GDO Nedir? Transgenik Ürünler, Gen Aktarımı ve Örnekler

GDO, transgenik canlı ve geleneksel ıslah aynı şey değildir

GDO, genetik materyali biyoteknolojik yöntemlerle değiştirilmiş organizmalar için kullanılan geniş bir ifadedir. Bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar bu kapsamda bulunabilir. Bir genin eklenmesi, çıkarılması, susturulması veya değiştirilmesi farklı GDO oluşturma yaklaşımlarıdır; dolayısıyla her GDO’nun DNA’sında yapılan işlem aynı değildir.

Transgenik organizma ise GDO’ların özel bir alt grubudur. Bir organizmaya başka bir türden genetik materyal aktarılmışsa transgenik terimi kullanılır. Örneğin, Bacillus thuringiensis adlı bakteriden alınan bir genin mısır veya pamuk bitkisine aktarılması, kaynakta verilen çerçeveye göre transgenik bir örnektir. Bu nedenle ‘her transgenik canlı GDO’dur’ ifadesi kapsam bakımından doğrudur; fakat ‘her GDO transgeniktir’ ifadesi aynı ölçüde doğru değildir. Çünkü bir canlı, kendi türünden veya yakın akraba türden genetik materyalle değiştirilebilir ya da yabancı gen eklenmeden mevcut bir gen düzenlenebilir.

Geleneksel ıslahın ayırt edici özelliği, seçme ve çiftleştirme yoluyla gen kombinasyonlarının nesiller boyunca aktarılmasıdır. Genetik mühendisliğinde ise hedeflenen DNA parçası üzerinde işlem yapılır. Bu, istenen özelliğin hangi genetik değişiklikle ilişkilendirildiğini daha açık biçimde incelemeye olanak verir; ancak kullanılan yönteme göre değişikliğin genomdaki konumu ve sonuçları farklılık gösterebilir.

Bir bitki hücresine gen aktarımı nasıl gerçekleştirilir?

GDO üretimi tek bir işlemden ibaret değildir; hedef özelliğin belirlenmesi, DNA’nın taşınması, değiştirilmiş hücrelerin seçilmesi ve bu hücrelerden organizma elde edilmesi gibi birbirini izleyen aşamalardan oluşur.

1. Hedef özellik belirlenir. Örneğin amaç, belirli böcek larvalarına karşı direnç veya belirli bir herbisite tolerans olabilir. Bu aşamada önce özelliği sağlayan genetik bilginin hangi organizmada bulunduğu araştırılır.

2. İlgili gen tanımlanır ve izole edilir. Donör organizma bir bitki, bakteri veya başka bir canlı olabilir. İzole edilen DNA parçasının hedef hücrede çalışabilmesi için uygun genetik düzenekle birlikte hazırlanması gerekir.

3. Gen bir vektöre yerleştirilir. Vektör, genetik materyalin hedef hücreye taşınmasına yardımcı olan araçtır. Plazmitler ve bazı virüs temelli sistemler vektör olarak kullanılabilir. Bu aşamadaki ‘gen klonlama’ ifadesi, bir DNA parçasının çoğaltılması ve uygun taşıyıcı yapıya yerleştirilmesiyle ilgilidir; canlı bir organizmanın kopyalanması anlamındaki klonlama ile aynı kavram değildir.

4. Hedef hücreye aktarım yapılır. Bitkilerde kullanılan yöntemlerden biri, Agrobacterium tumefaciens bakterisinin bitki hücrelerine DNA aktarma yeteneğinden yararlanır. Bu mekanizma genetik mühendisliği amacıyla uyarlanabilir. Gen tabancası olarak adlandırılan biyolistik yöntem ve mikroenjeksiyon da diğer aktarım yollarındandır.

5. Başarılı biçimde değiştirilen hücreler seçilir. Gen aktarımı yapılan hücrelerin tamamı beklenen değişikliği taşımayabilir. Bu nedenle seçici ortamlar kullanılarak istenen genetik değişikliği taşıyan hücreler ayrılır.

6. Seçilen hücrelerden tam organizma elde edilir. Bitkilerde doku kültürü teknikleriyle bir hücreden veya hücre grubundan gelişmiş bitki oluşturulması hedeflenebilir. Son aşamada aktarılan genin işlevsel olup olmadığı ve beklenen özelliğin ortaya çıkıp çıkmadığı incelenir.

Önemli sınır şudur: Bir genin DNA’ya aktarılması, tek başına özelliğin kesin olarak ortaya çıkacağını göstermeye yetmez. Genin ifade edilmesi, hedef hücrede çalışması ve beklenen biyolojik etkiyi oluşturması ayrıca kontrol edilmelidir.

