La modificazione genetica è il processo di alterazione della composizione genetica di un organismo. Ciò è stato fatto indirettamente per migliaia di anni dall'allevamento controllato o selettivo di piante e animali. La moderna biotecnologia ha reso più facile e veloce indirizzare un gene specifico per un'alterazione più precisa dell'organismo attraverso l'ingegneria genetica.
I termini "modificato" e "ingegnerizzato" sono spesso usati in modo intercambiabile nel contesto dell'etichettatura geneticamente modificata o degli alimenti "OGM". Nel campo della biotecnologia, OGM sta per organismo geneticamente modificato, mentre nell'industria alimentare il termine si riferisce esclusivamente al cibo che è stato appositamente progettato e non selettivamente allevato. Questa discrepanza porta alla confusione tra i consumatori, e quindi la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti preferisce il termine "ingegneria genetica" (GE) per il cibo.
Una breve storia di modificazione genetica
La modifica genetica risale ai tempi antichi, quando gli umani influenzarono la genetica allevando selettivamente organismi, secondo un articolo di Gabriel Rangel, uno scienziato di sanità pubblica dell'Università di Harvard. Se ripetuto per diverse generazioni, questo processo porta a drammatici cambiamenti nelle specie.
I cani furono probabilmente i primi animali a essere volutamente modificati geneticamente, con l'inizio di quello sforzo risalente a circa 32.000 anni, secondo Rangel. I lupi selvaggi si unirono ai nostri antenati cacciatori-raccoglitori nell'Asia orientale, dove i cani furono addomesticati e allevati per avere maggiore docilità. Nel corso di migliaia di anni, le persone hanno allevato cani con personalità e caratteristiche fisiche diverse, portando infine alla grande varietà di cani che vediamo oggi.
La prima pianta geneticamente modificata conosciuta è il grano. Si ritiene che questa preziosa coltura sia nata nel Medio Oriente e nell'Africa settentrionale nell'area nota come Mezzaluna fertile, secondo un articolo del 2015 pubblicato sul Journal of Traditional and Complementary Medicine. Gli antichi contadini allevavano selettivamente erbe di grano a partire dal 9000 a.C. circa per creare varietà domestiche con grani più grandi e semi più duri. Entro l'8000 a.C., la coltivazione del grano domestico si era diffusa in Europa e in Asia. Il continuo allevamento selettivo del grano ha prodotto migliaia di varietà coltivate oggi.
Il mais ha anche subito alcuni dei più drammatici cambiamenti genetici negli ultimi migliaia di anni. Il raccolto base era derivato da una pianta nota come teosinte, un'erba selvatica con orecchie molto piccole che portava solo pochi chicchi. Nel corso del tempo, gli agricoltori hanno allevato selettivamente le erbe di teosinte per creare mais con grandi orecchie piene di chicchi.
Oltre a quelle colture, gran parte dei prodotti che mangiamo oggi - tra cui banane, mele e pomodori - ha subito diverse generazioni di allevamento selettivo, secondo Rangel.
La tecnologia che taglia e trasferisce specificamente un pezzo di DNA ricombinante (rDNA) da un organismo a un altro è stata sviluppata nel 1973 da Herbert Boyer e Stanley Cohen, ricercatori dell'Università della California, San Francisco e della Stanford University, rispettivamente. La coppia ha trasferito un pezzo di DNA da un ceppo di batteri a un altro, consentendo la resistenza agli antibiotici nei batteri modificati. L'anno seguente, due biologi molecolari americani, Beatrice Mintz e Rudolf Jaenisch, introdussero materiale genetico estraneo negli embrioni di topo nel primo esperimento per modificare geneticamente gli animali usando tecniche di ingegneria genetica.
I ricercatori stavano inoltre modificando i batteri da utilizzare come farmaci. Nel 1982, l'insulina umana è stata sintetizzata da ingegneria genetica E. coli batteri, diventando il primo farmaco umano geneticamente modificato approvato dalla FDA, secondo Rangel.
