidade de que o cruzamento da propriedade transgênica pode levar às chamadas super ervas daninhas. Isso não afeta apenas a transferência da propriedade de resistência aos herbicidas, mas também características como tolerância à seca, resistência a doenças e pragas ou aumento da produtividade. Além disso, vê-se a possibilidade de que as plantas geneticamente modificadas se tornem uma erva daninha. Um exemplo disso é a colza resistente a herbicidas , que, entre outras coisas, pode se tornar um problema de ervas daninhas para o agricultor devido à longevidade de suas sementes durante a rotação de culturas. De acordo com uma revisão publicada em 2011 (Kwit et al., 2011), as possíveis consequências negativas de um cruzamento de propriedades transgênicas em ervas daninhas relacionadas ainda não foram comprovadas.

Resistência ao glifosato

Um estudo britânico realizado entre 2000 e 2004 examinou até que ponto a colza resistente a herbicidas transfere sua resistência a espécies relacionadas. No primeiro ano do experimento, um cruzamento do gene de resistência em duas plantas de colza foi encontrado em um exame de 95.459 plantas aparentadas . No ano seguinte, o cruzamento da resistência com uma planta de mostarda foi demonstrado nos campos de teste . Os cientistas envolvidos no estudo, no entanto, enfatizam que nenhum segundo estudo foi capaz de determinar o cruzamento, que a probabilidade de cruzamento é muito baixa e que o cruzamento com parentes selvagens não é um problema, uma vez que a resistência a herbicidas não traz nenhum ganho de aptidão no selvagem. No entanto, eles apontam que o cultivo de variedades de colza resistentes a herbicidas pode levar a colza voluntária resistente a herbicidas (ou seja, plantas de colza que crescem novamente como resultado da sobrevivência da colza em safras subsequentes) tornando difícil o controle de ervas daninhas em a cultura subsequente, especialmente se na rotação de culturas forem usadas outras culturas arvenses resistentes a herbicidas. O Swiss Genetic Engineering Working Group (SAG) acrescenta que a colza multirresistente (ou seja, variedades de colza que desenvolveram resistência nova e, portanto, múltipla a herbicidas após a transferência de genes de outras variedades) também pode causar problemas agronômicos e afirmou em 2003 que transgênica A colza voluntária já é uma das ervas daninhas mais comuns em algumas áreas do Canadá. Três quartos dos agricultores canadenses que cultivam colza transgênica disseram em uma pesquisa de 2005 que o controle de voluntários na colza geneticamente modificada não é um problema maior do que com a colza convencional.

O desenvolvimento de resistência por meio de mutação aleatória e seleção natural de ervas daninhas é mais provável do que o cruzamento do gene responsável pela resistência a herbicidas de plantações transgênicas a ervas daninhas. A resistência ao glifosato em campos com culturas transgênicas resistentes a herbicidas foi observada em 9 espécies até 2008, quase todas nos EUA. Desde 2002, houve uma expansão das populações de milheto selvagem resistente ao glifosato no cultivo da soja na Argentina , o que pode resultar no uso de herbicidas mais tóxicos no futuro. A resistência ao glifosato em campos sem culturas transgênicas resistentes a herbicidas foi observada em 6 espécies em 12 países em todos os continentes até 2008. De acordo com a organização WeedScience, existem 19 ervas daninhas resistentes ao glifosato em todo o mundo (em 2010). Com 107 espécies de ervas daninhas resistentes, o grupo de inibidores de ALS (acetolactato sintase), que são a base para outros agentes químicos de controle de ervas daninhas comumente usados, é o mais afetado. Para todas as categorias de herbicidas juntas, há 347 (em 2010). Os cientistas estão pedindo uma maior diversificação no controle de ervas daninhas, por exemplo, com a ajuda de herbicidas em que o glifosato é combinado com outros ingredientes ativos, com a ajuda de culturas transgênicas com correspondente resistência adicional a herbicidas e medidas de controle de ervas daninhas não baseadas em herbicidas. O objetivo é retardar o desenvolvimento de resistência em ervas daninhas para que o glifosato possa continuar a ser usado com eficácia. A resistência ao glifosato da planta daninha Amaranthus palmeri observada nos EUA é baseada em uma forte amplificação do gene EPSPS e não no cruzamento do transgene.

Resistência a toxinas Bt

Assim como as pragas de insetos desenvolveram resistência a inseticidas químicos no passado, a resistência às toxinas Bt pode se desenvolver no futuro. Essa possibilidade foi documentada para borboletas no campo em 2002 . No Mississippi e no Arkansas , a sensibilidade da broca de algodão à toxina Bt Cry1Ac, que foi usada principalmente nas primeiras variedades de Bt, já diminuiu significativamente. O desenvolvimento de resistência não foi encontrado em outras regiões dos EUA ou na China, Espanha ou Austrália. Nenhuma resistência às toxinas Bt foi observada em cinco outras pragas importantes.

