Canlılar ve Çevre: Adaptasyon, Biyoteknoloji ve Gen Mühendisliği

Canlıların çevreye uyumu: adaptasyon

Bir canlının yaşadığı ortamda hayatta kalma ve üreme şansını artıran, kalıtsal olan her özelliğe adaptasyon (uyum) denir. Kaktüsün dikenleri, kutup ayısının kalın yağ tabakası, develerin uzun kirpikleri, göçmen kuşların her sonbahar güneye uçması birer adaptasyondur. Adaptasyonu anlamanın anahtarı iki sözcüktür: kalıtsal ve popülasyon. Bir özellik adaptasyon sayılıyorsa o özellik genlerle yavrulara aktarılır ve uzun bir zaman içinde popülasyonun çoğunluğuna yayılmıştır.

Bu nedenle bir bireyin yaşamı boyunca çevreye verdiği geçici tepkiyi adaptasyonla karıştırmamak gerekir. Yaz tatilinde güneşte bronzlaşan bir insanın derisi koyulaşır; ama bu değişiklik genotipi değiştirmez, çocuklara aktarılmaz. 10. sınıfta gördüğümüz gibi böyle kalıtsal olmayan değişikliklere modifikasyon denir. Adaptasyon ise bir bireyde değil, kuşaklar boyunca popülasyonda oluşur.

Adaptasyonlar üç grupta incelenir:

Kurak ortamlara uyum

Çölde en büyük sorun suyun azlığıdır. Kurak ortam bitkileri (kserofitler) iki yoldan ilerler: suyu daha iyi bulmak ve eldeki suyu korumak. Derine ya da toprağın yüzeyine geniş bir alana yayılan kökler suyu bulmayı kolaylaştırır. Su kaybının büyük bölümü yapraklardan, terleme yoluyla olur; bu yüzden uyumların çoğu yaprakta yoğunlaşır. Kaktüslerde yapraklar dikene dönüşmüş, fotosentezi yeşil gövde üstlenmiştir. Yaprak yüzeyi küçüldükçe terleme yüzeyi de küçülür.

Yaprağın üstündeki mumsu kütikula tabakası kalınlaşmıştır ve suyun yüzeyden buharlaşmasını engeller. Zakkum gibi bitkilerde stomalar yaprağın alt yüzeyindeki çukurların içine yerleşmiştir (batık stoma); çukurun ağzını tüyler örter. Çukurdaki hava nemli ve durgun kaldığı için stomadan dışarı su buharı çıkışı yavaşlar. Kaktüs ve sarısabır gibi sukulent bitkiler gövde ya da yapraklarındaki geniş parankima hücrelerinde su depolar; yağmurdan sonra şişer, kurak dönemde bu suyu kullanır. Bazı çöl bitkileri stomalarını en sıcak saatlerde kapalı tutar ve geceleri açar; böylece su kaybı en fazla olacağı saatlerde stomalar kapalıdır.

Kurak bölge hayvanları da suyu korur. Kuzey Amerika çöllerinde yaşayan kanguru faresi hiç su içmeden yaşayabilir: suyunu yediği tohumlardan ve besinlerin oksijenli solunumla yıkımından açığa çıkan metabolik sudan sağlar. Böbreklerindeki uzun Henle kulpları sayesinde çok yoğun (konsantre) idrar üretir; dışkısı da çok kurudur. Sürüngenler ve kuşlar azotlu atıklarını suda az çözünen ürik asit olarak atar ve bunun için çok az su harcar. Develer hörgüçlerinde su değil yağ depolar; az terler, idrarları yoğundur ve gün içinde vücut sıcaklıklarının birkaç derece dalgalanmasına dayanabilirler.

Soğuk ortamlara uyum, Bergmann ve Allen kuralları

Kutup bölgelerinde sorun ısının korunmasıdır. Balina, fok ve kutup ayısının derisinin altında kalın bir yağ tabakası bulunur; yağ ısıyı iyi iletmez, vücudu yalıtır. Kutup ayısının ve kutup tilkisinin yoğun kürkü de aynı işi görür.

