Генна інженерія
Генна інженерія
Під генної (генетичної) інженерією увазі цілий комплекс технологій, методів, процесів, за допомогою яких отримують рекомбінантні (створені завдяки біотехнології на основі ДНК) РНК і ДНК, а також гени з клітин організмів, здійснюють різні маніпуляції з генами і вводять їх в інші організми. Генна інженерія не є наукою - це тільки набір інструментів, який використовує сучасні досягнення клітинної та молекулярної біології, генетики, мікробіології і вірусології.
Роботи зі зміни існуючих органічних форм стали можливі тільки після того, як в 1953 році була розшифрована молекула ДНК. Людина нарешті зрозумів суть гена, його значення для білків, прочитав код геномів живих організмів і природно не став зупинятися на досягнутому. В душах людей виникло сильне бажання «творити» тваринний і рослинний світ планети на свій розсуд.
З вражаючою наполегливістю і завзятістю людина стала домагатися поставленої мети і до кінця першого десятиліття XXI століття досяг дуже багато чого. Він навчився виділяти ген з організму і синтезувати його в лабораторних умовах-освоїв технології видозміни гена для надання йому потрібної структури-знайшов способи введення в ядро клітини перетвореного гена і приєднання його до існуючих генетичним утворень.
Відео: Як генна інженерія може змінити людство?
Це найскладніші технології: вони не мають аналогів в навколишньому світі. Адже ген, молекула ДНК, ядро клітини являють собою мікроскопічні об`єкти, до яких неможливо підступитися зі скальпелем, пінцетом або будь-яким іншим інструментом. Навіть підкувати блоху в тисячу разів легше, ніж зробити певні маніпуляції, скажімо, з тим же самим геномом.
Все це стало можливо завдяки ферментам - утворенням на основі білка, що відповідає за організацію роботи клітини. Зокрема можна назвати такі ферменти, як рестріктази. Одна з їх функцій - захист клітини від сторонніх генів. Чужа ДНК розрізається цим надійним стражем на окремі частини, причому існує безліч різних рестриктаз, кожна з яких завдає удар у строго визначеному місці.
Підібравши набір таких ферментів, можна без праці розчленовувати молекулу на необхідні ділянки. Потім необхідно їх з`єднати, але вже по новому. Тут допомагає природна властивість генетичного матеріалу возз`єднуватися один з одним. Допомога в цьому багатодітній родині і ферменти лігази, завдання яких полягає саме в поєднанні двох молекул з утворенням нової хімічної зв`язку.
Несхожий ні на що гібрид створений. Представляє він собою молекулу ДНК, яка несе нову генетичну інформації. Така освіта в генній інженерії називають вектором. Його головне завдання - передача нової програми відтворення наміченим для цієї мети живому організму. Але ж останній може її проігнорувати, відторгнути і керуватися тільки рідними генетичними програмами.
Таке неможливо, завдяки явищу, яке носить назву трансформація у бактерій і трансфекція у людини і тварин. Суть його полягає в тому, що якщо клітина організму поглинула вільну молекулу ДНК з навколишнього середовища, то вона завжди вбудовує її в геном. Це тягне за собою появу у такий клітини нових спадкових ознак, запрограмованих в поглинену ДНК.
Тому, щоб нова генетична програма почала працювати, необхідно тільки одне, - щоб вона виявилася в потрібній клітці. Це зробити не просто, так як таке складне утворення, як клітина, має безліч захисних механізмів, що перешкоджають проникненню в неї чужорідних об`єктів.
Відео: САМІ СТРАШНІ ЖОВТНЯ: генна інженерія вплинути на ТВАРИН
Будь-які перешкоди можна обійти. Для початку маленькі - наприклад, введення чужорідних генів в бактерії. Тут, як вектор, цілком можна використовувати плазміду - кільцеву молекула ДНК малих розмірів, що розташовується в клітинах поза хромосомами і несучу додаткові статеві ознаки. Бактерії постійно обмінюються плазмідами, тому не складає ніяких труднощів перепрограмувати зазначену молекулу і направити в клітку.
Значно важче ввести готовий ген в спадковий апарат клітин рослин і тварин. Тут на допомогу приходять віруси - генетичні елементи, одягнені в білкову оболонку і здатні переходити з однієї клітини в іншу. Для такої роботи прекрасно підходять молекули ДНК вірусів - фаги. Їх «переробляють» під потрібні параметри і включають в генетичний апарат тваринного або рослинного організму.
