1. Tyrinėjimas. GMO ir jų poveikis

1.1 Kas yra genetiškai modifikuoti organizmai (GMO)?

1 pav. Augalų genetinės inžinerijos procesas. Šaltinis: https://passel2.unl.edu/view/lesson/7f79e74ec2cd/8

Genetiškai modifikuotas organizmas (GMO) – tai organizmas, kurio genetinė medžiaga buvo sąmoningai pakeista naudojant genetinės inžinerijos metodus. Skirtingai nuo tradicinės selekcijos, kai požymiai atrenkami per daugelį kartų, genetinė modifikacija leidžia mokslininkams į organizmo genomą įterpti konkrečius genus. (https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_organism)

Pavyzdys: Bt kukurūzai, modifikuoti bakteriniu genu (Bacillus thuringiensis) siekiant padidinti atsparumą kenkėjams. (https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_organism)

GMO gali būti augalai, gyvūnai arba mikroorganizmai. Jie dažniausiai naudojami žemės ūkyje, siekiant pagerinti pasėlių atsparumą, produktyvumą arba maistinę vertę, taip pat biotechnologijoje ir medicinoje mokslinių tyrimų ir gamybos tikslais.

1.2 Kaip veikia genetinė modifikacija (pagrindiniai principai)

Genetinė modifikacija apima norimos savybės geno identifikavimą ir jo įterpimą į kitą organizmą. Šis procesas paprastai apima:

• Konkretaus geno išskyrimą iš vieno organizmo (pvz., Bt toksino geną iš bakterijų). Geno
  įterpimą į vektorių (dažniausiai plazmidę).
• Geno perkėlimą į tikslinį organizmą (pvz., per Agrobacterium arba genų šautuvą).
• Naujo geno teisingo išraiškos užtikrinimą.

Tai leidžia organizmams įgyti naujų savybių, pvz., atsparumą kenkėjams, toleranciją herbicidams arba gebėjimą gaminti naudingas medžiagas, pvz., insuliną.

1.3 GMO pavyzdžiai realiame gyvenime

GMO yra plačiai paplitę šiuolaikinėje biotechnologijoje ir žemės ūkyje. Dažniausiai pasitaikantys pavyzdžiai:

• Genetiškai modifikuoti pasėliai, tokie kaip kukurūzai ar sojos pupelės, sukurti siekiant užtikrinti atsparumą kenkėjams ar aplinkos stresui. Bt kukurūzai arba Roundup Ready sojos pupelės, sukurti siekiant užtikrinti atsparumą kenkėjams ar herbicidams (MON810, patvirtinti 1990 m.). (https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_maize) 
• GMO mikroorganizmai, naudojami vaistams, pvz., insulinui ar vakcinoms, gaminti. Pavyzdys: E. coli, modifikuota žmogaus insulinui gaminti (Humulin, FDA patvirtinta 1982 m.). 
• Tyrimų organizmai, modifikuoti genų funkcijos ir ligų mechanizmų tyrimams.

 Šie pavyzdžiai rodo, kad GMO nėra ribojami tik maisto gamyba, bet atlieka platesnį vaidmenį moksle ir medicinoje.

1.4 Galimi GMO privalumai

Genetinė modifikacija siūlo keletą potencialių privalumų, kuriuos patvirtina griežtos metaanalizės:

• Padidėjęs derlius (pvz., +22 % genetiškai modifikuotam kukurūzui pagal 2014–2021 m. atliktas metaanalizes. Šaltinis: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4218791/ ).
• Sumažėjęs pesticidų naudojimas (-37 % herbicidams atsparių kultūrų atveju, 2014 m. metaanalizė).
• Pagerėjęs maistingumas (pvz., „Golden Rice“ su beta-karotinu, skirtas vitamino A trūkumui kompensuoti. Šaltinis: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4218791/).
• Padidėjęs atsparumas aplinkos iššūkiams (sausrai, druskingumui, dirvožemio stresui). (Šaltinis: https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_food). 