Sıcakkanlı (vücut sıcaklığı sabit) hayvanlarda vücut biçimi ile iklim arasında iki genel eğilim gözlenmiştir:

• Bergmann kuralı: Birbirine yakın akraba türler ya da aynı türün popülasyonları arasında, soğuk iklimde yaşayanların vücudu genellikle daha büyüktür. Antarktika'daki imparator penguen en büyük penguendir; ekvatora yakın Galapagos Adaları'ndaki Galapagos pengueni en küçük penguenlerden biridir.
• Allen kuralı: Soğuk iklimde yaşayanların kulak, kuyruk, bacak ve burun gibi vücut çıkıntıları genellikle daha kısadır. Kutup tilkisinin kulakları küçük ve yuvarlak, Sahra'daki çöl tilkisinin kulakları ise çok büyüktür.

İki kuralın arkasında aynı fizik vardır: ısı, vücut yüzeyinden kaybedilir; ısıyı üreten ise vücut kütlesidir. Bir küpün kenarı iki katına çıkarsa yüzeyi 4 katına, hacmi 8 katına çıkar; yüzey/hacim oranı yarıya iner. Büyük vücutta kütle başına düşen yüzey küçüktür, ısı daha iyi korunur. Uzun kulak ve kuyruklar ise yüzeyi artırır ve ısının dışarı verilmesini kolaylaştırır; sıcak çölde bu bir avantaj, kutupta bir dezavantajdır.

Genetik varyasyonun kaynakları

Bir popülasyondaki bireylerin kalıtsal özellikler bakımından birbirinden farklı olmasına genetik varyasyon denir. Doğal seçilimin üzerinde işlediği ham madde budur. Varyasyonun kaynakları şunlardır:

• Mutasyon: DNA'daki kalıcı değişiklik. Yeni alellerin tek kaynağıdır. Mutasyonlar rastgele oluşur; canlının ihtiyacına göre yönlenmez. Yalnızca üreme hücrelerinde oluşan mutasyonlar yavruya aktarılır.
• Krossing over: Mayoz I'de homolog kromozomlar arasında parça değişimi; aynı kromozom üzerinde yeni alel birleşimleri oluşur.
• Bağımsız dağılım: Homolog kromozom çiftlerinin mayoz I'de kutuplara birbirinden bağımsız ayrılması.
• Rastgele döllenme: Herhangi bir yumurtanın herhangi bir spermle birleşebilmesi.

Son üçü var olan alelleri yeni birleşimlere sokar, yeni alel oluşturmaz; yalnızca eşeyli üremede iş görür. Eşeysiz üreyen bakterilerde varyasyonun temel kaynağı mutasyondur; bakteriler ayrıca plazmit aktarımı gibi yollarla birbirine gen aktarabilir.

Modifikasyon ise varyasyon kaynağı değildir. Aynı genotipteki iki bitkiden biri verimli toprakta uzun, öteki kurak toprakta kısa boylu olabilir; ama bu farkın genetik temeli olmadığı için yavrulara geçmez ve doğal seçilim onu sonraki kuşağa taşıyamaz.

Doğal seçilim

Charles Darwin, 1830'larda beş yıl süren bir deniz yolculuğu boyunca topladığı gözlemleri ve sonraki yıllardaki çalışmalarını 1859'da yayımlanan Türlerin Kökeni adlı kitabında topladı. Alfred Russel Wallace da aynı fikre bağımsız olarak ulaşmıştı. Doğal seçilim fikri birkaç gözleme ve bunlardan çıkan sonuçlara dayanır:

1. Aşırı üreme: Canlılar, ortamın besleyebileceğinden çok daha fazla yavru meydana getirir. Bir morina balığı bir mevsimde milyonlarca yumurta bırakır.
2. Sınırlı kaynaklar ve yaşam mücadelesi: Besin, su ve yaşam alanı sınırlıdır; yavruların çoğu üreme çağına ulaşamaz.
3. Varyasyon: Aynı popülasyonun bireyleri birbirinden farklıdır ve bu farkların bir kısmı kalıtsaldır.
4. Uygun olanın hayatta kalması: Ortama daha uygun özelliklere sahip bireyler daha çok hayatta kalır ve daha çok yavru bırakır.
5. Sonuç: Uygun kalıtsal özellikler kuşaklar boyunca popülasyonda yaygınlaşır.