Все, справу зроблено. Впроваджений генетичний код починає працювати. Іноді бувають збої, якщо частина генів нової ДНК виявляться «мовчати». Таких багато в кожному організмі. У одних живих істот вони прекрасно функціонують, у інших же не проявляють себе ніяк. Мабуть припиняють свою діяльність при втраті тієї чи іншої особиною якихось якостей в процесі еволюції.
Накладки і недоробки враховуються і ретельно аналізуються. Безперервно йдуть роботи, які вивчають різні комбінації генів: видалення частини їх з молекули або навпаки - додавання складових, зовсім не властивих даному живому організму.
Розглядаються питання коригування механізмів, що відповідають за процес перетворення спадкової інформації ДНК в такий функціональний продукт, як РНК або білок. Все це забезпечує високу ефективність і якість кінцевих результатів по генетичної модернізації навколишнього світу.
Достіженіяю генної інженерії
В наші дні успіхи і досягнення видно неозброєним оком. Якщо розглянути таку сферу людської діяльності, як сільське господарство. то тут генна інженерія досягла найбільш вражаючих результатів.
Відео: Генна Інженерія. Основи Біології. ДНК. Частина 1
З початку 80-х років XX століття отримано безліч геномодифікованих сортів зернових культур. На кінець першого десятиліття XXI століття ними засіяно 120 млн. Га. земельних угідь по всьому світу. Відзначено високий рівень врожайності, його приголомшлива стійкість до несприятливих кліматичних умов і повна відсутність паразитів, що пожирають необхідні для людей злаки.
Виведено небачені раніше сорту картоплі, кукурудзи, сої, рису, ріпаку, огірків. Кількість видів рослин, до яких успішно застосовані методи генної інженерії, перевищує цифру 50. Трансгенні плоди мають більш тривалий термін дозрівання, ніж звичайні культури. Цей фактор прекрасно позначається при транспортуванні, коли не треба боятися, що продукт перезреет.
Відпадає потреба в селекції, з її обмеженими можливостями отримання гібридів тільки від одних і тих же організмів. Генна інженерія може схрещувати помідори з картоплею, огірки з цибулею, виноград з кавунами - можливості тут просто приголомшливі. Розміри і апетитний свіжий вигляд отриманого продукту можуть приємно здивувати будь-кого.
Скоро накажуть довго жити хімічні засоби боротьби з шкідливими комахами. Слова інсектициди, акарициди, пестициди будуть надійно забуті, так як впроваджені в рослинну клітину овоча, фрукта або зернової культури молекули ДНК, певних видів бактерій, знищать і колорадського жука, і бавовняну совку, і листовійки, і багатьох-багатьох інших шкідників сільськогосподарських угідь. Це заощадить величезні кошти на запилення полів, різко знизить інші витрати і відповідно знизить собівартість кінцевого продукту.
досягнення генної
інженерії
Тваринництво також знаходиться в зоні інтересів генної інженерії. Дослідження зі створення трансгенних овець, свиней, корів, кроликів, качок, гусей, курей вважаються в наші дні пріоритетними. Тут велика увага приділяється саме тваринам, які цілком могли б синтезувати різні лікарські препарати: інсулін, гормони, інтерферон, амінокислоти.
Відео: Генна інженерія
Так генетично модифіковані корови і кози могли б давати молоко, в якому містилися б необхідні складові для лікування такого страшного захворювання, як гемофілія. Інсулін, антитрипсин теж можна отримувати з живильним білої рідини. Не треба забувати і про вартість. Створення такого типу біологічних ліків обійдеться раз в 20 дешевше, ніж виробництво відповідних медикаментів за допомогою традиційної хімії.
Успішно ведуться роботи з регулювання обміну речовин, від якого безпосередньо залежить продуктивність. У вівчарстві цілком реально створити тварин, схильних до швидкого зростання вовни. Масове виведення більших порід свиней - справа найближчих років. Те ж стосується і домашньої птиці.
Не треба скидати з рахунків і боротьбу з небезпечними вірусами. Генетично стійка до різних інфекційних захворювань живність вже існує і дуже комфортно почуває себе в навколишньому середовищі. До таких можна віднести кроликів, які стали забувати, що таке лейкоз.
