Uusi jalostus on paljon hallitumpaa

Evoluutio ja jalostus ovat eliön perimän muuttamista. Hyötykasveja on jalostettava, sillä useimmat kasvit eivät ole "tarkoittaneet" itseään ihmisen käyttöön. Niissä on paljon parannettavaa ihmisen hyvinvoinnin, tuotannon tehokkuuden ja ympäristön säästämisen kannalta.

Kehityksen raaka-aineena toimivat mutaatiot, joita luonto ja ihminen saavat aikaan esimerkiksi monilla kemikaaleilla sekä gamma-, röntgen- ja UV-säteilyllä. Mutaatiot ovat harvinaisia ja satunnaisia, ja yhtä toivottua muutosta kohti syntyy perimässä satojatuhansia ei-toivottuja muutoksia.

Perinteinen mutaatiojalostus on sen vuoksi erittäin tehotonta ja umpimähkäistä.

Tuntemattomia muutoksia tuntemattomissa geeneissä - eikä kukaan kysy mitään? Niitä "saamme" syödä joka päivä ilman elintarvikelupia, tutkimuksia tai merkintöjä. Sellaisia ei vanhalta jalostukselta vaadita. Tietämättömyys on turvallisuutta?

Yhtä yritystä ja erehdystä on myös vuosisatainen valintajalostus. Vanhoilla, pitkään jalostetuilla viljelykasveilla on suoran massavalinnan teho käynyt jo vaatimattomaksi. Risteyttäminen ja valinta ovat sitä vastoin käytössä kaikissa jalostusohjelmissa myös tulevaisuudessa.

Kasvipopulaatiot ovat eräänlaista "mutanttipuuroa". On vaikeaa pyydystää siitä edullinen geenimuoto kasvilajikkeeseen vain kasvien ulkonäön perusteella. Uusi geenitieto ja -tekniikka voivat toki nopeuttaa perinnejalostustakin. Suunnattomia kasviaineistoja joudutaan silti analysoimaan (nyt kemiallisesti).

Mutaatiojalostuksella onnistuttiin sammuttamaan rapsista haitallista erukahappoa tuottava geeni. Sopivan mutantin löytämiseksi tehtiin Suomessakin satojatuhansia rasvahappoanalyysejä - pikkuruisten siementen puolikkaista! (toisesta puolikkaasta kasvatettiin sitten se kasvi)

Geenin nouto risteyttämällä

Perinteisessä jalostuksessa kasveihin haetaan usein hyötyominaisuuksia villikasveista risteyttämällä. Tässä ei sinänsä ole mitään ihmeellistä, sillä lajien risteytyminen on kasveilla arkipäivää.

Risteytyksissä siirtyy kuitenkin kasviin toivottujen geenien lisäksi tuhansia tuntemattomia geenejä. Niitä kaikkia ei voida puhdistaa pois kasvista, eikä tuntemattomien proteiinien haitattomuutta (esimerkiksi allergiaominaisuuksia) voida selvittää.

Kymmenien sukupolvien takaisinristeytyksillä viljelykasviin päin voidaan ei-toivottujen, "primitiivisten" geenien lukumäärää jälkeläistössä laimentaa tilastollisesti. Jos valinnalla kuitenkin suositaan joitakin villikasvin geenejä, seuraavat kaikki niihin läheisesti kytkeytyneet villigeenit sitkeästi mukana.

Vain väliin osuneet, harvinaiset tekijäinvaihdunnat (crossing-over) voivat pudottaa näitä "peukalokyytiläisiä" kelkasta. Toivottujen harvinaisuuksien löytämiseksi jälkeläistöistä tarvitaan joka tapauksessa mittavia molekyylibiologisia analyysejä. Tutkimuksissa on havaittu ei-toivottuja kyytiläisiä jopa 50 takaisinristeytyspolven jälkeen.

Erityisen ongelmalliseksi tilanne tulee, jos toivottu geeni sijaitsee sentromeerin eli kromosomin "vetokoukun" lähistöllä. Mutta senhän pitäisi oleman geeneistä tyhjää aluetta? Väärin! Uusin tutkimus on osoittanut, että sentromeerin lähistöllä kromosomissa on satoja aktiivisia geenejä, joita crossing-over ei voi lohkaista erilleen toisistaan.