Doğal seçilim yeni özellik "yaratmaz", var olan kalıtsal varyasyonlar arasından ayıklama yapar. Seçilen birey değil, onun alelleridir; değişen ise popülasyondur. Ortam değişirse "uygun" olan özellik de değişir.

Sanayi melanizmi: biber güvesi

İngiltere'de yaşayan biber güvesinin açık renkli ve koyu renkli iki formu vardır; koyu renk aleli baskındır. Güveler gündüzleri ağaç gövdelerinde dinlenir ve kuşlar onları avlar. 19. yüzyılın başında ağaç gövdeleri açık renkli likenlerle kaplıydı ve koyu güveler çok nadirdi. Sanayi devrimiyle kömür dumanı likenleri öldürdü, ağaç kabukları isle karardı. Açık renkli güveler kararmış kabuk üzerinde kolayca görülüp avlandı; koyu güveler ise gizlendi. 1848'de Manchester'da ilk kez kaydedilen koyu form, yüzyılın sonunda bu bölgedeki güvelerin büyük çoğunluğunu oluşturuyordu. 20. yüzyılın ortasında hava kirliliğini azaltan yasalardan sonra likenler geri döndü ve açık renkli güvelerin oranı yeniden arttı.

Bu örnekte kirlilik koyu renk alelini oluşturmamıştır; koyu güveler kirlilikten önce de nadir olarak vardı. Kirlilik yalnızca hangi rengin avantajlı olduğunu değiştirmiştir. Grafikte bir ayrıntı daha dikkat çeker: kirli dönemin sonunda güvelerin neredeyse hepsi koyu renkli olduğu hâlde açık renk aleli yok olmamıştır. Çekinik olduğu için heterozigot koyu güvelerde saklanmış ve hava temizlenince açık renkli güveler yeniden çoğalmıştır.

Antibiyotik ve böcek ilacı direnci

Bir bakteri popülasyonunda, antibiyotikle hiç karşılaşmadan önce de rastgele mutasyonlar sonucu ya da başka bakterilerden aldığı genlerle dirençli hâle gelmiş birkaç bakteri bulunabilir. Antibiyotik kullanıldığında duyarlı bakteriler ölür, dirençliler hayatta kalır ve çoğalır. Birkaç kuşak sonra popülasyonun çoğu dirençli olur. Bakteriler çok hızlı ürediği için bu seçilim günler içinde görülebilir. Antibiyotiğin gereksiz kullanılması ya da tedavinin erken bırakılması dirençli bakterilerin seçilmesini kolaylaştırır.

Böcek ilacı direnci de aynı yolla gelişir. DDT'nin yaygın kullanılmaya başlamasından yalnızca birkaç yıl sonra dirençli karasinek popülasyonları ortaya çıkmıştı. İlaç direnci oluşturmaz; var olan dirençli bireyleri seçer.

Yapay seçilim ve ıslah

İnsan, istediği özellikleri taşıyan bitki ve hayvanları seçip yalnızca onları çoğaltarak yüzyıllar içinde yeni çeşitler ve ırklar elde etmiştir. Buna yapay seçilim denir; bitki ve hayvan ıslahının temelidir. Yabani lahanadan (Brassica oleracea) yaprakları için seçilen bitkilerden kara lahana, uç tomurcuğu için seçilenlerden baş lahana, çiçek kümesi için seçilenlerden brokoli ve karnabahar, yan tomurcuklar için seçilenlerden Brüksel lahanası elde edilmiştir. Bunların hepsi aynı türün çeşitleridir. Köpek ırkları da kurtlardan başlayan uzun bir yapay seçilimin ürünüdür.