Para atrasar o desenvolvimento de resistência, as chamadas “estratégias de refúgio” são recomendadas. A EPA estipula o desenvolvimento e implementação de estratégias de prevenção de resistência para plantas Bt. O cumprimento das áreas de refugiados também é recomendado na Índia. Aqui, as sementes convencionais são semeadas em parte do campo Bt (5–20%). Isso permite que indivíduos sensíveis ao Bt sobrevivam e acasalem com indivíduos resistentes ao Bt, o que retarda o desenvolvimento da resistência. Outra opção para suprimir o desenvolvimento de resistência é a liberação de insetos-praga estéreis, possível por meio de simulações em computador e confirmada em teste de campo de quatro anos.

Em quatro distritos do estado indiano de Gujarat , a resistência da lagarta do algodão vermelho à primeira geração de variedades de algodão Bt (Bollgard I, desde 2002) foi observada pela primeira vez no início de 2010 . Isso pode ser devido ao cumprimento inadequado das áreas de refugiados ou ao cultivo ilegal de variedades Bt com menor teor de toxinas. Nenhuma resistência foi encontrada para a segunda geração de variedades Bt (Bollgard II, desde 2006), que contém dois genes Bt. O Bollgard III, que possui três genes Bt, está atualmente sendo desenvolvido. Vários inseticidas independentes dificultam o desenvolvimento de resistência.

O mecanismo de formação de resistência ainda não foi adequadamente esclarecido cientificamente. No caso de resistência não específica a todas as toxinas Bt, os agricultores teriam que usar plantas Bt e convencionais alternadamente para reduzir a resistência nas populações de pragas. Se as resistências se desenvolverem especificamente para toxinas Bt individuais, uma variedade de milho Bt poderia ser usada com outra das mais de 200 proteínas cry. Cepas com múltiplas proteínas cry ( características empilhadas ) também podem ajudar neste caso.

Um estudo publicado em junho de 2011 de resistências que surgiram em todo o mundo desde 1996 chegou à conclusão de que uma estratégia de alta dose / refúgio , ou seja, a combinação de plantas que expressam uma alta dose de proteínas bt com refúgios de plantas não expressivas, previne com sucesso o desenvolvimento de resistência pode. Plantas que combinam várias proteínas bt devem ser de particular importância na continuação dessa estratégia.

Impacto ambiental

Efeitos avaliados positivamente

Pesticidas globais e economia de combustível de safras transgênicas de acordo com um estudo de Barfoot e Brookes, 1996–2008

plantar	Uso de pesticidas (milhões de kg)	Poluição ambiental por pesticidas (%)	Consumo de combustível (milhões de litros)
Soja Resistente a Herbicida	-50,45	-16,6	−835 (EUA) / −1.636 (Argentina) / −196 (resto)
Milho Resistente a Herbicida	-111,58	-8,5
Colza resistente a herbicidas	-13,74	-24,3	-347 (Canadá)
Algodão resistente a herbicidas	-6,29	-5,5
Milho Bt	-29,89	-29,4
Algodão Bt	-140,60	-24,8	-125
Beterraba sacarina resistente a herbicidas	+0,13	-2,0
total	-352,42	-16,3	-3.139

Segundo alguns estudos, as plantas transgênicas podem ter efeitos positivos no meio ambiente. Com o uso de plantas transgênicas, os produtos fitofarmacêuticos poderiam ser economizados em cerca de 352 milhões de kg (8,4%) no período 1996-2008, o que corresponderia a uma redução da poluição ambiental por agrotóxicos nessas plantas em 16,3%. Por outro lado, a economia da quantidade aplicada e a redução da toxicidade do agente aplicado. Salvar as emissões de gases de efeito estufa em 2008 seria equivalente às emissões de 6,9 ​​milhões de carros. A adoção de plantas resistentes a herbicidas levou ao aumento da aplicação de herbicidas de baixa toxicidade (especialmente glifosato , nível de toxicidade IV da OMS) com redução simultânea de ingredientes ativos mais tóxicos (níveis de toxicidade II e III da OMS) e, associado a isso, um expansão do cultivo sem arado, que causa erosão do solo e o consumo de combustível e as emissões de gases de efeito estufa diminuíram. No estudo de Barfoot e Brookes , no entanto, não se trata de redução real, mas sim do consumo atual da engenharia genética verde com o consumo hipotético da mesma área com o cultivo convencional. De acordo com um estudo argentino na região dos Pampas , no entanto, a introdução da agricultura sem arado levou a uma forte expansão e intensificação do uso agrícola, resultando em aumento da aplicação de herbicidas, desenvolvimento de resistência, aumento do consumo de energia e veio um declínio na biodiversidade. Na Índia, por ocasião da observação do desenvolvimento de resistência da lagarta vermelha do algodão às variedades de algodão Bt, as medidas de precaução adequadas incluem: aragem profunda, rotação extensiva de culturas e remoção de resíduos de culturas são consideradas necessárias.