Cibo geneticamente modificato
Esistono quattro metodi primari di coltura geneticamente modificata, secondo l'Ohio State University:
- Allevamento selettivo: vengono introdotti e allevati due ceppi di piante per produrre prole con caratteristiche specifiche. Tra 10.000 e 300.000 geni possono essere colpiti. Questo è il metodo più antico di modificazione genetica e in genere non è incluso nella categoria degli alimenti OGM.
- Mutagenesi: i semi di piante sono intenzionalmente esposti a sostanze chimiche o radiazioni per mutare gli organismi. La prole con i tratti desiderati viene mantenuta e ulteriormente allevata. La mutagenesi non è in genere inclusa nella categoria degli alimenti OGM.
- Interferenza dell'RNA: i singoli geni indesiderati nelle piante vengono inattivati per rimuovere eventuali tratti indesiderati.
- Transgenici: un gene viene prelevato da una specie e impiantato in un'altra al fine di introdurre un tratto desiderabile.
Gli ultimi due metodi elencati sono considerati tipi di ingegneria genetica. Oggi, alcune colture sono state sottoposte a ingegneria genetica per migliorare la resa delle colture, la resistenza ai danni degli insetti e l'immunità alle malattie delle piante, oltre a introdurre un maggiore valore nutrizionale, secondo la FDA. Nel mercato, questi sono chiamati colture geneticamente modificate o OGM.
"Le colture OGM hanno promesso molto nel risolvere i problemi agricoli", ha affermato Nitya Jacob, scienziata presso l'Oxford College della Emory University in Georgia.
La prima coltura geneticamente modificata approvata per la coltivazione negli Stati Uniti fu il pomodoro Flavr Savr nel 1994. (Per essere coltivati negli Stati Uniti, gli alimenti geneticamente modificati devono essere accettati sia dall'Agenzia per la protezione ambientale (EPA) che dalla FDA.) il nuovo pomodoro ha una durata di conservazione più lunga grazie alla disattivazione del gene che fa sì che i pomodori inizino a diventare morbidi non appena vengono raccolti. Inoltre, secondo la divisione per l'agricoltura e le risorse naturali dell'Università della California, il pomodoro avrebbe anche migliorato il sapore.
Oggi, cotone, mais e soia sono le colture più comuni coltivate negli Stati Uniti. Quasi il 93 percento delle soie e l'88 percento delle colture di mais sono geneticamente modificati, secondo la FDA. Molte colture OGM, come il cotone modificato, sono state progettate per resistere agli insetti, riducendo significativamente la necessità di pesticidi che potrebbero contaminare le acque sotterranee e l'ambiente circostante, secondo il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA).
Negli ultimi anni, la diffusa coltivazione di colture OGM è diventata sempre più controversa.
"Una preoccupazione è l'impatto degli OGM sull'ambiente", ha detto Jacob. "Ad esempio, il polline proveniente da colture OGM può spostarsi nei campi di colture non OGM e nelle popolazioni di piante infestanti, il che può portare a non OGM acquisire caratteristiche OGM a causa dell'impollinazione incrociata".
Una manciata di grandi aziende biotecnologiche hanno monopolizzato l'industria delle colture OGM, ha detto Jacob, rendendo difficile per i singoli agricoltori su piccola scala guadagnarsi da vivere. Tuttavia, mentre alcuni agricoltori potrebbero essere esclusi dal mercato, quelli che lavorano con le aziende biotecnologiche possono raccogliere i benefici economici dell'aumento dei raccolti e della riduzione dei costi dei pesticidi, ha affermato l'USDA.
L'etichettatura del cibo OGM è importante per la maggior parte delle persone negli Stati Uniti, secondo i sondaggi condotti da Consumer Reports, The New York Times e The Mellman Group. Le persone fortemente favorevoli all'etichettatura degli OGM credono che i consumatori dovrebbero essere in grado di decidere se desiderano acquistare alimenti geneticamente modificati.