Yapay seçilimde seçici etken insandır; doğal seçilimde ise ortamdır. İkisi de popülasyondaki kalıtsal varyasyona muhtaçtır: yabani lahanada farklı özelliklere yol açan aleller bulunmasaydı ıslahçının seçebileceği bir şey olmazdı. Islahta melezleme (iki farklı çeşidin çaprazlanması) ile istenen özellikler bir araya getirilir. Yapay seçilim gen aktarımı içermez; yalnızca var olan çeşitlilikten yararlanır.

Biyoteknoloji ve gen mühendisliği

Canlıların ya da onların ürünlerinin insan yararına kullanılmasına biyoteknoloji denir. Yoğurt, peynir, turşu, sirke ve ekmek yapımı binlerce yıllık klasik biyoteknoloji uygulamalarıdır: mikroorganizmaların fermantasyonundan yararlanılır. Modern biyoteknoloji ise DNA'ya doğrudan müdahale eder. Bir canlının genlerini değiştirme, bir türden başka bir türe gen aktarma ve DNA'yı çoğaltma, inceleme yöntemlerinin tümüne gen mühendisliği (genetik mühendislik) denir. Bir genin başka bir canlıya aktarılabilmesinin temeli, genetik şifrenin canlıların hemen hepsinde ortak olmasıdır: insan genini okuyan bakteri, insanın üreteceği proteinin aynısını üretir.

Restriksiyon enzimleri ve yapışkan uçlar

Gen mühendisliğinin makası restriksiyon (kesim) enzimleridir. Bu enzimler bakterilerde doğal olarak bulunur ve bakteriyi, içine giren virüs DNA'sını parçalayarak korur. Her restriksiyon enzimi DNA'da yalnızca belirli bir kısa nükleotit dizisini tanır ve onu belirli bir yerden keser. E. coli bakterisinden elde edilen EcoRI enzimi GAATTC dizisini tanır; bu dizi karşı zincirde de 5' ucundan okunduğunda GAATTC'dir. Enzim iki zinciri tam karşılıklı değil, kaydırarak keser. Böylece parçaların uçlarında birkaç nükleotitlik tek zincirli kısımlar kalır: yapışkan uçlar.

İşin püf noktası şudur: aynı enzimle kesilen iki farklı DNA'nın yapışkan uçları birbirini tamamlar. İnsan DNA'sı ve bakteri plazmidi aynı enzimle kesilip karıştırılırsa uçlar baz eşleşmesiyle (hidrojen bağlarıyla) yan yana gelir. Bu bağlar zayıftır; parçaları kalıcı olarak birleştiren DNA ligaz enzimidir. Ligaz, şeker-fosfat omurgasındaki kopukluğu kapatarak iki DNA'yı tek bir molekül hâline getirir. İki farklı kaynaktan gelen DNA parçalarının birleştirilmesiyle oluşan bu moleküle rekombinant DNA denir.

Kesim yerlerinin sayısı, kaç parça oluşacağını belirler. Doğrusal bir DNA'da \(k\) kesim yeri \(k + 1\) parça verir (ip iki yerden kesilirse üç parça olur). Halkasal bir plazmitte ise \(k\) kesim yeri \(k\) parça verir (bilezik iki yerden kesilirse iki parça olur). Tek kesim yeri olan bir plazmit açılır ve tek bir doğrusal parçaya dönüşür.