A adoção de plantas Bt levou a uma queda acentuada no uso de inseticidas, especialmente das substâncias mais tóxicas. Estima-se que, entre 1996 e 2008, o uso do algodão Bt economizou 140 milhões de kg de pesticidas, o que equivale a uma redução no impacto ambiental das aplicações de pesticidas no algodão de quase 25%. Uma revisão da literatura científica de 2010 descobriu que as aplicações de inseticidas por plantas resistentes a insetos diminuíram em 14-75% e em nenhum caso aumentaram. Freqüentemente, inseticidas e herbicidas menos tóxicos foram aplicados do que em campos convencionais.

Devido ao menor uso de inseticidas em plantas Bt, mais organismos não-alvo sobrevivem. Um metaestudo de 42 experimentos de campo conclui que invertebrados não-alvo são mais comuns em campos de milho Bt e algodão do que em campos tratados com inseticidas (mas com menos frequência do que em campos não tratados com inseticidas).

Além disso, a engenharia genética verde pode promover a diversidade de variedades, uma vez que as propriedades individuais podem ser incorporadas com relativa facilidade em variedades adaptadas localmente. A criação convencional requer mais tempo e dinheiro para um processo semelhante. Em vez de substituir variedades adaptadas localmente, o número de variedades com propriedades transgênicas aumentou rapidamente nos países em crescimento.

Observações de longo prazo de populações de pragas nos EUA e na China mostraram que o uso de algodão Bt não só levou a uma menor infestação de pragas nos campos Bt, mas também a uma menor infestação de pragas em algodão convencional e outras lavouras ( positivo externalidade ). Agricultores americanos de milho que não cultivavam milho Bt, portanto, se beneficiaram enormemente de outros agricultores que cultivam milho Bt. Por outro lado, investigações na China com o cultivo de algodão geneticamente modificado mostraram que organismos não-alvo podem se espalhar temporariamente e causar danos tanto ao algodão Bt quanto às lavouras convencionais ( externalidade negativa ).

Uma revisão dos efeitos da engenharia genética verde sobre a biodiversidade publicada em 2011 chegou à conclusão de que as safras GM cultivadas até hoje reduziram os efeitos negativos da agricultura sobre a biodiversidade, por meio do aumento do uso de lavouras de conservação, da redução do uso de inseticidas e o uso de herbicidas mais ecológicos e a proteção de áreas não agrícolas por meio do aumento da produtividade.

Riscos ambientais

Status de pesquisa científica

Em 2010, a Comissão Europeia publicou um compêndio no qual compilou os resultados de estudos financiados pela UE por mais de 400 grupos de trabalho independentes no período de 2001-2010, segundo os quais não existem, até ao momento, provas científicas de que as plantas geneticamente modificadas estão associadas maiores riscos para o meio ambiente são considerados convencionais. Uma revisão de 10 anos da literatura científica e estudos de organizações internacionais publicados em 2007 concluiu que não havia evidências científicas de danos ambientais causados ​​pelas plantas transgênicas comercializadas anteriormente. Outros estudos contradizem isso. Por exemplo, em seu artigo "Nenhum consenso científico sobre a segurança dos OGM", Hilbeck descreve o suposto consenso científico como uma "construção artificial que foi falsamente disseminada em vários fóruns". Antes que uma nova variedade transgênica possa ser aprovada para cultivo, são necessários estudos extensivos de segurança, que geralmente levam vários anos. Uma nova variedade só pode ser aprovada se for comprovadamente inofensiva ao meio ambiente. Após o início do cultivo comercial de uma nova variedade, o monitoramento durante o cultivo está planejado na UE.

Desde 1987, o governo federal alemão financiou mais de 140 projetos para a avaliação da segurança de safras GM (em particular milho, batata, grãos, colza), nos quais mais de 60 universidades e instituições de pesquisa não universitárias estiveram envolvidas. Além de experimentos de laboratório, numerosos experimentos de campo também foram realizados. O BMBF divulgou balanço após 25 anos de captação. Os resultados disponíveis não mostram maior risco de danos ambientais para o cultivo de plantas GM em comparação com as plantas cultivadas convencionalmente.