Bt mısır ile herbisit toleranslı soyanın farkı

Tarımda GDO uygulamalarını anlamanın en kolay yolu, kazandırılan özelliği ve bu özelliğin hangi tarımsal probleme karşı kullanıldığını ayırmaktır.

Böcek direnci kazandırılmış bitkilerde amaç, belirli zararlı böceklerin neden olduğu kaybı azaltmaktır. Kaynaklarda verilen Bt örneğinde, Bacillus thuringiensis bakterisinden alınan genler mısır veya pamuk bitkilerine aktarılır. Bu bitkiler, belirli böcek larvaları için toksik olan bir protein üretebilir. Buradaki karar kuralı şudur: Bitki, tüm böceklere karşı genel bir koruma sağlamaz; hedeflenen zararlı tür veya larva grubu bakımından değerlendirilir. Bu yüzden ‘Bt bitkisi bütün böcekleri öldürür’ şeklindeki ifade aşırı genellemedir.

Herbisit toleransında ise hedef yabani otlardır. Belirli herbisitlere toleranslı olarak geliştirilen bitkiler, yabani ot kontrolü sırasında söz konusu herbisitten zarar görmeyecek şekilde tasarlanır. Soya ve kolza, bu özelliğe sahip yaygın örnekler arasında anılır. Burada da toleransın tüm kimyasallara karşı olduğu düşünülmemelidir; özellik, belirli herbisit veya herbisit grubuna bağlıdır.

Hastalık direnci de başka bir uygulama alanıdır. Bitkilere virüs, bakteri veya mantar kaynaklı hastalıklara karşı direnç kazandırılması hedeflenebilir. Besin değerinin artırılması üzerine projeler de bulunur; ancak belirli ürünlerin sonuçları ve yaygınlık derecesi, kullanılan kaynağa göre ayrıca doğrulanmalıdır.

GDO’nun tarımsal etkisini değerlendirirken yalnızca ‘verimi artırır’ gibi tek yönlü bir hüküm kurmak yerine, kazandırılan özelliği, hedef zararlıyı veya yabancı otu ve kullanım koşulunu birlikte sormak gerekir. Bir özelliğin olası yararı, her ürün ve her tarımsal ortam için aynı biçimde ortaya çıkmayabilir.

Klasik transgenik yöntem ile CRISPR arasındaki sınır

Klasik transgenik yaklaşımda başka bir organizmadan alınan genetik materyal, bir vektör aracılığıyla hedef hücreye aktarılabilir. Bu yöntem, türler arasında gen aktarımını mümkün kılabildiği için geleneksel ıslahın sınırlarını genişletir. Ancak aktarılan genin genomda rastgele veya farklı konumlarda yerleşebilmesi, değişikliğin ayrıntılı olarak incelenmesini gerekli kılar.

Gen düzenleme araçları olan CRISPR/Cas9, TALEN ve çinko parmak nükleazları belirli genom bölgelerinde değişiklik yapmayı hedefler. Bir genin işlevsizleştirilmesi, dizisinin değiştirilmesi veya uygun bir DNA parçasının belirli bölgeye eklenmesi bu yaklaşımın örnekleri olarak verilir. Gen düzenleme ile transgenik yöntem arasında kesin bir eşitlik kurulamaz: Gen düzenleme yabancı DNA eklenmeden de gerçekleştirilebilir; yabancı gen aktarılmışsa süreç aynı zamanda transgenik özellik taşıyabilir.

İntragenik yaklaşımda, aynı türden veya cinsel olarak uyumlu türlerden alınan genetik öğeler yeniden düzenlenerek kullanılır; bu öğelerin mutlaka alıcı organizmanın kendi genomundan gelmesi gerekmez. Cisgenik yaklaşımda ise gen, düzenleyici bölgeleriyle birlikte aynı türden veya cinsel olarak uyumlu bir türden doğal biçimine daha yakın şekilde aktarılır.

Sentetik biyoloji, mevcut bir özelliği aktarmanın ötesine geçerek biyolojik sistemlerin veya işlevlerin tasarlanmasını ve inşa edilmesini hedefleyen daha geniş bir alandır. Bu nedenle sentetik biyoloji, GDO ile ilişkili olsa da GDO terimiyle otomatik olarak aynı kapsamda değerlendirilmemelidir.