Але саме напевно перспективне в генної інженерії - це клонування тварин. Під цим терміном розуміється (в вузькому сенсі цього слова) копіювання клітин, генів, антитіл і багатоклітинних організмів в лабораторних умовах. Такі екземпляри генетично однакові. Спадкова мінливість можлива тільки в разі випадкових мутацій або, якщо створена штучно.
овечка Доллі
Завдяки клонування можна відтворювати дуже цінні з тієї чи іншої точки зору особини. Це можуть бути і представники порід великої рогатої худоби, і овець, і свиней, і скакових коней, і рідкісних порід собак. Прикладом такого процесу може служити овечка Доллі, успішно клонована з клітки іншого дорослого істоти. Вона з`явилася на світ у Великій Британії 5 липня 1996 року, прожила шість з половиною років і померла 14 лютого 2003 року.
В цілому можна вважати досвід з вівцею успішним. А раз так, то пора напевно вже задуматися і про клонування людини. Тут поки немає позитивних зрушень, так як технологія до кінця не відпрацьована. За основу поки береться метод «перенесення ядра». Саме він і був перевірений експериментально при відтворенні клону вівці.
Суть даного методу полягає в пересадці ядра яйцеклітини. Нове ядро містить ДНК саме того організму, який необхідно клонувати. Після митотических (поділ зі збереженням числа хромосом) поділів, утворюється бластоциста (рання стадія ембріона - складається з 100 клітин) з ДНК майже ідентичною запрограмувати організму. Саме її подальший розвиток і забезпечує появу на світ клонованої істоти.
Цей метод має ряд недоліків, тому пошуки більш досконалих способів створення абсолютно ідентичних біологічних утворень йдуть повним ходом у багатьох країнах світу. Люди науки сподіваються, що вже в недалекому майбутньому процес клонування стане звичайним, рядовим явищем, яким зараз є операція апендициту.
Судячи з того, яких успіхів домоглася генна інженерія за порівняно невеликий період часу - це не викликає ніякого сумніву. Навпаки, виникає непохитна переконаність, що в найближчі двадцять років світ зміниться до невпізнання. Вже зараз створені найдосконаліші складні технології, кардинально змінюють життя людської цивілізації. Гордість, захоплення, захват - тільки такими синонімами можна виразити всю гаму почуттів. Але ...
Мінуси і проблеми генної інженерії
У цієї медалі є й зворотний бік. Ця сторона разюче відрізняється від блискучого фасаду, створеного шанувальниками генетичної революції. Тут немає переможних реляцій і оплесків, а особи людей аж ніяк не світяться щастям. Сувора проза життя вже зараз показує у всій красі непривабливі наслідки впливу трансгенних організмів на збалансований природою органічний світ блакитної планети.
Почати можна з того самого колорадського жука, який, свого часу, так любив ласувати картоплею. Введений в її бульби модифікований ген назавжди відбив охоту у бідного комахи зазіхати на чуже добро. Жук просто став вимирати в масових масштабах, а врожайність корисного коренеплоду рости.
І що ж, якщо комусь це і принесло щастя, то тільки тим, хто цю картоплю вирощує і продає, і то за умови, що вони її самі не їдять. А справа вся в тому, що таким способом захищені бульби дали спробувати лабораторним мишам. Через невеликий період часу у них розвинувся рак стравоходу. Нещасні гризуни стали вмирати нітрохи не гірше, ніж колорадський жук.
Є цілком обгрунтована підозра, що цю картоплю їдять і люди. У них звичайно організм побільше, міцніше, вони не якісь там лабораторні миші, але чим чорт не жартує. Наслідки можуть позначитися не обов`язково на тих, хто ці бульби їсть, а скажімо, на тільки що народився дитині.
Хіба мало зараз випадків, коли народжуються діти з шістьма пальцями, зі зрослими ногами, з повною відсутністю геніталій або без очей і вух. Це говорить про те, що надійний генетичний апарат, створений природою, з якихось незрозумілих причин дав збій. Звинувачувати в усьому картоплю природно не можна, хоча б тому, що ця сільськогосподарська культура тільки вершина айсберга.
Ніколи не треба забувати, що генна інженерія - абсолютно нова технологія. Необдумане і невміле використання цього інструменту не просто руйнує, а вносить хаос в створені природою генетичні бар`єри між людьми, тваринами, рослинами і бактеріями. Зараз всі кому не лінь об`єднують гени, які не перебувають навіть віддалено в родинних стосунках, назавжди і остаточно змінюючи їх генетичний код.