Uudessa jalostuksessa geeni sitä vastoin tunnetaan ja siirretään geenitekniikan avulla kasviin puhtaana, ilman salamatkustajia. Vierasta dna:ta siirtyy kasviin miljoona kertaa vähemmän, ja valmiiseen lajikkeeseenkin sitä jää satoja (ellei tuhansia) kertoja vähemmän kuin vanhoilla menetelmillä.

Perinteinen jalostus on vielä kaoottisempaa kuin on tiedetty, kertovat uusimmat tutkimukset. Risteytykset kaukaisten sukulaisten kanssa laukaisevat viljelykasvissa hallitsematonta geneettistä muuntelua.

Hyppivät geenit, joita voi olla jopa 40 prosenttia perimäaineesta, lähtevät silloin liikkeelle ja käynnistävät kasvissa laajamittaisen "mutaatiomyllytyksen". Myös perinnöllinen uudelleenjärjestyminen (somaattinen rekombinaatio) kiihtyy kasvin soluissa.

Lisäksi geenien toimintaa vaimentava dna-metylaatio purkautuu ja rakentuu uudelleen. Tällöin kasvissa piilevää geneettistä vaihtelua ilmestyy näkyviin ja toisaalta toimivia geenejä vaimenee.

Suuri osa kasvien geeneistä saattaa nimittäin olla täysin vaimennettuina. Kasveilla siihen on varaa, sillä niillä on usein soluissaan koko geenistö useana kerranteena. Monet vastingeeneistä voivat olla kotoisin eri kasvilajeilta, joten kasvin ominaisuudet riippuvat siitä, mitkä niistä ovat toiminnassa.

Myös geenitekniikkaa sovellettaessa saattaa siirretty geeni hiljentyä useissa kasvilinjoissa. Vaimeneminen ei tällöin kuitenkaan koske perimän muita geenejä. "Hiljaisten linjojen" ongelmasta päästään kuitenkin eroon jalostuksen koetelluilla periaatteilla. Alkuvaiheessa tuotetaan näet muutamia kymmeniä, ehkä satakin muuntogeenistä koelinjaa, joista sitten ainoastaan parhaat kelpuutetaan jatkoon.

Satunnaiset muutokset ovat joskus hyödyllisiä mutta useimmiten haitallisia. Ja joka tapauksessa korvaamattomat vanhat marja-, hedelmä-, viiniköynnös- ja perunalajikkeet hajoavat risteytettäessä. Ne löydettiin aikanaan geneettisinä onnenkantamoisina satojentuhansien taimien jalostusaineistoista. Mikään määrä perinnejalostusta ei voi rakentaa niitä koskaan takaisin.

Jalostajalle geneettinen vaihtelu on sinänsä arvokasta raaka-ainetta. Sen tulisi kuitenkin olla mahdollisimman hallittua. Uhanalaisia vanhoja lajikkeita ei kannata hävittää vaan parantaa.

Esimerkiksi nykyisiä maukkaampi banaanilajike, Gros Michel, päätyi historian hylkyhyllylle 50 vuotta sitten, kun uusi kasvitautirotu hävitti sen viljelmät. "Naurava banaani" saataisiin takaisin kauppoihin tuomalla siihen geenitekniikan avulla taudinkestävyyttä villibanaanilta.

Kun jalostettava geeni tunnetaan, sen tuottaman proteiinin (proteiinien) ominaisuuksia voidaan tutkia haitattomuuden varmistamiseksi. Nisäkkäillä geeni saattaa kyllä tuottaa useita eri proteiineja - toisin kuin kasveilla on tapana. Mutta kaikki ne voidaan silti tunnistaa solun proteiinikirjosta ja ottaa erilleen tutkittaviksi.

Uuselintarvikkeet tutkitaan huolellisemmin kuin mitkään elintarvikkeet ihmiskunnan historiassa. Muunnetun proteiinin turvallisuus selvitetään Maailman terveys- ja ruokajärjestöjen (WHO, FAO) yhteisten Codex alimentarius -ohjeistusten mukaisesti.

Yksikään tuotantoon hyväksytty muuntogeeninen kasvi ei ole aiheuttanut allergioita. Ei edes ole ainoatakaan tieteellistä syytä, miksi muuntogeeniset kasvit aiheuttaisivat allergiaa yhtään useammin kuin muut kasvit. Ne ovat tutkittuja ja turvallisempia kuin perinnelajikkeet (Allergia & Astma 3/03, 2/04).