Çözümlü örnekler: tanımdan uygulama seçimine

Örnek 1 — Bir organizmanın sınıflandırılması

Verilenler: Bir bakteriden alınan, belirli böcek larvalarına karşı toksik protein üretimiyle ilişkilendirilen gen, mısır bitkisine aktarılıyor. Değiştirilen bitkiler seçici ortamda ayrılıyor ve bitkilerden tam mısır fideleri elde ediliyor.

Çözüm adımları:

1. Mısırın DNA’sında biyoteknolojik yöntemle değişiklik yapıldığı için organizma GDO kapsamına girer.
2. Kullanılan gen bakteriden alındığı için bu örnek aynı zamanda transgeniktir.
3. Özellik, herbisit toleransı değil, belirli böcek larvalarına karşı dirençtir.
4. Seçici ortam ve doku kültürü, aktarım sonrası uygun hücreleri ayırma ve bitki elde etme aşamalarını açıklar.

Sonuç: Bu örnek ‘transgenik, böcek dirençli GDO mısır’ olarak sınıflandırılır. ‘Herbisite dayanıklı mısır’ demek, verilen özellikle uyuşmadığı için hatalıdır.

Örnek 2 — Uygun biyoteknolojik özelliği seçme

Verilenler: Bir çiftçi, yabani ot mücadelesinde kullanılan belirli bir herbisitin ana ürüne zarar vermeden uygulanmasını istiyor. Soruda ürünün böcek larvalarına karşı protein üretmesiyle ilgili bilgi verilmiyor.

Çözüm adımları:

1. Sorundaki temel problem böcek zararı değil, yabani ot kontrolüdür.
2. Bu nedenle aranacak özellik böcek direnci değil, belirli herbisite toleranstır.
3. Tolerans kavramı yalnızca belirtilen herbisit bakımından yorumlanır; bitkinin bütün herbisitlere dayanıklı olduğu sonucu çıkarılamaz.
4. Soya ve kolza, kaynaklarda herbisit toleransı örneği olarak verildiğinden, seçeneklerde bulunuyorsa bu ürünlerle ilişki kurulabilir.

Sonuç: Doğru eşleştirme ‘yabani ot kontrolü → belirli herbisite tolerans’ biçimindedir. ‘Bt geni → herbisit toleransı’ eşleştirmesi ise özelliklerin karıştırılmasıdır.

Sık yapılan hatalar ve karıştırılan kavramlar

1. GDO ile klonlamayı aynı sanmak: Gen klonlaması, belirli bir DNA parçasının çoğaltılması veya vektöre yerleştirilmesi anlamında kullanılabilir. Klonlama ise bağlama göre bir hücrenin ya da organizmanın genetik kopyasının elde edilmesini ifade eder. GDO üretiminde gen klonlama aşaması bulunabilse de her GDO, bütün organizmanın klonlanmasıyla elde edilmez.

2. Her GDO’nun transgenik olduğunu düşünmek: Transgenik, başka türden genetik materyal aktarımını özellikle belirtir. Yabancı gen içermeyen bazı gen düzenleme uygulamaları GDO kavramıyla ilişkilendirilebilir, fakat bunlar otomatik olarak transgenik sayılmaz.

3. Her gen aktarımını ‘tam hedefli’ kabul etmek: Klasik vektör temelli aktarımda genin genomdaki yerleşimi, CRISPR gibi hedefli düzenleme araçlarıyla aynı biçimde kontrol edilmeyebilir. Bu nedenle ‘gen aktarımı’ ile ‘belirli genom noktasında hassas düzenleme’ ifadeleri ayrılmalıdır.

4. Bt özelliğini tüm canlılara karşı direnç olarak yorumlamak: Bt bitkisinin etkisi, hedeflenen belirli böcek veya larva grupları üzerinden değerlendirilir. ‘Bütün böcekleri etkiler’ sonucu, verilen tanımdan çıkarılamaz.

5. Herbisit toleransını böcek direnciyle karıştırmak: Herbisit yabani otları kontrol etmeye yönelikken, böcek direnci hayvansal zararlılara karşı geliştirilen özelliktir. Soruda mücadele edilen etmen, doğru seçeneği belirleyen ana ipucudur.

6. Bir ürünün GDO olmasıyla güvenlik veya yarar hakkında tek başına hüküm vermek: GDO etiketi, yapılan genetik değişikliğin türünü anlatır; ürünün özellikleri, kullanım amacı ve değerlendirme koşulları ayrıca incelenmelidir. Kaynaklarda verilen bilgiler, ürün bazında özellik eşleştirmesi yapmaya yardımcı olur; her GDO için aynı sonucu garanti etmez.