Šie privalumai padeda spręsti pasaulines problemas, pvz., maisto saugą, cheminių medžiagų naudojimo žemės ūkyje mažinimą ir atsparumo klimato pokyčiams didinimą. (Daugiau informacijos: https://www.who.int/news-room/questions-and-answers/item/food-genetically-modified). 

1.5 Galimi pavojai ir problemos

GMO taip pat kelia pagrįstą susirūpinimą, reikalaujantį atidaus vertinimo, pagrįsto nuolatiniais ekologiniais ir socialiniais tyrimais:

• Poveikis biologinei įvairovei (pvz., genų srautas į laukinius giminingus organizmus, herbicidams atsparūs „superpiktžolės“, užfiksuotos nuo 2000-ųjų; tiriamas poveikis netiksliniams vabzdžiams) (šaltinis: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado9340).
• Galimas genų perdavimas netiksliniams organizmams (horizontalus genų perdavimas; retas, bet užfiksuotas laboratorinėmis sąlygomis).
• Ilgalaikis poveikis aplinkai (dirvožemio mikrobų bendrijos, poveikis netiksliniams vabzdžiams, pvz., monarcho drugeliams – diskutuojama nuo 1999 m. tyrimo, pakartotinai įvertinta 2010–2020 m.) (šaltinis: https://ecoservantsproject.org/genetically-modified-organisms-gmos-and-the-environment-impacts-benefits-and-concerns/).
• Etiniai, socialiniai ir ekonominiai aspektai:
  
  • Ūkininkų priklausomybė nuo patentuotų sėklų ir licencijavimo sutarčių.
  • Ženklinimo taisyklės ir vartotojų priimtinumas (skiriasi priklausomai nuo regiono).
  • Teisingas prieinamumas prie GM technologijų besivystančiose šalyse.
  • Patentų nuosavybės ir intelektinės nuosavybės klausimai.

Todėl norint suprasti GMO reikia sisteminio mąstymo, kai biologiniai, aplinkos ir socialiniai veiksniai yra vertinami kartu, o ne atskirai.

1.6 Kodėl modeliavimas ir AR yra naudingi siekiant suprasti GMO

Genetinės modifikacijos poveikis dažnai yra nematomas ir pasireiškia laikui bėgant, todėl jį sunku suprasti vien iš statinių vaizdų ar teksto. Modeliavimas ir papildyta realybė (AR) padeda vizualizuoti tokius procesus kaip genų įterpimas, požymių išraiška ir galimos sąveikos su aplinka.

Tirdami su GMO susijusius scenarijus per AR pagrįstus testus ir interaktyvius modelius, mokiniai gali geriau suprasti priežasties ir pasekmės santykius bei įvertinti skirtingus rezultatus. Tai parengia mokinius kritiškai įsitraukti į pratimų veiklą ir apmąstyti, kaip biotechnologijos sprendimai įtakoja realaus pasaulio sistemas.

Pavyzdys: AR slankiklis rodo GMO kukurūzų derlių ir pesticidų naudojimo pokyčius. Mokiniai imituoja scenarijus, vertina rezultatus ir ugdo kritinį mąstymą užduočių veikloje. (https://bios4you.infoproject.eu/how-delightex-ar-is-transforming-stem-education-classroom-practices-and-teaching-tips/) 

Vaizdinė santrauka: GMO nauda ir rizika

Toliau pateiktoje vizualioje santraukoje pateikiami dažniausiai aptariami genetiškai modifikuotų organizmų potencialūs privalumai ir rizika. Ji naudojama kaip diskusijų ir analizės priemonė, skirta remti sisteminį mąstymą, o ne skatinti konkretų požiūrį. Mokiniai skatinami lyginti argumentus, nustatyti kompromisus ir apsvarstyti, kaip skirtingi kontekstai (aplinkos, ekonominiai ir socialiniai) įtakoja GMO naudojimo vertinimą.

^{(Šaltinis: https://old-ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-3-genetics/35-genetic-modification-and/gmo-debate.html)} 

Klausimai apmąstymams