Controvérsia

Organismos não-alvo

A toxina Bt Cry1Ab é venenosa para algumas espécies da ordem das borboletas . Ao contrário da broca do milho europeia , muito poucas espécies de borboletas se alimentam de milho, mas teoricamente poderiam ser indiretamente danificadas pelo pólen do milho Bt que acaba em seus alimentos. Um estudo de laboratório publicado em 1999 encontrou danos às borboletas monarca quando alimentadas com pólen de milho Bt do Evento 11. Partes da comunidade científica mostraram que o experimento de alimentação não justifica esses temores. Outros experimentos de laboratório descobriram que o pólen do evento causou danos a 176 larvas de borboletas monarcas, após o que o evento foi retirado do mercado. Os estudos de campo, por outro lado, não encontraram nenhum efeito nas larvas dos eventos generalizados de milho Bt (MON810 e Bt 11), que produzem 80 vezes menos toxina do que o evento 176. Estudos de campo também mostraram que as quantidades de pólen usadas no laboratório os estudos eram irrealisticamente altos em condições de campo, e isso sugere que o pólen do Evento 11 pode ter sido misturado com outras partes da planta. Para os eventos atualmente permitidos, densidades de pólen extremamente altas são necessárias para danificar as larvas. Estudos de campo mostraram que uma pequena porcentagem de 0,8% da população de borboletas monarca foi exposta ao pólen de milho Bt. A mortalidade natural de 80% durante a fase larval também deve ser levada em consideração, além de outros fatores como perdas por destruição de habitat, uso de inseticidas e colisões com carros. Uma simulação publicada em 2010 mostra que, mesmo sob suposições pessimistas, o cultivo generalizado de milho Bt na Europa dificilmente teria quaisquer efeitos negativos sobre as espécies de borboletas. Em todas as regiões, a taxa máxima de mortalidade calculada para a borboleta pavão e almirante foi inferior a 1.572 borboletas, para a mariposa do repolho um de 392. A média para todas as regiões foi de 5.000 para a borboleta pavão e almirante, para a mariposa do repolho um de 4367.

Os efeitos sobre organismos benéficos , como inimigos naturais e polinizadores, também foram examinados. O milho Bt é considerado seguro para abelhas saudáveis . A necessidade de mais pesquisas sobre o efeito da toxina Bt em abelhas infectadas com microsporídios será derivada dos resultados de um projeto de pesquisa. Em estudos de laboratório e estufa, inimigos naturais como crisopídeos foram afetados negativamente quando suas presas foram danificadas por toxinas Bt. Estudos de campo mostraram que predadores naturais eram menos comuns devido à menor disponibilidade de presas nos campos Bt, mas que essa redução não teve impacto na população. Lacewing e outros inimigos naturais são polífagos e, portanto, não são afetados pela redução de certos tipos de presas. Além disso, outras ferramentas de controle de pragas afetariam o suprimento alimentar de inimigos naturais, e a maioria dos inseticidas atualmente em uso (especialmente inseticidas de amplo espectro, como piretróides e organofosforados ) teriam efeitos mais negativos sobre os inimigos naturais do que as toxinas Bt. Numerosos estudos não revelaram quaisquer efeitos negativos das plantas Bt nos macroorganismos do solo ( lombrigas , colêmbolos , isópodes terrestres , ácaros e minhocas ).

Cruzamento com parentes selvagens e biodiversidade

Durante estudos de fluxo gênico em algodoeiros silvestres da espécie Gossypium hirsutum no México, transgenes de plantas geneticamente modificadas foram encontrados em populações silvestres . Transgenes de algodão resistente a insetos, antibióticos ou herbicidas foram encontrados em cerca de um quarto dos 270 caroços de algodão selvagens examinados. Uma semente veio de uma população que ficava a 755 quilômetros da plantação de algodão GM mais próxima. Outras sementes puderam ser identificadas como sucessoras da primeira geração de híbridos porque tinham vários e diferentes transgenes. Ana Wegier, principal autora do estudo, disse que o fluxo gênico das plantas de algodão GM para parentes selvagens reduziu a diversidade genética do algodão e pode ter implicações para o meio ambiente, segurança alimentar e saúde, bem como regulamentações legais e comerciais.

