study-document on the use of ''genetically modified food plants'' to combat hunger in the world

8/7/2019 Study-Document on the Use of ''Genetically Modified Food Plants'' to Combat Hunger in the World

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THE PONTIFICAL

ACADEMY

OF SCIENCES

EXTRA SERIES

23

VATICAN CITY

2004

PON

TIFICIA

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DEMIASC

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IARVM

STUDY-DOCUMENT

ON THE USE OF GENETICALLY

MODIFIED FOOD PLANTSTO COMBAT HUNGER IN THE WORLD

DOCUMENTO-STUDIO

SULLUSO DI PIANTE ALIMENTARI

GENETICAMENTE MODIFICATE PER

COMBATTERE LA FAME NEL MONDO


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STUDY-DOCUMENT ON THE USEOF GENETICALLY MODIFIED FOOD PLANTS

TO COMBAT HUNGER IN THE WORLD

DOCUMENTO-STUDIO SULLUSO DI PIANTEALIMENTARI GENETICAMENTE MODIFICATE

PE R COMBATTERE LA FAME NE L MONDO

VATICAN CITY2004

PONTIFICIA ACADEM IA SCIENTIARVMEXTRA SERIES 23

PON

TIFICIA

ACA

DEMIASC

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STUDY-DOCUMENT ON THE USEOF GENETICALLY MODIFIED FOOD PLANTS

TO COMBAT HUNGER IN THE WORLD*

I. INTRODUCTORY NOTE BY PRESIDENT NICOLA CABIBBO

During the closed session of the Academ y held dur ing the Plenary Sessionmany Academicians expressed deep concern at the distorted way in whichrecent scientific results, and in particular those relating to geneticallyimproved plant varieties, have been presented to the public. It was decided to

establish a comm ittee with the task of producing a docum ent on this subject.The chairman of the committee was A. Rich and its other members were W.Arber, T-T. Chang, M.G.K. Menon, C. Pavan, M.F. Perutz, F. Press, P.H. Raven,and R. Vicua. The docum ent was exam ined by the Council at its meeting of25 February 2001, submitted to the members of the Academy for their com-ments, and then sent to the committee for the preparation of the final version.

The document, which is included in the Proceedings, expresses theconcerns of the scientific community about the sustainability of present

agricultural practices and the certainty that new techniques will be effec-tive. At the same time, it stresses the need for the u tmost care in th e assess-ment and evaluation of the consequences of each possible modification,and on this point we cannot but recall the exhortation of John Paul IIregarding biotechnologies made in his speech of 11 November 2000 on theoccasion of the Jubilee of the Agricultural World: they must be previouslysubjected to rigorous scientific and ethical control to ensure that they donot give rise to disasters for the health of man and the futu re of the earth .

The docum ent also expresses concern abou t excesses with r egard tothe establishment of intellectual property rights in relation to widelyused crops excesses which could be detrimental to the interests ofdeveloping n ations.

A fur ther recomm endation, clearly stated in th e docum ent, is that theexamination of the safety of newly developed cultivars should be basedon well-docum ented methods and th at the methods and r esults shou ld beopenly discussed an d scru tinised by the scientific com m un ity.

*Issued at the end of the Jubilee Plenary Session on Science and the Future ofMan kind, 10-13 November 2000.


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The Academy will devote an ad hoc meeting to the subject of geneti-cally modified food plants. This meeting will provide an opportunity toexamine in depth many issues which are raised in the document and

which ar e of special concern: the m ethods u sed in th e testing an d licens-ing of the new cultivars; the comparative risks associated with differentm ethod s of pest con trol; an d th e m an y scientific, ethical and social issuesraised by the introduction of a new and powerful technology directedtowards a gricultur al im provem ent.

II. RECOMMENDATIONS

The Challenge

1. The rapid growth of the world population requires the develop-m ent of new technologies to feed people adequ ately; even now, an eighthof the worlds peop le go to bed hungry. The genetic m odification of foodplants can help meet part of this challenge.

2. Agriculture as it is cur ren tly practiced is unsusta inab le, as is indi-cated by the massive losses of topsoil and agricultural land that have

occurred over th e past few decades, as well as by the unacceptab le con-sequences of m assive applications of pesticides and herb icides throu gh-out m ost of the wor ld. Techn iques to genetically m odify crop plan ts canm ake im portan t contributions to the solution of this comm on p roblem .

The Potential of Genetically Modified Food Plants

3. Virtu ally, all food p lants ha ve been genetically modified in the past;

such a m odification is, therefore, a very com m on procedure.4. The cellular machinery of all living organisms is similar, and themixing of genetic material from different sources within one organismhas been an impor tant part of the evolutionary process.

5. In recent years, a new technology has been developed for makingm ore precise and specific imp rovemen ts in strains of agricultura l plants,involving small, site-directed alterations in the genome sequence orsometimes the transfer of specific genes from one organism to another.

6. Genetically modified food plants can play an important role inimp roving n utr ition and agricultural products, especially in the d evelopingworld.


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Recom m endation for the Scientific Com m unity

15. In order to help governments, state-funded researchers, and pri-

vate companies to meet the above conditions, and in order to facilitatethe development of common standards and approaches to this problemin both developing and industrialised countries, the scientific communi-ty, represented by its established worldwide umbrella organisations,should offer its expertise. A suitably composed international scientificadvisory committee could be entrusted with this all-important task.

III. BACKGROUND

The Pontifical Academy of Sciences has traditionally stressed theapplication of science to world food problems. Most recently, the studyweek proceedings on Food Needs of the Developing World in the Ea rlyTwenty-First Century and Science for Survival and SocialDevelopm ent, two conferences held in 1999, emphasized the special roleof modern biotechnology in improving the characteristics of plants.Here, the members of the Pontifical Academy are considering newer

aspects of these applications in a global context.The worlds people have grown in num ber from 2.5 billion to m orethan 6 billion over the past fifty years. One out of four lives in extremepoverty, and one out of eight is chronically malnourished. These prob-lems are in part related to patterns of distribution of the available food,in pa rt to the low produ ctivity of agriculture in certain regions, includingthe loss of crops to pests, and in another par t to an un balanced nu trition-al value in th e da ily diet. En hanced produ ction of qua litatively im proved

food under sustainable conditions could greatly alleviate both povertyand malnutrition. These are goals that will become even more urgent asour nu m bers increase by an estim ated two billion add itiona l people overthe n ext few decades. Modern science can help m eet this challenge if it isapp lied in an app ropriately constru ctive social and econom ic context.