Rekombinant DNA ile insülin üretimi

Şeker hastalarının kullandığı insülin eskiden sığır ve domuz pankreasından elde edilirdi; bu insülin insanınkinden bir ya da birkaç amino asitle farklıdır ve bazı hastalarda bağışıklık tepkisi doğururdu. Bugün insan insülini bakterilere ürettirilmektedir; bu yöntemle üretilen insan insülini 1982'de onaylanmış ilk rekombinant ilaçtır. Basamaklar:

1. İnsülin genini taşıyan DNA parçası ve vektör (taşıyıcı) olarak kullanılacak bakteri plazmidi aynı restriksiyon enzimiyle kesilir.
2. Parçalar karıştırılır; yapışkan uçlar eşleşir ve DNA ligaz onları birleştirir. Rekombinant plazmit oluşur.
3. Rekombinant plazmit bakterilere aktarılır.
4. Bakteriler antibiyotikli besiyerinde çoğaltılır. Plazmitte bulunan antibiyotik direnç geni sayesinde yalnızca plazmidi almış bakteriler çoğalabilir; plazmit almayanlar ölür.
5. Bakteri her bölündüğünde plazmit de eşlenir; milyonlarca bakteri insülin üretir. İnsülin besiyerinden ayrılır ve saflaştırılır.

Plazmit bakterilerde ana kromozomdan ayrı bulunan, kendi başına eşlenebilen küçük, halkasal DNA'dır. Vektör olarak seçilmesinin nedenleri bakteriye kolay girmesi, bakteriyle birlikte çoğalması ve üzerinde seçim için kullanılabilecek bir direnç geni taşıyabilmesidir. Başka türden gen aktarılmış canlıya transgenik canlı denir; insülin üreten bakteri transgeniktir. Aynı yolla büyüme hormonu, kan pıhtılaşma faktörleri ve mayada üretilen hepatit B aşısı gibi pek çok ürün elde edilir.

Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR)

Adli tıpta bir saç kökü ya da bir damla kurumuş kan inceleme için yeterli DNA içermez. PCR, istenen bir DNA bölgesini deney tüpünde milyarlarca kez çoğaltan yöntemdir. 1983'te Kary Mullis tarafından geliştirilmiştir. Tüpte şunlar bulunur: kalıp DNA, çoğaltılacak bölgenin iki ucuna tamamlayıcı iki kısa primer, dört çeşit DNA nükleotidi ve ısıya dayanıklı bir DNA polimeraz. PCR cihazı tüpün sıcaklığını döngüler hâlinde değiştirir:

1. Denatürasyon (94–96 °C): İki zincir arasındaki hidrojen bağları kopar, DNA tek zincirlere ayrılır.
2. Primer bağlanması (50–65 °C): Sıcaklık düşürülür; primerler hedef bölgenin uçlarındaki tamamlayıcı dizilere bağlanır.
3. Uzama (72 °C): DNA polimeraz primerin ucundan başlayarak kalıba tamamlayıcı yeni zinciri sentezler.

Kullanılan DNA polimeraz kaplıcalarda yaşayan Thermus aquaticus bakterisinden elde edilmiştir (Taq polimeraz). Her denatürasyonda tüp 95 °C'ye ısıtıldığı için insan DNA polimerazı gibi sıradan bir enzim ilk döngüde bozulurdu; ısıya dayanıklı enzim döngüler boyunca çalışmayı sürdürür.

Her döngüde molekül sayısı iki katına çıktığına göre \(N_0\) kalıp molekülle başlanan ideal bir PCR'de \(n\) döngü sonra $$ N = N_0 \cdot 2^{n} $$ çift zincirli DNA molekülü bulunur. Bir molekülden 10 döngüde 1 024, 20 döngüde yaklaşık 1 milyon, 30 döngüde yaklaşık 1 milyar kopya elde edilir. Başlangıçtaki \(2N_0\) zincir kopmadan korunur ve her biri ayrı bir molekülde bulunur; geri kalan bütün zincirler yeni sentezlenmiştir. Bu yüzden \(n\) döngü sonunda yeni zincir sayısı \(2N_0 \cdot 2^{n} - 2N_0\) olur.