No México , o cultivo de milho transgênico foi proibido desde 1998 para proteger as raças locais e parentes selvagens de possíveis cruzamentos. Em 2001, a Nature publicou um estudo controverso que relatou um transgene encontrado no milho de raças locais mexicanas. A Nature retirou a publicação alguns meses depois porque "a situação dos dados não justifica a publicação". Um estudo publicado em 2009 encontrou genes Bt em variedades tradicionais de milho em 1% de mais de 100 campos examinados no México. Não está claro se a engenharia genética do gene Bt foi realizada ilegalmente em raças terrestres ou se os genes de variedades regulares de milho Bt cultivadas ilegalmente foram acidentalmente riscados. Em outubro de 2009, foram emitidas duas licenças para o cultivo experimental de milho transgênico em quase 13 hectares. Um dos temas das investigações é a questão de saber se o México pode reduzir sua dependência das importações de variedades transgênicas. Quase 2.000 cientistas protestaram em uma petição contra as licenças, porque acreditavam que o cruzamento com corridas terrestres não poderia ser evitado. As autoridades licenciadoras afirmaram que é mantida uma distância de 500 m aos campos convencionais. Além disso, a semeadura deve ocorrer em momentos diferentes e os agricultores vizinhos devem ser questionados sobre possíveis cruzamentos. Até o momento não há evidências científicas de que um possível cruzamento de transgenes poderia reduzir a biodiversidade do milho. O fluxo gênico, a troca de genes entre variedades cultivadas e silvestres, é um processo natural. Se os genes de variedades convencionais de alto desempenho ou variedades transgênicas se estabelecem permanentemente em variedades locais e, assim, reduzem a biodiversidade, em última análise, depende se eles dão à prole uma vantagem de seleção . De acordo com o Instituto Internacional de Pesquisa de Milho e Trigo , o grande número de raças de milho no México não está diminuindo por meio do cruzamento de variedades cultivadas.

De acordo com uma revisão publicada em 2011 (Kwit et al., 2011), as possíveis consequências negativas de um cruzamento de propriedades transgênicas em parentes selvagens, como a extinção de populações selvagens, ainda não foram comprovadas.

Efeitos na saúde

Proteção da saúde

Com a redução do uso de agrotóxicos , reduziu-se o número de casos de intoxicações através do contato direto com o caso de plantas transgênicas de agrotóxicos de primeira geração . Este efeito é particularmente forte em países como China, África do Sul e Índia, onde os pesticidas são frequentemente aplicados com pulverizadores de jardim .

A engenharia genética verde também pode melhorar a qualidade dos alimentos. Traços significativamente menores de micotoxinas foram encontrados para o milho Bt , o que pode ser atribuído ao melhor controle de pragas .

Com a ajuda da engenharia genética verde, o conteúdo de alérgenos nos alimentos pode ser reduzido, o que já é possível para tomates e amendoins sem perda de rendimento.

Desnutrição

Plantas melhoradas nutricionalmente podem melhorar a saúde dos consumidores. Estima-se que o cultivo de arroz dourado poderia reduzir o custo do suprimento de vitamina A na Índia em até 60%. Traduzindo o aumento da saúde em produtividade do trabalho, o crescimento do bem-estar global é estimado em US $ 15 bilhões por ano, a maior parte na Ásia. Na China, estima-se que o arroz dourado tenha um efeito de crescimento de 2%. Efeitos econômicos e de saúde positivos também são esperados para plantas transgênicas com um maior teor de nutrientes, como ferro ou zinco, e um maior teor de aminoácidos essenciais .

Riscos de saúde

Consenso científico

Há um amplo consenso científico de que as aplicações da engenharia genética verde não estão associadas a riscos mais elevados do que os métodos convencionais de melhoramento de plantas. De acordo com o New Scientist , esta posição é ocupada por todas as principais instituições científicas e academias em todo o mundo. Este consenso só é contestado por grupos de lobby anti-OGM que reivindicam um consenso alternativo, bem como um pequeno grupo de cientistas que vão além da corrente principal científica.

Uma revisão publicada pela Comissão Europeia em 2001 de 81 estudos ao longo de 15 anos não encontrou evidências de riscos à saúde de plantas transgênicas. Em 2010, a Comissão Europeia publicou novamente um compêndio no qual compilou os resultados de estudos financiados pela UE por mais de 400 grupos de trabalho independentes no período de 2001-2010, segundo os quais não havia evidências científicas de que as plantas geneticamente modificadas representam riscos mais elevados para os humanos saúde são conectadas como convencionais. A Associação Americana para o Avanço da Ciência , a Associação Médica Americana , o Instituto Nacional de Medicina , o Conselho Nacional de Pesquisa e a Academia Nacional de Ciências também compartilham dessa opinião. A FAO , OMS , OCDE , bem como as academias de ciências alemãs, francesas e britânicas e o FDA dos EUA chegaram à mesma conclusão. É cientificamente impossível excluir completamente os danos futuros à saúde. Os críticos costumam exigir "prova" de segurança. De acordo com os proponentes, no entanto, isso é desproporcional: nenhuma tecnologia deve ser aprovada de acordo com um padrão tão rígido, nem nova nem existente.