Historical Use of GM Plants

Genetically modified (GM) plants can play an important role in allevi-ating world food prob lems. Recent discussions concerning GM plants h aveoften overlooked the fact th at virtu ally all com m only used foods have been


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genetically modified, often extensively, during the long history of agricul-ture. Ever since the start of agriculture about 10,000 years ago, farmershave selected plant variants that arose spontaneously when they offered

increased productivity or other advantages. Over time, new methods forprod ucing desirable genetic varian ts were introdu ced, an d have been u sedextensively for some two centuries. Cross-breeding of different plant vari-eties and species, followed by the selection of strains with favorable char-acter istics, has a long history. That p rocess involves excha nging th e genet-ic material, DNA, from one or ganism to an other. DNA conta ins genes, an dgenes generally act by expressing proteins; thus the newly modified plantobtained by genetic crossing usually conta ins som e proteins th at a re differ-

ent from those in th e origina l plan t. The classical m ethod of crossing plan tsto br ing in new genes often r esults in bringing in u ndesirab le genes as wellas desirable ones since th e process could not be controlled.

New Technology to Develop GM Plants

Almost 30 years ago scientists developed a new techn ology called r ecom-binan t DNA tha t m ade it possible to select the par ticular gene that on e want-

ed to transfer to a plant. This process is very specific and avoids the inclu-sion of genes tha t are u ndesirab le. A nu m ber of useful new plant strains havebeen developed in this way. Even th ough such strains are considered to begenetically modified (GM), the same label could be applied equally appro-priately to all strains that have been modified genetically by human activi-ties a process that owes its success to selection for desirable properties.

We now know a great dea l abou t the DNA in organ ism s. It contains thecodes for manufacturing different proteins. At the molecular level, the

prod ucts of genes, usually proteins, are m ade from the sam e m aterials inplants, anima ls and m icroorganisms. The recent developm ent of techn icalmeans for sequencing the components in DNA gives us insight into thesimilarities among organisms. All living organ isms share genes because oftheir com m on evolutiona ry descent. For examp le, the sequence of a sm allworm was completed recently, and it was found that the worm sharessome 7,000 of its estimated 17,000 genes with humans.1 Likewise, the

1 The C. elegans Sequencing Consortium, 1998. Genome Sequence of theNem atode C. elegan s: A Platform for In vestigating Biology. Science 282: 2012-18.


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genes found in microorganisms are often very similar to those found inhumans as well as in plants.2 A large number of genes in all placentalmammals are essentially the same, and about a third of the estimated

30,000 genes in humans are common to plants, so that many genes areshar ed am ong all living organisms.

Remarkably, one has discovered another reason for the similaritiesbetween DNA sequences in differen t organisms: DNA can at t imes m ovein small blocks from one organism to an other, a process tha t is called lat-eral tran sfer. This occurs at a relatively high ra te in m icroorganisms, andit also occur s in plan ts an d anim als, albeit less frequent ly. Once this hastaken place, the genetic material that has been transferred becomes an

integral part of the genome of the recipient organism. The recentsequence of the h um an genom e revealed tha t over 200 of our estim ated30,000 genes came from microorganisms,3 demonstrating that suchmovements are a regular part of the evolutionary process.

The new technology has changed the way we modify food plants, sotha t we can genera te im proved strains more precisely and efficiently thanwas possible ear lier. The genes being tra nsferred express proteins tha t arenatu ral, not m an-made. The cha nges made alter a n insignificantly sma ll

propor tion of the total num ber of genes in th e host plant. For exam ple,one gene may be introduced into a plant that has 30,000 genes; in con-trast, classical cross-breeding methods often generated very large,un identified chan ges in the selected strains.

Many of the statements made here in abbreviated form have beendealt with more thoroughly in a number of publications. Among themore significant is a report entitled Transgenic Plants and WorldAgriculture, which was prepa red by a com m ittee representing the acad-

emies of sciences of Brazil, China, India, Mexico, the U.K. the U.S., andthe Third World Academy of Sciences. In summary, it reached the con-clusion that foods produced from genetically modified plants were gen-erally safe, that any new strains needed to be tested and that furtherinvestigation of the potential ecological problems associated with such

2 The Arabidopsis Genome Initiative. 2000. Analysis of the Genome Sequence ofthe Flowering Plant Arabidopsis thaliana. Nature 408:796-815.

3 Venter, J. Craig et al. 2001. The Sequence of the Human Genome. Science291:1304-51.


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new strains also needed further consideration. The French Academy ofSciences also issued a very useful report, commenting on many aspectsof this issue and dealing especially with the problems of deployment of

GM plants in developing countries. The accumulating literature in thisfield has become quite extensive.

Traditional methods have been used to produce plants that manu-facture their own pesticides, an d th us ar e protected from pests or dis-eases. They have also been employed to produce herbicide-resistantplants. When such plants a re grown , specific herbicides ar e used to effi-ciently control the weeds growing among them without harming thebasic crop. Another goal of traditional agriculture has been the nutri-

tional enh an cement of foods, either in term s of amino a cid ba lance orin enhancing the presence of vitamins or their precursors. All of thesegoals can be attained more efficiently and precisely with the use ofmethods that are now available involving the direct transfer of genes.Newer goals, mostly unattainable earlier, include the development ofplant strains that can manufacture desired substances, including vac-cines or other dru gs.