Tahattomat muutokset

Uusi kasvinjalostus on monessa suhteessa tarkempaa kuin vanha, sillä kasviin tuodaan ainoastaan tunnettu geeni puhtaana, ilman monilukuisia salamatkustajia. Perinteisen jalostuksen jäljiltä sellaisia voi jäädä kasviin satamäärin.

Mikrobeilla voidaan toivottu muutos perimäaineksessa määrätä jo tarkalleen, viimeistä dna-emäsparia myöten - kun jalostus tehdään geenitekniikalla. Kasveilla ollaan yhtä pitkälle pääsemässä vasta näinä vuosina.

Nyt voidaan jo rakentaa kasvin kromosomiin valmis, vakioitu geenin kiinnittymispaikka, johon parempi geenimuoto voidaan aina myöhemmin ohjata. Kokeissa onnistuu myös jo toisinaan kasvin oman geenin korvaaminen jalostetulla geenimuodolla, joskin vielä liian harvoin. Tämä "geenitekniikan kolmas vaihe" on arkipäivää muutaman vuoden kuluttua, kun uusi geenitutkimus tuo lisää tietoa kasvin omien, perimäaineen muokkausta ohjaavien geenien toiminnasta.

Aiheutuuko geenin paikasta sitten hankalia pulmia jalostukselle? Eipä juuri, kertoo vuosituhansien kokemus. Luonto itse muuttaa geenien sijaintia kromosomeissa klassillisilla mutaatioilla (inversio, deleetio, duplikaatio, translokaatio). Tämä on tiedetty jo 1920-luvulta asti.

Uudessa paikassa geeni voi toimia paremmin tai huonommin kuin ennen. Kromosomeissa on joka tapauksessa tuhansia paikkoja, joissa jalostettu geeni toimii hyvin.

Lähistön geeneillä voi joskus olla vaikutusta toistensa säätelyyn. Sen estämiseksi osataan nykyisin laittaa jalostettavan geenin ympärille tyhjää dna-rihmaa eristeeksi. (Geenituotetta koodaa vain 1-2 prosenttia kasvien dna:sta).

Luonto tai jalostaja valitsee käyttöön vain ehdottomasti onnistuneimmat kasviyksilöt. Evoluutio ja jalostus ovat vanhin tunnettu laatujärjestelmä.

Hyvän tuloksen varmistamiseksi tuotetaan täsmäjalostuksessa aluksi joitakin kymmeniä muuntogeenisiä kasvilinjoja. Niistä sitten muutama valitaan jatkoon ja yksi saatetaan hyväksyä lopulta lajikkeeksi. Sattumaan perustuvassa vanhassa jalostuksessa hallittavuus on sitä vastoin heikko, joten on seulottava jopa satojatuhansia kasviyksilöitä.

Summa summarum:

Tuottaako geenitekniikka kasviin tahattomia muutoksia enemmän kuin vanha jalostus? Tätä mediakampanjoiden väitettä ei biologia tue, pikemminkin päinvastoin.

Uusin tutkimus pystyy jo selvittämään kaikki kasvissa esiintyvät kymmenet tuhannet aineet (ns. sekundaarimetaboliitit) [tuntemattomatkin ainakin bruttokaavan tarkkuudella]. Kun rapsista poistettiin haitallinen erukahappo perinteisellä jalostuksella, muuttuivat samalla yli sadan muun aineen pitoisuudet kasvissa merkitsevästi. Kun rapsi taas jalostettiin glyfosaatinkestäväksi geenitekniikan avulla, ei yhdenkään sekundaarimetaboliitin pitoisuus kasvissa muuttunut.

Geenitekniikka on ainoa jalostusmenetelmä, jolla voidaan parantaa kasvullisesti lisättäviä kasvilajikkeita hallitusti, säästäen niiden suositut vanhat ominaisuudet. Esimerkiksi Royal Gala omenasta on jo jalostettu johdannaislajike, joka on vastustuskykyinen bakteerin aiheuttamalle tuhoisalle tulipoltetaudille. (Suomeen tauti ei ole onneksi vielä levinnyt). "Terve-Gala"-lajiketta ei streptomysiinillä tarvitse ruiskutella, kuten kaiken maailman omenapuita.