Tuttavia, Jacob ha detto, non ci sono prove scientifiche chiare che gli OGM siano pericolosi per la salute umana.
Animali e esseri umani che modificano geneticamente
Oggi, il bestiame viene spesso allevato in modo selettivo per migliorare il tasso di crescita e la massa muscolare e incoraggiare la resistenza alle malattie. Ad esempio, alcune linee di polli allevati per carne sono state allevate per crescere del 300 percento più velocemente oggi rispetto agli anni '60, secondo un articolo del 2010 pubblicato sul Journal of Anatomy. Attualmente, nessun prodotto di origine animale presente sul mercato negli Stati Uniti, incluso il pollo o la carne bovina, è geneticamente modificato e, pertanto, nessuno è classificato come prodotto alimentare OGM o GE.
Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno modificato geneticamente gli animali da laboratorio per determinare i modi in cui un giorno la biotecnologia potrebbe aiutare a curare le malattie umane e riparare i danni ai tessuti nelle persone, secondo il National Human Genome Research Institute. Una delle forme più recenti di questa tecnologia è chiamata CRISPR (pronunciata "più nitida").
La tecnologia si basa sulla capacità del sistema immunitario batterico di utilizzare le regioni CRISPR e gli enzimi Cas9 per inattivare il DNA estraneo che entra in una cellula batterica. La stessa tecnica consente agli scienziati di colpire uno specifico gene o gruppo di geni per la modifica, ha affermato Gretchen Edwalds-Gilbert, professore associato di biologia presso lo Scripps College in California.
I ricercatori stanno usando la tecnologia CRISPR per cercare cure per il cancro e per trovare e modificare singoli pezzi di DNA che potrebbero portare a future malattie in un individuo. La terapia con cellule staminali potrebbe anche avvalersi dell'ingegneria genetica, nella rigenerazione dei tessuti danneggiati, come ad esempio un ictus o un infarto, ha affermato Edwalds-Gilbert.
In uno studio altamente controverso, almeno un ricercatore afferma di aver testato la tecnologia CRISPR sugli embrioni umani con l'obiettivo di eliminare il potenziale di alcune malattie. Lo scienziato ha dovuto affrontare un severo controllo ed è stato posto agli arresti domiciliari nel loro paese di origine cinese per qualche tempo.
Il dilemma morale
La tecnologia potrebbe essere disponibile, ma gli scienziati dovrebbero perseguire studi di modificazione genetica nell'uomo? Dipende da Rivka Weinberg, professore di filosofia al Scripps College.
"Quando si tratta di qualcosa di simile a una tecnologia, devi pensare all'intenzione e ai diversi usi di essa", ha detto Weinberg.
La maggior parte degli studi medici per trattamenti che fanno uso dell'ingegneria genetica viene eseguita su pazienti consenzienti. Tuttavia, l'ingegneria genetica su un feto è un'altra storia.
"La sperimentazione su soggetti umani senza il loro consenso è intrinsecamente problematica", ha detto Weinberg. "Non ci sono solo rischi, i rischi non sono tracciati. Non sappiamo nemmeno cosa stiamo rischiando."
Se la tecnologia di prossima generazione fosse disponibile e dimostrasse di essere al sicuro, le obiezioni a testarla sugli esseri umani sarebbero minime, afferma Weinberg. Ma non è così.
"Il grande problema con tutte queste tecnologie sperimentali è che sono sperimentali", ha detto Weinberg. "Uno dei motivi principali per cui le persone sono state così inorridite dallo scienziato cinese che ha utilizzato la tecnologia CRISPR sugli embrioni è perché è una fase di sperimentazione così precoce. Non è ingegneria genetica. Stai solo sperimentando su di loro."
La stragrande maggioranza dei fautori dell'ingegneria genetica comprende che la tecnologia non è ancora pronta per essere testata sull'uomo e afferma che il processo sarà usato per sempre. L'obiettivo della modificazione genetica, Jacob ha affermato, "è sempre stato quello di affrontare i problemi che la società umana sta affrontando".
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