Uma revisão de 2014 resume a literatura científica sobre os efeitos dos alimentos geneticamente modificados no desempenho e na saúde dos animais de fazenda (Eenennaam & Young, 2014). Numerosos estudos experimentais, então, consistentemente chegam à conclusão de que não há diferença entre alimentos GM e convencionais no que diz respeito a esses efeitos sobre o gado. Além disso, nenhum estudo encontrou quaisquer efeitos significativos da ração GM no perfil nutricional dos produtos finais animais. Os componentes GM no leite, carne e ovos não puderam ser detectados ou quantificados de forma confiável.

Em 2007, havia mais de 270 estudos sobre a segurança de OGM em todo o mundo. As autoridades responsáveis ​​pelo monitoramento realizaram extensos estudos para comprovar a segurança ambiental, e políticos como o ex- ministro federal da Pesquisa Schavan ou pesquisadores como a ganhadora do Prêmio Nobel Christiane Nüsslein-Volhard são de opinião que após 20 anos de pesquisa não há ciência evidência de um risco de engenharia genética. Isso também foi confirmado em um metaestudo publicado no início de 2014 . Ela avaliou 1.783 publicações relacionadas à pesquisa de segurança em plantas geneticamente modificadas no período de 2002 a 2012 e não encontrou indícios de quaisquer riscos graves.

Controvérsia

Alguns cientistas e organizações não governamentais temem que as plantas transgênicas apresentem riscos à saúde, como a diminuição dos nutrientes ou o aumento dos níveis de toxinas. As plantas transgênicas podem produzir alérgenos previamente desconhecidos ou alterar o conteúdo de alérgenos conhecidos. O uso de genes de resistência a antibióticos como marcadores também pode resultar em resistência a antibióticos em bactérias patogênicas.

Enquanto pesquisava possíveis transgenes para o melhoramento da batata no final dos anos 1990, o pesquisador britânico Árpád Pusztai fazia experimentos com alimentação. Deve ser testado se as batatas transgênicas snowdrops - forma de lectina , representam um risco potencial para a saúde. A lectina Snowdrop é uma proteína eficaz contra pragas de insetos e é considerada segura para os humanos. Pusztai explicou que os ratos alimentados com as batatas transgênicas eram menos saudáveis ​​do que os outros animais de teste. Isso gerou polêmica entre os cientistas. A significância estatística dos resultados foi questionada, possíveis erros no experimento apontados e a explicação dos resultados assumida em outros fatores que não a transferência gênica. Posteriormente, Pusztai manteve sua interpretação de que a transferência de genes teria levado à produção de novas toxinas.

Em princípio, os alérgenos podem ser transferidos para outros organismos com a ajuda da engenharia genética. Como resultado, alimentos antes inofensivos podem desencadear alergias sem que o consumidor seja capaz de identificar a causa. Na fase de desenvolvimento de uma soja transgênica com maior teor de metionina , por exemplo , o fabricante Pioneer Hi-Bred descobriu em 1996 que o gene introduzido a partir da castanha-do-pará era o principal alérgeno da castanha-do-pará, até então não identificado. O desenvolvimento do produto foi então cancelado. As novas plantas GM são, portanto, testadas quanto ao seu potencial alérgico usando um procedimento desenvolvido pela OMS. Até agora, nenhum caso de introdução de um alérgeno em plantas transgênicas aprovadas foi conhecido. Em raças convencionais, nas quais mudanças não planejadas em genes existentes são causadas por mutações ou genes já presentes no pool genético de uma espécie são recombinados por meio de cruzamentos, nenhum desses testes é necessário. A União das Academias Alemãs de Ciências estima, portanto, que o risco de alergenicidade em plantas GM é significativamente menor do que em produtos de reprodução convencional. No geral, de acordo com este estudo, parece "extremamente improvável que haja um risco maior para a saúde ao consumir alimentos OGM aprovados na União Europeia do que ao consumir alimentos convencionais."