How to Make Sure GM Plant Products are Safe

These goals are highly desirable, but the questions that have arisenoften concern the method of genetic modification itself, not its products.The appearance of these products has generated a legitimate desire toevaluate carefully their safety for consum ption by hum an beings and ani-m als, as well as their poten tial effects on the en vironment. As is usua l forcomplicated questions, there are no simple answers, and many elements

need careful consideration.Contrary to common perception, there is nothing intrinsic to thegenetic modification of plants tha t causes products derived from them tobe unsafe. The products of gene alteration, just like the products of anymodification, need to be considered in their own right and individuallytested to see if they are sa fe or no t. The public needs to have free accessto the m ethods and results of such tests, which should be conducted n otonly by com pan ies that d evelop the genetically altered p lan ts, but also by

governments and other disinterested parties. Overall, widely acceptedtesting protocols need to b e developed in such a way that th eir results canbe und erstood and can be used as a basis for consum er inform ation.


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One of the present concern s is that n ew genetically m odified plantsm ay include allergens th at will ma ke them un healthy for som e people.It is possible to test these plants to determine whether they have aller-

gens. Man y of our p resent foodstu ffs, such as pean ut s or shellfish, ha vesuch allergens, and th ey represent a pu blic health h azard to that p art ofthe population with corresponding allergies. It is important that anygenetically modified crop varieties, as well as other s produ ced by tradi-tional breeding meth ods, be tested for safety before they are introd ucedinto the food supp ly. In this conn ection, we also note tha t the n ew tech-nologies offer r eady m ethod s for rem oving genes associated with a ller-gens, both in p resent crops an d n ewly produced on es.

Another issue concerns the potential impact of genetically modifiedplants on the environment. Cultivated plants regularly hybridize withtheir wild an d w eedy relatives, and the exchan ge of genes between themis an important factor in plant evolution. When crops are grown nearrelatives with wh ich th ey can prod uce fertile hybrids, as in the case ofm aize and its wild p rogenitor teosinte in Mexico an d Centra l Am erica,genes from the crops can spread to the wild populations. When thisoccurs, the effects of these genes on the performance of the weeds or

wild plants need to be evaluated. There is nothing wrong or unnaturalabout the movement of genes between plant species. However, theeffects of such movement on the characteristics of each plant speciesm ay vary greatly. Ther e are n o genera l reason s why we shou ld fear su chgene intro du ctions, bu t in each ca se, scientific evalua tion is needed . Theresults should be verified by the appropriate government agency oragencies, and full disclosure of the results of this process should bem ade to the pub lic.

Improved Foods

There are m any opportun ities to use this new technology to im provenot on ly the quant ity of food produ ced bu t also its quality. This is illustra t-ed m ost clear ly in th e recent developm ent of what is called golden rice,4

a genetically modified rice that has incorporated in it the genes needed tocreate a precursor of Vitamin A. Vitamin A deficiency affects 400 million

4 Potr ykus, Ingo. 2001. Golden Rice an d Beyond. Plant Physiology 125: 1157-61.


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sam e time it m akes possible various op portu nities for pub lic and p rivatecollaboration, so that the benefits of the new technologies for geneticm odification ar e brou ght to all of the people throughou t the wor ld. It is

also important that such research not be inhibited by overprotectiveintellectual prop erty measures.

Special Needs of Poor Farm ers

A significan t distinction m ust be m ade between th e use of genetical-ly mod ified plants in th e developed world an d th eir use in the develop-ing world. In the developed world, farmers can often afford to pay for

expensive seeds th at yield d isease-resistant crops tha t r equire lower lev-els of pesticides or th at pr odu ce more food per h ectare. This is also truefor many farmers in the developing world. For poor farmers in thedeveloping world, however, governments must intervene if they are tobe able to obtain th e benefits of m odern crop im provem ent techn ology.Several private corpora tions engaged in agricultura l research have indi-cated their willingness to make available the results of their researchwithout charge for use in developing countries. Their willingness

should be recognized and encoura ged.In this connection, we endorse the recommendation of the seven-

academy group mentioned above that an international advisory com-mittee should be established to assess the implications of geneticallymodified plants, especially in developing countries. The committeewould identify areas of common interest and opportunity betweeninstitutions in th e private an d pub lic sectors. This could be one way ofassuring that the benefits of these new technologies are made widely

available. Intellectual proper ty issues ar e of special imp orta nce in thiscontext. We recom m end that this comm ittee participate in the d evelop-ment of generally accepted standards for testing and approval of newplant strains an d th e foods derived from them , a developm ent of greatimportance for world commerce.

The Crisis in Agriculture

The loss of a qu ar ter o f the worlds topsoil over the p ast fifty years,coupled with th e loss of a fifth of the agricultura l land th at was cultivat-


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ed in 1950,6 indicates clearly that contemporary agriculture is not sus-tainable. To become sustainable, agriculture will need to adopt newmethods suitable for particular situations around the world. These

include greatly improved management of fertilizers and other chemicalapplications to crops, integrated pest m ana gem ent to include improvedmaintenance of populations of beneficial insects and birds to controlpests, and the careful managemen t of the worlds water resources.(Human beings currently use 55% of the renewable supplies of freshwater, mostly for agriculture.) It will also be necessary to develop strainsof crop plants with improved characteristics to make them suitable foruse in the m any diverse biological, environ m enta l, cultural and econom -

ic areas of the world.Genetically modified plants can be an important component of

efforts to improve yields on farms otherwise marginal because of limit-ing conditions such as water shor tages, poor soil, and plant pests. To real-ize these benefits, however, the advantages of this rapidly growing tech-nology must be explained clearly to the public throughout the world.Also, results of the a ppropr iate tests and verifications should be present-ed to the pu blic in a transpa ren t, easily un derstood way.

An estimated 85 million birds and billions of insects 7 are killedan nu ally in the United States alone, as a result of the ap plication of pes-ticides on crops. Some 130,000 people become ill in this connectioneach year. Genetically modified plants currently in use have alreadygreatly reduced the use of such chemicals, with great ecological bene-fits. It is expected that such benefits will be significantly enhanced asresearch a nd developm ent efforts continu e.

Hope for the FutureFinally, it is important that scientists make an effort to clearly

explain to th e pu blic the issues con cern ing risk. All technological devel-opm ents ha ve elements of risk, whether we refer to the introduction of

6 Norse, D. et al. 1992. Agricultur e, Lan d Use and Degrada tion. pp. 79-89. InDooge, J.C.I. et al. (eds.).An Agenda of S cience for En vironm ent and Developm ent into

the 21st Centu ry. Cambridge University Press, Cambridge.7 Pimentel, D. et al. 1992. Environmental and Economic Costs of Pesticide Use.