Jel elektroforezi ve DNA parmak izi

DNA parçalarını uzunluklarına göre ayırmanın yolu jel elektroforezidir. Örnekler, jelin bir ucundaki kuyucuklara konur ve jele elektrik akımı uygulanır. DNA, şeker-fosfat omurgasındaki fosfat grupları nedeniyle negatif yüklüdür; bu yüzden kuyucukların bulunduğu (−) kutuptan (+) kutba doğru göç eder. Jel ince gözenekli bir ağ gibidir: kısa parçalar gözeneklerden kolay geçer ve daha uzağa gider, uzun parçalar kuyucuğa yakın kalır. Jelin bir kuyusuna uzunlukları bilinen parçalardan oluşan bir DNA merdiveni konarak öteki bantların uzunluğu okunur.

İnsan genomunun büyük kısmı herkeste aynıdır; ama bazı bölgelerde kısa dizilerin art arda tekrar sayısı kişiden kişiye çok değişir. Bu bölgeler PCR ile çoğaltılıp elektroforezle ayrıldığında her insan için farklı bir bant düzeni ortaya çıkar: DNA parmak izi. Yöntemi 1984'te Alec Jeffreys geliştirmiştir. Tek yumurta ikizleri dışında iki insanın DNA parmak izi aynı değildir.

• Adli tıp: Olay yerinden alınan kan, saç ya da deri örneğinin bantları şüphelilerinkiyle karşılaştırılır. Örneğin bütün bantları bir kişinin bantlarıyla örtüşüyorsa örnek büyük olasılıkla o kişiye aittir. Örnek iki kişinin karışımıysa bantlar iki kişinin bantlarının birleşimidir.
• Babalık testi: Çocuk her kromozom çiftinin birini anneden, birini babadan alır. Bu yüzden çocuğun her bandı anne ya da babada bulunmalıdır. Önce çocuğun annede olmayan bantları ayrılır; bu bantların hepsi biyolojik babada bulunmak zorundadır. Bu bantlardan birini bile taşımayan aday baba olamaz.

Klonlama

Genetik olarak birbirinin aynısı olan canlılara klon denir. Doğada klonlar sık görülür: bir bakterinin bölünmesiyle oluşan hücreler, çelikle çoğaltılan bitkiler, tek yumurta ikizleri. Laboratuvarda bir memeliyi vücut hücresinden klonlamanın ilk başarılı örneği Dolly koyunudur. Dolly 1996'da İskoçya'da doğdu.

Yöntemde vücut hücresinden alınan çekirdek (diploit) çekirdeği çıkarılmış bir yumurtaya aktarılır, oluşan hücre embriyo gibi bölünmeye başlar ve taşıyıcı bir dişinin rahmine yerleştirilir. Döllenme olmadığı için bu bir eşeysiz üremedir. Dolly'nin çekirdek genleri çekirdeği veren beyaz yüzlü koyunla aynıdır ve Dolly beyaz yüzlüdür. Mitokondri DNA'sı ise yumurtanın sitoplazmasından, yani yumurtayı veren koyundan gelir. Taşıyıcı annenin Dolly'ye genetik katkısı yoktur. Yüzlerce denemeden yalnızca birinin başarılı olması, klonlamanın hâlâ zor ve verimsiz bir yöntem olduğunu gösterir.

Gen tedavisi ve kök hücreler

Gen tedavisi, hatalı bir gen yüzünden ortaya çıkan bir hastalığı, hücrelere işlevini görecek sağlam bir gen aktararak tedavi etme girişimidir. Genler hücreye çoğunlukla hastalık yapma özelliği giderilmiş virüslerle taşınır. İlk gen tedavisi denemesi 1990'da bağışıklık sistemini çökerten kalıtsal bir enzim eksikliği (ADA eksikliği) olan bir çocuğa uygulandı. Bugün uygulanan gen tedavileri vücut (somatik) hücrelerini hedef alır; tedavi edilen kişinin üreme hücreleri değişmediği için sağlam gen çocuklarına geçmez. Son yıllarda geliştirilen gen düzenleme yöntemleri hatalı diziyi doğrudan düzeltmeyi de mümkün kılmaya başlamıştır.