De acordo com alguns cientistas, é extremamente improvável que os genes de resistência a antibióticos usados como marcadores na engenharia genética verde possam ser transferidos para patógenos humanos, uma vez que um gene de resistência correspondente deve primeiro passar pelo trato digestivo sem danos e, em segundo lugar, entrar em contato com um agente patogênico adequado. bactéria e, em terceiro lugar, deve se recombinar com o cromossomo bacteriano, em um local muito específico e de uma maneira muito específica. Cada uma dessas etapas é muito improvável por si só, a probabilidade de que todas as etapas coincidam é extremamente baixa. Outros cientistas consideram a transmissão dessas resistências para bactérias, que podem causar doenças em plantas e animais, uma rara, mas dentro do reino das possibilidades. Por exemplo, essa transmissão pode ocorrer no intestino de abelhas que comem pólen de uma planta transgênica. Para eliminar esse risco, Zimmermann et al. indicou que genes de resistência a antibióticos não seriam mais usados. O centro de aconselhamento ao consumidor North Rhine-Westphalia afirma que as safras geneticamente modificadas ainda incorporariam genes com resistência a antibióticos, apesar dos processos de menor risco.

O risco de usar promotores é igualmente baixo . Os promotores devem ser usados ​​para ativar um gene. Um promotor de um vírus da couve-flor é usado para ativar o gene Bt. No entanto, este promotor funciona apenas em plantas, leveduras e bactérias e não é ativo em células humanas. Como os humanos ingerem vírus e bactérias, bem como couve-flor, há milhares de anos, sem que seus promotores tenham uma influência negativa, as preocupações são equivocadas. Para eliminar esse risco, apenas promotores específicos da espécie seriam usados ​​a partir da segunda geração.

Os cientistas também explicam que a engenharia genética não é tão artificial ou imprecisa como geralmente se supõe. São utilizados processos que também ocorrem na natureza e estão em constante aperfeiçoamento. As propriedades dos genes alvo também são conhecidas com muita precisão, e as plantas resultantes são monitoradas mais de perto do que as produzidas convencionalmente, e as variedades que não têm as propriedades desejadas ou mesmo negativas não são mais desenvolvidas.

Aspectos éticos

Segundo Joachim von Braun , no combate à fome no mundo é eticamente necessário colocar a engenharia genética verde à disposição dos agricultores dos países em desenvolvimento.

O Nuffield Council on Bioethics surgiu a respeito de uma não naturalidade potencialmente antiética das plantas transgênicas, concluindo que a diferença em relação ao melhoramento genético convencional não era grande o suficiente para determinar uma dúvida moral inerente à biotecnologia agrícola. Com relação ao princípio da precaução, era apropriado levar em consideração os riscos do status quo . Uma vez que o status quo causa danos consideráveis ​​aos famintos e pobres, e a engenharia genética verde oferece oportunidades para reduzir esses danos, uma restrição da engenharia genética verde não é necessariamente consistente com o princípio da precaução.

A Comissão Federal de Ética para Biotecnologia Não Humana é unanimemente baseada no modelo de avaliação, que basicamente vê a possibilidade de as plantas GM apresentarem efeitos indesejados e inesperados no que diz respeito aos efeitos pleiotrópicos, epigenéticos ou cumulativos. Portanto, as decisões são tomadas no contexto de uma situação de risco típica, com base em conhecimentos incompletos. A consequência disso é que uma avaliação final como segura ou insegura não é possível para uma planta GM . Somente informações sobre a probabilidade de um evento prejudicial são possíveis. A decisão sobre a liberação experimental de uma planta GM depende, portanto, da avaliação da qualidade do conhecimento incompleto e das possibilidades de reduzir essa incompletude. Uma pequena minoria desse comitê avalia os efeitos da engenharia genética como tão complexos que uma liberação não parece ser justificável por enquanto.

Recepção em público

Em contraste com a biotecnologia vermelha , a engenharia genética verde é particularmente popular nos países industrializados. Organizações de proteção ambiental como Greenpeace ou Friends of the Earth se veem como oponentes fundamentais dessa tecnologia. As associações de agricultores orgânicos defendem a agricultura sem OGM. O tópico da “engenharia genética verde” também está sendo discutido de forma controversa no cenário político. O protesto contra as plantas geneticamente modificadas se expressa, entre outras coisas, nas chamadas isenções de campo , pelas quais as áreas de cultivo correspondentes são ocupadas ilegalmente ou danificadas por ativistas ambientais.