BioScience 42: 750-59.


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vaccines, new forms of therapy, new types of foodstuffs or new pesti-cides. Risk can not be avoided, bu t it can be m inimized. The long-termaim is to develop plants that can produ ce larger yields of healthier food

un der sustainable conditions with an acceptab le level of risk. The lattercan be determined by scientific studies, with the results made freelyavailable to the pu blic.

The developments we have discussed here constitute an importantpart of human innovation, and they clearly offer substantial benefits forthe improvem ent of the hum an condition worldwide. They are essentialelements in th e developm ent of sustainable agricultura l systems capab leof feeding not only the eighth of the wor lds popu lation tha t is now h un -

gry, but also meeting the future needs of the growing world population.To m ake the best use of these new technologies and the agricultural man-agement oppor tun ities they create is a mora l challenge for scientists andgovernm ents throughout the world.


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DOCUMENTO-STUDIO SULLUSO DI PIANTEALIMENTARI GENETICAMENTE MODIFICATE

PE R COMBATTERE LA FAME NE L MONDO *

I. NOTA INTRODUTTIVA DEL PRESIDENTE NICOLA CABIBBO

Dura nte la sessione ristretta dellAccadem ia tenuta si in occasione dellaSessione Plenaria, molti Accadem ici hann o espresso la loro profonda preoc-cupazione per il m odo d istorto in cui i recenti risultati scientifici, ed in par-ticolare quelli relativi alle variet di pian te potenziate geneticam ente, sonostati presentati al pubblico. stato deciso di costituire una commissione

con il compito di produrre un documento che affrontasse tale argomento.Il presidente della commissione stato nominato nella persona di A. Riched i membri designati sono stati: W. Arber, T-T. Chang, M.G.K. Menon, C.Pavan, M.F. Perutz, F. Press, P.H. Raven, e R. Vicua. Il documento statoesaminato dal Consiglio durante lincontro del 25 febbraio 2001, quindi stato sottop osto ai m em bri dellAccadem ia per i loro com m enti, ed infine stato inviato alla com m issione per la stesura della versione fina le.

Il documento, che incluso negli Atti, da una parte esprime le preoc-

cupazioni della com un it scientifica circa la sostenibilit delle attuali pra-tiche agricole e dallaltra la certezza che le nuove tecniche risulterannoefficaci. Allo stesso tempo, esso evidenzia la necessit di prestare la mas-sima attenzione allaccertamento e alla valutazione delle conseguenzederivanti da ogni possibile modificazione, e su questo punto non possia-mo non ricordare lesortazione che Giovanni Paolo II ha espresso riguar-do le biotecnologie nel suo discorso dell11 novembre 2000 in occasionedel Giubileo del Mondo Agricolo: esse devono essere prima sottoposte ad

un rigoroso controllo scientifico ed etico onde assicurare che non sianofonte d i disastri per la salute delluom o e per il futuro della terra.Il docum ento esprim e an che la preoccupazione per eventua li ecces-

si att inen ti allistituzione d i diritti d i propriet intellettu ale in r elazio-ne a colture ampiamente diffuse eccessi che potrebbero essere lesividegli interessi delle nazioni in via di sviluppo.

Unulteriore raccomandazione, chiaramente affermata nel docu-mento, che lesame della sicurezza di variet coltivate e sviluppate di

*Redatto a conlusione della Sessione Plenaria su Science and the Future ofMan kind, 10-13 Novem bre 2000 (Gran de Giubileo dellAnn o 2000).


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recente dovrebbe essere basato su m etodi ben docum entati e che sia im etodi che i risultati dovrebbero essere aperta m ente discussi e attenta-m ente esam inati dalla comun it scientifica.

LAccademia destiner una riunione ad hoc allargomento delle pian-te alim entar i geneticamente m odificate. Questa riun ione sar loccasioneper esaminare in dettaglio le molte questioni che vengono sollevate neldocumento e che sono di particolare interesse: i metodi utilizzati neltestare e au torizzare le nuove variet di coltivazioni; i rischi com parativiassociati ai d iversi metodi di controllo dei parassiti; e le m olte question iscientifiche, etiche e sociali sollevate dallintroduzione di una nuova epoten te tecnologia diretta al m iglioram ento dellagricoltur a.

II. RACCOMANDAZIONI

La Sfida

1. La r ap ida crescita della popolazione m ond iale richiede lo svilup -po d i nuove tecnologie per n utrire gli esseri um ani in m odo ad eguato;

ancora oggi, un ottavo della popolazione mondiale va a dormire affa-mata. La modificazione genetica delle piante alimentari pu esseredaiuto nellaffron tar e, almen o in par te, un a tale sfida.

2. Lagricoltur a, n el mod o in cui viene a ttualmente p ra ticata, inso-stenibile, come dimostrato dalle enormi perdite di soprassuolo e diterreno agricolo che si sono verificate negli ultimi decenni, analoga-m ente a lle inaccettab ili conseguenze derivan ti dal m assiccio utilizzo dipesticidi ed erb icidi in vaste aree del mond o. Le tecniche per m odifica-

re geneticam ente piante da coltur a potra nn o contribuire in m odo rile-van te alla soluzione di questo diffuso problema.

Le potenzialit delle pian te alim entari geneticam ente m odificate

3. Virtualmente tutte le piante alimentari sono state modificategeneticam ente n el corso della stor ia. Una tale modificazione, dun que, una pr ocedura m olto com un e.

4. Lorganizzazione cellulare simile in tutti gli organismi viventi, e ilmescolare materiale genetico proveniente da fonti diverse allinterno diun unico organismo stato parte fondamentale del processo evolutivo.


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5. Negli ultimi anni, stata sviluppata una nuova tecnologia perappor tare m iglioram enti pi accura ti e precisi in m olte variet di pian-te alimentari. Tale tecnica comporta piccole e mirate alterazioni nella

sequenza del genom a o, talvolta, il tra sferim ento d i determ inati geni daun organismo ad u n altro.