Kök hücreler farklılaşmamış, kendini bölünerek yenileyebilen ve farklı hücre tiplerine dönüşebilen hücrelerdir. Embriyonun erken evresindeki (blastosist) iç hücre kütlesinden alınan embriyonik kök hücreler vücudu oluşturan bütün hücre tiplerine dönüşebilir. Yetişkin vücudundaki kök hücreler ise daha sınırlıdır: kemik iliğindeki kök hücreler bütün kan hücrelerini (alyuvar, akyuvar, kan pulcukları) oluşturur. Lösemi gibi bazı kan hastalıklarında yapılan kemik iliği nakli bir kök hücre tedavisidir. Göbek kordonu kanı da kan kök hücreleri bakımından zengindir. Embriyonik kök hücre araştırmaları, embriyonun kullanılması nedeniyle etik tartışmaların merkezindedir.

Genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO)

Gen mühendisliği yöntemleriyle genetik yapısı değiştirilmiş canlılara GDO denir. Bilinen örnekler:

• Bt mısır ve Bt pamuk: Bacillus thuringiensis bakterisinin, bazı böcek larvalarına zehirli bir protein üreten geni aktarılmıştır. Bitki zararlı böceklere karşı kendini korur.
• Yabani ota karşı ilaçlara dayanıklı soya: Tarlaya ot ilacı uygulandığında yabani otlar ölür, ürün zarar görmez.
• Altın pirinç: A vitamininin öncülü olan beta-karotenin pirinç tanesinde üretilmesini sağlayan genler aktarılmıştır.
• Raf ömrü uzatılmış domates, ilaç proteini üreten bakteri ve mayalar.

Olası yararlar: verimin artması, böcek ilacı kullanımının azalması, besin değerinin artırılması, kuraklık ve tuzluluğa dayanıklı ürünler. Olası riskler: aktarılan genin polen yoluyla yabani akraba bitkilere geçmesi (gen kaçışı), hedef olmayan canlıların etkilenmesi, zararlıların zamanla Bt proteinine direnç kazanması, yeni alerjen oluşma olasılığı, ekilen çeşitlerin azalmasıyla tarımsal çeşitliliğin düşmesi ve tohumun birkaç şirketin denetimine girmesi. Güvenlik değerlendirmesinden geçerek piyasaya çıkan GD gıdaların insan sağlığına zarar verdiği gösterilmemiştir; yine de her ürünün ayrı ayrı değerlendirilmesi gerekir. Türkiye'de 2010'da yürürlüğe giren Biyogüvenlik Kanunu ile genetiği değiştirilmiş bitki ve hayvanların üretimi yasaklanmıştır; GD ürünlerin ithalatı izne bağlıdır.

Biyoteknolojinin uygulamaları, biyogüvenlik ve etik

Biyoremediasyon, kirlenmiş toprak ve suların canlılar, çoğunlukla bakteri ve mantarlar kullanılarak temizlenmesidir. 1989'da Alaska'da bir tankerden sızan petrolün temizlenmesinde kıyıya gübre verilerek petrolü parçalayan doğal bakterilerin çoğalması hızlandırılmıştır. Bazı bitkiler topraktaki ağır metalleri dokularında biriktirerek toprağı temizler.

Biyogüvenlik, biyoteknoloji ürünlerinin insan sağlığına, çevreye ve biyoçeşitliliğe zarar vermeden kullanılması için alınan önlemlerin tümüdür. Etik tartışmalar da bu alanın parçasıdır: kişinin genetik bilgisinin gizliliği ve bu bilginin işe alımda ya da sigortada ayrımcılık için kullanılmaması, üreme hücrelerinde kalıcı genetik değişiklik yapılması, insan klonlama ve embriyo araştırmaları. Bilimsel olarak mümkün olan her şeyin yapılması gerekmez; bu kararlar bilimsel bilgi, hukuk ve toplumsal değerlerle birlikte verilir.