Em uma pesquisa de opinião de 2000 em 35 países, 35.000 pessoas foram questionadas se os benefícios das safras transgênicas de alimentos eram maiores do que os riscos a elas associados. As safras de alimentos transgênicos receberam pouca aprovação de cidadãos de países ricos, como Japão e França, com apenas 22%. Na Índia e na China , a aprovação foi significativamente maior, com mais de 65%, e foi maior em Cuba e na Indonésia, em torno de 80%. Uma pesquisa de 2006 com pessoas que estavam cientes da existência de OGMs descobriu que 89% dos gregos acreditavam que os OGMs eram prejudiciais, em comparação com apenas 33% dos sul-africanos . Pesquisas (2001, 2003) mostraram que nos EUA a aceitação de alimentos GM é menor entre pessoas com mais de 64 anos, entre mulheres e entre pessoas com menor nível de escolaridade. A rejeição de alimentos geneticamente modificados foi positivamente correlacionada com uma dieta vegetariana / vegana . A aceitação de alimentos GM é um pouco menor entre as pessoas que preferem uma dieta saudável e alimentos naturais pouco processados. A rejeição dos alimentos GM é menor entre as pessoas com pós-graduação . 94% dos americanos eram a favor da rotulagem de alimentos geneticamente modificados em 2003. De acordo com o Eurobarômetro de 1999, a rejeição de alimentos GM aumentou em todos os 16 países europeus em comparação com 1996. A oposição foi mais forte em 1999 na Grécia (81%) e mais fraca na Holanda (25%). A aprovação de plantas GM foi maior em Portugal e Espanha e menor na Noruega, Luxemburgo e Áustria. Os oponentes dos alimentos GM afirmaram para mais de 80% que os alimentos GM põem em perigo a “ordem natural”, são “fundamentalmente antinaturais” e estão associados a “riscos inaceitáveis” e “perigos para as gerações futuras”. De acordo com o Eurobarómetro 2010, a população de todos os países da UE tem uma atitude predominantemente negativa em relação aos alimentos geneticamente modificados. Com algumas exceções, a rejeição aumentou nos últimos anos. As razões mais importantes apresentadas para rejeitar os alimentos GM são que eles “não são seguros” e “não são naturais”. O último estudo de conscientização sobre a natureza mostra que as pessoas na Alemanha também rejeitam fortemente a engenharia genética na agricultura: em 2017, 79% são a favor de uma proibição. Além disso, 93 por cento dos questionados são da opinião que possíveis efeitos sobre a natureza devem sempre ser investigados quando as plantas são especificamente modificadas geneticamente.

Alguns cientistas vêem uma explicação parcial para essa visão de que os alimentos geneticamente modificados representam um risco para a saúde por falta de conhecimento sobre a engenharia genética verde. Pesquisas no final da década de 1990 mostraram que 35% dos cidadãos da UE e 65% dos norte-americanos acreditavam que tomates não transgênicos não continham genes. Outra pesquisa mostrou que um quarto dos europeus acreditava que o consumo de uma planta transgênica poderia alterar os genes humanos. A rejeição da engenharia genética verde é mais forte nos países ricos porque a primeira geração de plantas geneticamente modificadas beneficiaria principalmente os agricultores dos países em desenvolvimento, mas quase nenhum benefício para os consumidores ricos.

Por parte da ciência , a abordagem dos próprios críticos é criticada. A União das Academias Alemãs de Ciências concluiu que as campanhas contra a engenharia genética verde carecem de base científica.

Em 2009 houve uma “Declaração Conjunta das Organizações Científicas sobre Engenharia Genética Verde” (uma declaração da Alliance of Science Organizations ) e uma “Declaração da Academia Alemã de Cientistas Naturais Leopoldina ”, na qual os políticos pediram uma objetificação do discussão e condições de enquadramento fiáveis ​​para criar para a investigação. Um painel de especialistas convocado pela Pontifícia Academia de Ciências em maio de 2009 considera um imperativo moral tornar os benefícios da engenharia genética verde acessíveis a um maior número de pobres e lembra os oponentes do dano que a retenção de tecnologias causaria aos mais em necessidade. (O Vaticano afirmou que o documento final não deve ser entendido como uma declaração da Pontifícia Academia de Ciências ou do Vaticano, e se distanciou do apoio do painel de especialistas para o cultivo de safras geneticamente modificadas.)

A Federação para Legislação Alimentar e Ciência Alimentar declarou em um documento de posicionamento que os alimentos com ingredientes geneticamente modificados já são comuns nos supermercados alemães. Estima-se que 60% a 70% de todos os alimentos de sua produção entraram em contato com a engenharia genética de alguma forma.

literatura

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Relatórios de transmissão

• Liberdade para o campo? - Europa decide sobre novas plantas gênicas , Deutschlandfunk - " Ciência em foco " em 27 de maio de 2018

Links da web

• Visão geral da pesquisa e cultivo de todas as plantas geneticamente modificadas
• Oportunidades e riscos da engenharia genética verde
• Banco de dados para avaliação de triagens biológicas moleculares para plantas geneticamente modificadas em alimentos

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