6. Le piante alimentari geneticamente modificate possono giocareun ru olo impor tante n el m iglioram ento dei prodotti alimenta ri ed agri-coli, specialmente nei paesi in via di sviluppo.

Condizioni per un uso vantaggioso di questa nuova tecnologia

7. La com un it scientifica dovrebb e essere r esponsabile delle ricer-che scientifiche e tecnologiche tese al raggiungimento dei progressisopra descritti, m a d eve an che m onitorare il mod o in cu i esse vengonoapplicate e collabora re n el garan tire che esse operino a d effettivo ben e-ficio delle persone.

8. Nella m odificazione genetica n on c nulla d i intrinseco ch e possarendere pericolosi i prodotti alimentari. Nondimeno, la scienza e gliscienziati sono e dovrebbero esserlo ulteriormente utilizzati per

testare le nu ove var iet di pian te e valuta re se esse siano sicure per luo -mo e per lambiente, soprattutto tenendo conto che gli attuali progres-si possono ora pr odur re cam biam enti molto pi r apidi di quan to avve-niva in passato.

9. I metodi utilizzati per testare la sicurezza di nuove variet dipiante geneticamente modificate (o pi precisamente cultivar) dovreb-bero essere resi pub blicam ente dispon ibili, cos com e dovrebb ero esse-re accessibili i risultati di tali test, sia quelli svolti nei settori pubblici

sia in quelli pr ivati.10. I Govern i dovrebbero avere la r esponsabilit n ellaccertar e che itest e i loro risultati siano condotti in b ase ai p i elevati criteri di vali-dit. I p rotocolli di valuta zione dovrebb ero essere resi accessibili a t utti.

11. I Governi dovrebbero incrementare i loro finanziamenti a favo-re della r icerca pu bblica in agricoltu ra , in m odo d a facilitare lo svilup -po di sistem i agricoli produ ttivi e sostenibili che siano fru ibili da tut ti.

12. I diritti sulla propriet intellettuale non dovrebbero impedire un

vasto accesso alle vantaggiose applicazioni della conoscenza scientifica.Nello sviluppo di questa moderna tecnologia genetica applicata allagri-coltur a, degli sforzi dovrebbero essere compiuti per facilitare la coopera-


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zione tra settori pubblici e privati e per assicurare la promozione dellasolidariet tr a il mondo industr ializzato e quello in via di sviluppo.

13. Sforzi particolari dovrebbero essere compiuti per consentire, ai

con tad ini poveri dei paesi in via d i svilupp o, laccesso a p ian te che con -sentano migliori raccolti e per incoraggiare e finanziare la ricerca neipaesi in via di sviluppo. Allo stesso tem po, si dovrebbero trovare i m ezziper crear e incentivi alla p rod uzione d i var iet vegetali, adegua te ai biso-gni dei paesi in via di sviluppo.

14. Per sviluppare tali miglioramenti, la ricerca dovrebbe prestareun a par ticolare attenzione ai bisogni locali e alla cap acit di ogni na zio-ne di impegnarsi in u n indispensabile adeguam ento delle prop rie tradi-

zioni, del patrim on io sociale, e delle procedu re am m inistrative per otte-nere il massimo successo dallintroduzione delle piante alimentarigeneticamente modificate.

Raccomandazione per la comunit scientifica

15. La comunit scientifica, rappresentata dalle sue ufficiali orga-nizzazioni generali, riconosciute internazionalmente, dovrebbe offrire

la sua com petenza ed a iutar e i govern i, le ricerche fina nziate con fond ipu bb lici, e le societ pr ivate a soddisfare le sopracitate cond izioni, ed afacilitare lo svilupp o di metodologie e criter i genera li com uni, relativi aquesta problematica, sia n ei paesi ind ustr ializzati che in qu elli in via disvilup po. Un com itato scientifico a carattere consultivo e adegua tam en-te composto a livello internazionale potrebbe essere investito di uncom pito cos rilevan te.

III. PRECEDENTI

La Pon tificia Accadem ia delle Scienze h a tra diziona lm ente solleci-tato lutilizzo della scienza per affrontare i problemi alimentari mon-diali. Recentemente, gli atti della settimana di studio su Bisogni ali-m entar i dei paesi in via di svilupp o allinizio del Ventunesimo secolo eLa Scienza per la sopravvivenza e lo svilupp o sociale, due conferenze

tenu tesi nel 1999, han no m esso in r isalto il ru olo speciale che la m oder-na biotecnologia ha nel miglioramento delle caratteristiche delle pian-te alimentari. Ora, in questa occasione, i membri della Pontificia


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Accademia prendono in considerazione gli aspetti pi attuali di questeapplicazioni in un contesto globale.

La popolazione m ondiale cresciuta n um ericam ente da 2,5 m iliar-

di a pi d i 6 miliardi negli ultimi cinqu anta ann i. Un essere um an o suquattro vive in condizione di estrema povert, e uno su otto cronica-m ente m alnutrito. Questi problemi sono in pa rte collegati ai sistemi didistribuzione dei cibo d isponibile, in p ar te alla scar sa produ ttivit agri-cola che si registra in certe regioni del mondo, compresa la perdita dicolture a causa dei parassiti, ed in parte ad un valore nutrizionale sbi-lan ciato nella d ieta giorn aliera. Unaccresciuta p rod uzione di cibo, qua-litativamente migliore e realizzata in condizioni sostenibili, potrebbe

alleviare enorm em ente sia la povert che la malnu trizione. Questi sonoobiettivi che diverranno sempre pi impellenti con laumentare dellapopolazione mondiale, che si stima crescer di ulteriori due miliardinei prossimi decenn i. La scienza m oderna p otr essere daiuto n el fron-teggiare una tale sfida, se essa verr applicata in u n con testo sociale edeconom ico adeguatam ente costruttivo.

Uso delle piante geneticam ente m odificate nel corso della Storia

Le pian te geneticam ente m odificate (GM) possono giocare un r uoloimportante nellalleviare i problemi alimentari mondiali. I recentidibattiti circa le piante geneticamente modificate hanno spesso trascu-rato il fatto che virtu almente tu tti i cibi comu nem ente usati sono statigeneticamente modificati, spesso in modo rilevante, durante la lungastoria dellagricoltura. Sin dagli inizi, circa 10.000 anni fa, i contadinihanno selezionato varianti vegetali che crescevano spontaneamente

quando esse offrivano una migliore produttivit o presentavano altrivan taggi. Col tem po, sono stati introdotti nu ovi metod i per la pr odu zio-ne delle varianti genetiche desiderate, che poi sono state ampiamenteu tilizzate p er circa du e secoli. Lincrocio d i diverse var iet e specie vege-tali, seguite dalla selezione delle variet con le caratteristiche pi van-taggiose, ha una lunga storia. Tale processo comporta lo scambio dimateriale genetico, DNA, da un organismo ad un altro organismo. IlDNA contiene geni, e i geni generalm ente agiscono produ cendo p rotei-

ne; pertanto la nuova pianta modificata, ottenuta attraverso lincrociogenetico, solitamente contiene alcune proteine che differiscono daquelle della pianta originaria. Il metodo classico di incrociare piante


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per introdurre nuovi geni spesso comporta lintroduzione di geni inde-siderati assieme a quelli van taggiosi, dal m om ento ch e il processo nonpu essere controllato.

Nu ova tecnologia per lo sviluppo di pian te GM

Circa 30 anni fa, alcuni scienziati hanno sviluppato una nuova tec-nologia chiamata DNA ricombinante che ha reso possibile la selezionedegli specifici geni che si vogliono t ra sferire in un a p ianta . Questo p ro-cesso molto preciso ed evita il trasferimento di geni non graditi. Uncerto numero di nuove ed utili variet di piante stato sviluppato in

questo m odo. Sebbene qu este variet siano considerate geneticam entem odificate (GM), la stessa etichetta p otrebbe essere applicata , in m odougualmente app ropr iato, a tutte le variet che sono state geneticam en-te m odificate da lle attivit um an e un processo che deve il suo su cces-so alla selezione di propr iet van taggiose dal pu nto di vista alim enta re.

Ormai sappiamo molto sul DNA presente negli organismi. Essocontiene i codici per la fabbricazione di specifiche proteine. A livellomolecolare, i prodotti dei geni, solitamente proteine, sono costituiti

dalle stesse sostan ze sia n elle pian te, negli anim ali e nei microrgan ismi.Il recente sviluppo di tecniche per la sequenziazione dei componentidel DNA ci fa com prendere le similarit tr a diversi organ ismi. Tutti gliorgan ismi viventi cond ividono geni a m otivo della loro com un e origineevolutiva. Ad esem pio, di recente stata com pletata la sequen za d i unpiccolo verm e, e si scoperto ch e qu el verm e condivide circa 7.000 deisuoi circa 17.000 geni, con gli esseri umani.1 Allo stesso modo, i genipresenti nei microrgan ismi sono spesso molto simili a quelli che si tro-

vano negli umani e nelle piante.2 Un grande numero di geni, in tutti imammiferi placentari, sostanzialmente lo stesso, e circa un terzodegli stimati 30.000 geni presenti negli esseri umani sono comuni allepian te, cos che m olti geni sono cond ivisi da tu tti gli organ ismi viventi.

Si scoperta unaltra significativa ragione alla base della similarittra organismi diversi: il DNA a volte si muove in piccoli blocchi da un

1 The C. elegans Sequencing Consortium, 1998. Genome Sequence of the

Nem atod e C. elegan s: A Platform for Investigating Biology. Science, 282, pp. 2012-18.2 The Arabidopsis Genome Initiative. 2000. Analysis of the Genome Sequence of

the Flowering Plant Arabidopsis thaliana. Nature, 408, pp. 796-815.


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organismo ad un altro, un processo chiamato trasferimento laterale.Questo processo ha luogo con una frequenza relativamente alta neim icrorgan ismi, e si verifica anche n elle pian te e negli anim ali, sebbene

meno frequentemente. Una volta che ci ha avuto luogo, il materialegenetico che stato trasferito diviene parte integrante del genoma del-lorgan ismo r icevitore. La recen te sequenza d el genom a um an o ha rive-lato ch e oltre 200 dei nostri 30.000 geni provengono da m icrorgan ismi,3

dimostrando che tali movimenti sono una parte normale del processoevolutivo.

La nuova tecnologia ha cambiato il modo in cui possiamo modifi-care le pian te alim enta ri, cos che r iusciam o a genera re var iet miglio-

rate in modo pi mirato ed efficiente di quanto fosse possibile fare inpassato. I geni che vengono trasferiti esprimono proteine che sonona tur ali, e non a rtificiali. I cam biam enti effettua ti alteran o un a piccolaed insignificante percentuale del numero totale di geni nella piantaospite. Ad esemp io, si potrebbe introdur re u n gene in u na pianta ch e neha 30.000; diversamente, i tradizionali metodi di ibridazione spessogenera no enorm i e non chiari cam biam enti nelle variet selezionate.

Molte delle afferm azioni qui tra cciate br evem ente sono sta te trat ta-

te in m odo p i approfondito ed esau riente in diverse pub blicazioni. Trale pi significative vi una relazione dal titolo Le piante transgenichee lagricoltur a m ondiale, che stata stilato da u na com m issione in rap-presentanza delle Accademie delle Scienze di Brasile, Cina, India,Messico, Gran Breta gna , Stati Uniti, e dellAccadem ia delle Scienze delTerzo Mon do. In breve, essa giunta alla con clusione ch e i cibi prodot-ti da piante geneticamente modificate sono generalmente sicuri, chequalunque nuova variet deve essere sottoposta a test, e che ulteriori

inda gini su poten ziali problemi ecologici collegati a queste n uove varie-t necessitano di ulteriore riflessione. LAccademia delle Scienze fran-cese ha anche distribuito una relazione molto utile, in cui esprime lesue opinioni sui tanti aspetti che questo argom ento pr esenta, e in cui sioccupa in modo particolare dei problemi legati allimpiego di pianteGM nei paesi in via di sviluppo. La letteratura su tale argomento orm ai piuttosto vasta.

3 Venter, J. Craig et al. 2001. The Sequ ence of th e H um an Genom e. Science, 291,pp . 1304-51.


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Una delle attu ali pr eoccupazioni che le nu ove piante geneticamen-te modificate possano contenere allergeni che le rendano nocive peralcune persone. Innanzitutto, possibile testare queste piante per

determinare se esse contengano allergeni. Inoltre, molti dei nostriattua li prodotti alim entari, come ara chidi e crostacei, contengono taliallergeni, ed essi rappresentano un pericolo per la salute pubblica spe-cie per quella parte di popolazione con corrispondenti allergie. fon-dam entale che qu alunqu e variet di coltur a geneticam ente m odificata,come anche altre che vengono prodotte con i tradizionali metodi diselettocoltur a, venga testata per a ccertarne la sicur ezza, pr ima di veni-re immessa sul mercato alimentare. A tale proposito, facciamo anche

presente come le nuove tecnologie offrano appropriate procedure perleliminazione dei geni associati ad allergeni, sia nelle colture esistentisia in qu elle prodotte di recente.

Unaltra controversia riguarda il potenziale impatto sullambientedelle piante geneticamente modificate. Le piante coltivate si ibridanocostantemente con quelle selvatiche e con le erbacce, e lo scambio digeni che ne segue un fattore importante nellevoluzione vegetale.Quan do le colture crescono vicino a pian te con cui sono im parentate e

con le quali esse possono produ rr e incroci produ ttivi, com e nel caso delmais e del suo progenitore selvatico il teosinte in Messico e in AmericaCentrale, i geni da lle coltivazion i posson o d iffondersi alle razze selvati-che. Quan do qu esto si verifica, gli effetti di questi geni su llan dam entodelle pian te selvatiche e sulle erbacce deve essere valuta to. Non c nu lladi sbagliato o di inn atu ra le nel tra sferim ento d i geni tra specie di pian-te. Tuttavia, gli effetti di tale trasferimento sulle caratteristiche di ognispecie vegetale pu variare enormemente. Non ci sono ragioni genera-

li che ci inducano a temere le immissioni di tali geni, ma, in ogni sin-golo caso, necessaria unattenta valutazione scientifica. I risultatidovrebbero essere verificati da un apposito organismo o organismigovernativi, e una completa divulgazione dei risultati di tale processodovrebbe essere resa pubblica.

Cibi potenziati

Esistono molti vantaggi nellusare questa nuova tecnologia perm igliorare non solo la quan tit del cibo p rodotto m a an che la sua qu ali-


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t. Ci illustrato molto chiaramente nel recente sviluppo di ci cheviene chiam ato golden rice4 (riso dorato), un riso modificato genetica-mente in cui vengono innestati i geni necessari per creare un precursore

della vitam ina A. La caren za della vitam ina A colpisce 400 m ilioni di per-sone,5 e spesso cond uce alla cecit e ad una m aggiore pr edisposizione a llemalattie. Luso di questo riso modificato, e delle variet sviluppate contecnologie sim ili, render fina lmen te possibile sconfiggere la carenza d ivitam ina A. Il golden rice stato sviluppato da scienziati europei, finan -ziato in gran par te dalla Fondazione Rockfeller u tilizzando alcune meto-dologie sviluppate da una societ privata. Tuttavia, quella societ haaccettato di rendere liberamente disponibili in tutto il mondo i brevetti

impiegati per la produzione di questa variet. Il golden rice, quandoviene incrociato con successo con diverse variet locali di riso e prodottoa livelli sufficientemente elevati, contribuisce ad alleviare unimportantecarenza nutrizionale. Questa solo una delle molteplici modificazionivegetali che hann o la poten zialit di produ rre cibo pi saluta re.

necessaria pi ricerca finanziata dallo Stato

In tutto il mondo vengono svolte ricerche che richiedono lutilizzodella tecnologia del DNA ricombinante per sviluppare piante genetica-mente modificate. Coinvolgono laboratori statali, istituti indipendenti esociet private. Nel secondo dopoguerra, la maggior parte della ricercainternazionale sulle colture fu finanziata da settori pubblici e da fonda-zion i filan trop iche. Questo port a raddoppiare e triplicare in m odo spet-tacolare la produzione agricola in vaste aree dellAsia e dellAmericaLatina. La Rivoluzione Verde soddisfece i bisogni di milioni di poveri

agricoltori e consum atori, e allevi linedia di m ilioni di per sone. La r ivo-luzione fu un a conseguenza della produ zione di pian te di grano e di risonano grazie allintroduzione di geni da razze nan e in variet di sem i adalto rendimento. Consistenti ricerche in campo agricolo da parte di set-tori pubblici esistono ancora in Nord America, Australia, Europa, Cina,India, Brasile, e nel Gruppo Consultivo per la Ricerca Agricola

4 Potr ykus, Ingo. 2001. Golden Rice and Beyond. Plant Physiology, 125, pp. 1157-61.5 Ye, Xudon g et al. 2000. En gineering the P rovitam in A (-Carotene) Biosynthetic

Path way into (Carotenoid-Free) Rice En dosperm . Science, 287, pp. 303-5.


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Internazionale che comprende 16 centri di ricerca internazionale. Negliultimi decenn i, tuttavia, i finanziam enti pubblici per la ricerca agricola sisono assottigliati, mentre sono aumentati in modo marcato i finanzia-

menti da parte di societ private. I governi dovrebbero riconoscere chec un elevato tasso di interesse pubblico in questa ricerca, anche nelleeconomie guidate dal mercato. I contributi pubblici sono importantiaffinch i risultati di tale lavoro di ricerca vengano messi a disposizionedi tutti. Allo stesso tempo, in questo mod o si rendon o possibili varieforme di collaborazione tra pubblico e privato, cos che i benefici dellenuove tecnologie per la modificazione genetica siano estesi a tutte lepopolazioni del mondo. altres importante che tali ricerche non siano

frenate da m isure iperprotettive sulla propr iet intellettua le.

Le particolari necessit dei contadini poveri

Una significativa distinzione deve essere fatta tra luso di piantegeneticamente modificate nei paesi sviluppati e il loro uso nei paesi invia di sviluppo. Nel mondo progredito, gli agricoltori spesso possonopermettersi di pagare le costose sementi che danno raccolti resistenti

alle malattie e che richiedon o m inor i livelli di pesticidi o che pr odu conopi cibo per ettaro. Ci anche vero per m olti contadini n ei paesi in viadi svilup po. Tut tavia, per i conta dini poveri nei paesi in via d i svilup po,i govern i sono tenu ti ad intervenire a ffinch essi possano beneficiare deivan taggi offerti da lla tecnologia m oderna per il miglioram ento d elle col-tivazioni. Diverse societ private, impegnate nella ricerca agricola,hann o indicato la loro disponibilit a rend ere noti gratuitam ente i risul-tati delle loro ricerche per lutilizzo nei paesi in via di sviluppo. La loro

disponibilit dovrebbe essere riconosciuta ed incoraggiata.A tale prop osito, sosteniam o lesortazione proveniente d al gruppo d isette accademie sopra menzionate secondo cui dovrebbe essere costi-tuito un comitato consultivo internazionale per valutare le implicazio-ni delle pian te geneticam ente m odificate, specialmente n ei paesi in viadi sviluppo. La commissione dovrebbe identificare le opportunit e learee di comune interesse tra istituzioni dei settori pubblici e privati.Questo potrebbe essere u n m odo per garantire che i benefici derivanti

da queste nuove tecnologie vengano resi ampiamente disponibili. Lequestioni di propr iet intellettuale sono d i estrem a im porta nza in que-sto contesto. Prop on iam o che questo comitato par tecipi allo svilup po di


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procedure universalmente accettate per testare e approvare le nuovevariet vegetali e gli alimenti da esse derivati: uno sviluppo di grandeimportanza per il commercio mondiale.

La crisi in agricoltu ra

Negli ultimi cinquanta anni, la perdita di un quarto del soprassuolomondiale, assieme alla perdita di un quinto del terreno agricolo che eracoltivato nel 1950,6 indica chiaramente che lagricoltura contemporaneanon sostenibile. Per divenire sostenibile, lagricoltura dovr adottarenuove metodologie adeguate alle particolari situazioni nel mondo.

Queste includono un a gestione estremam ente efficiente dei fertilizzan ti edi altre applicazioni chim iche alle coltivazioni, una gestione integrata deiparassiti che includa una migliore conservazione delle popolazioni diinsetti e uccelli utili nel controllo dei parassiti, e una attenta gestionedelle risorse idriche mond iali. (Gli esseri um an i attua lm ente usano il 55%delle risorse rinnovabili di acqua dolce, principalmente in agricoltura).Sar necessario sviluppare var iet di coltur e con caratteristiche potenzia-te in m odo da renderle adatte alluso n elle molte ed eterogenee aree bio-

logiche, ambientali, culturali ed econom iche del m ond o.Le pian te geneticam ente m odificate possono essere u na componen -

te imp orta nte n egli sforzi tesi a m igliorar e i raccolti di fattorie altrimen-ti a rischio a causa di condizioni inibenti quali la penuria di acqua, ilterreno povero e la pr esenza di par assiti delle piante. Per concretizzaretali benefici, tuttavia, bisogna che i vantaggi di questa tecnologia, chesta ra pidam ente crescend o, vengano chiaram ente illustrati a l pubb licodi tutto il mondo. Inoltre, i risultati dei test e delle verifiche adeguate

dovrebbero essere presentati al pubblico in modo trasparente e facil-m ente comp rensibile.Si stima che circa 85 m ilioni di uccelli e m iliard i di insetti7 vengano

uccisi ogni an no nei soli Stati Uniti a seguito d ellap plicazione d i pesti-cidi sulle coltivazion i. Unaltra conseguen za d i ci son o le circa 130.000

6 Norse, D. et al. 1992. Agriculture, Land Use and Degradation, pp. 79-89. InDooge, J.C.I. et al. (a cura d i).An Agenda of Science for En vironm ent and Developm entinto the 21st Century, Cam br idge University Press, Cam br idge.

7 Pimentel, D. et al. 1992. Environmental and Economic Costs of Pesticide Use.BioScience, 42, pp. 750-59.


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persone che ogni anno si ammalano. Le piante geneticamente modifi-cate, attualmente utilizzate, hanno gi fortemente ridotto luso di talisostanze chimiche, con grandi benefici per lequilibrio ecologico. Si

prevede che tali benefici vengano incrementati in modo significativocon il proseguimen to d egli sforzi n ella ricerca e nello sviluppo .

Speranza per il fu tu ro

Infine, im por tan te che gli scienziati facciano u no sforzo per spiega-re con chiarezza al pubblico le questioni legate ai rischi. Tutti gli svilup-pi tecnologici compor tano un qu alche elemento d i rischio, sia che ci rife-

riam o a llintroduzione dei vaccini, di nuove form e di terapia, di nuovi tipidi prodotti alim entari o d i nuovi pesticidi. Il rischio non pu essere evi-tato, m a pu essere ridotto a l m inimo. A lun go termine, lo scopo quel-lo di svilupp are p iante che possano produ rre raccolti pi abb ondanti, pisani e in condizioni sostenibili con un accettabile livello di rischio.Questultimo pu essere determinato attraverso studi scientifici i cuirisultati vengano resi liberam ente d isponibili per il pubblico.

Gli svilupp i che qui abbiam o esaminato sono u na p arte imp ortan te

dellinnovazione prodotta dalluomo, e possono chiaramente offriresostanziali benefici per il miglioramento della condizione umana alivello globale. Essi sono elementi essenziali nello sviluppo di sistemiagricoli sostenibili, capaci di alimentare non solo lottava parte dellapopolazione m ond iale che attualmente affam ata, m a an che di soddi-sfare i bisogni futuri della crescente popolazione mondiale. Utilizzareal meglio queste nuove tecnologie e le opportunit di gestione dellagri-coltura che esse creano, per gli scienziati e per i governi di tutto il

m ondo un a sfida mora le.


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Printed byThe Pon tifical Acad em y of Sciences

in Septemb er 2004


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study-document on the use of ''genetically modified food plants'' to combat hunger in the world

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