Вперше в історії цивілізації людина стала конструктором і архітектором органічного життя. Біоінженери вже в найближчі роки можуть створити десятки тисяч нових організмів. Тільки представивши таке, волосся на голові стає від жаху. Наслідки можуть бути страшними, так як ніхто не має навіть елементарного уявлення до чого призведуть подібні трансформації.
Не можна сказати, що всім наплювати на кінцеві результати настільки сміливих і зухвалих перетворень в такій тонкій сфері, як генетика. Байдужих тут немає. Роботи, спрямовані на прогнозування здоров`я людини, тварин, на стан рослинного світу, ведуться, але їх мізерно мало, до того ж висновки не можливо зробити за один день, тут потрібен дуже тривалий період часу.
Страшні смертельні мутації можуть проявитися тільки в другому або третьому поколінні, а ніяк неперевірені генетичні модифікації доступні всім вже зараз. Але навіть при ретельному аналізі і прогнозуванні наслідків від знову винайденого трансгенного продукту, ніхто і ніколи на все 100% не зможе гарантувати його повну безпеку. Остаточний висновок можуть дати результати експериментів, які потрібно проводити десятки років. Чекати стільки ніхто не буде.
Генна інженерія може завдати смертельного шкоди сільському господарству. хоча б тому, що генетично змінені рослини, стійкі перед вірусами, можуть спровокувати мутацію цих вірусів. Ті стануть більш небезпечними, стануть зовсім інші форми і почнуть атакувати інші види рослин.
Вже доведено, що деякі трансгенні рослини можуть виділяти токсини і інші шкідливі речовини, які можуть завдати шкоди птахам, тваринам, а також комах. Ті ж бджоли, «наївшись» таких геномодифікованих виділень, просто загинуть, а їх мед буде повільно діючою отрутою.
Генетично змінені сільськогосподарські культури і тварини вже провокують розвиток токсичних і алергічних реакцій у людей. Вживання таких продуктів може призвести до фатальних наслідків. Втім подібне вже траплялося, коли генетично створені харчові добавки вбивали людей, викликаючи смертельні захворювання крові.
Чимало вчених вважає, що технології генної інженерії страшніше ядерних технологій. Масштаб лих може бути на порядки вище, а моральна деградація людей, нехтування морально-етичних норм взагалі не піддаються жодним вимірам.
Останнє багато в чому пов`язують з клонуванням людини. Тут існують дві абсолютно полярні точки зору. Одні дотримуються тієї думки, що створення ідеально схожих людей аморально по суті. Геть також заперечують отримання ембріональних стовбурових клітин, вважаючи це вбивством, що зароджується.
Їх опоненти, навпаки, не бачать в клонуванні нічого жахливого, вважаючи навіть необхідним в деяких випадках таке відтворення людини. Наприклад при безплідді або при одностатеві шлюби цілком можливий такий сценарій. Отримання ж ембріональних стовбурових клітин схвалюється навіть в деяких країнах на державному рівні.
Знущання над тваринами теж вагомий аргумент, який широко використовується для критики неетичні методів, застосовуваних генною інженерією. В результаті експериментів з ДНК часто виходять абсолютно нежиттєздатні організми з серйозними відхиленнями: дві голови, шість ніг і ін. Це викликає муки живих істот, страждання. Тут важко що небудь заперечити - залишимо це на совісті експериментаторів.
Все погано, в той же час не можна забувати про терапевтичних можливостях генної інженерії. Введення в організм хворої людини гена, здатного синтезувати пошкоджений білок - це сьогоднішній день медицини. Такі технології врятували вже не один десяток людей. Генною терапією лікують діабет, анемію, намагаються перемогти рак, борються зі спадковими порушеннями в імунній системі. Цей список можна продовжувати до нескінченності.
При об`єктивному розгляді виходить, що генна інженерія - палиця з двома кінцями. Точніше не палиця, а гостро-заточений ніж. Опинившись в умілих руках мудрого людини, він перетворюється на зброю творення, добра і захисту. В руках же жодного, амбітного і недалекого пана - це зброя агресії, руйнування і, якщо хочете, самовредітельства. Дуже хочеться вірити, що цей ніж виявиться у гідного представника роду людського.
Стаття написав ridar-shakin
Джерела: Реймонд Келіндар «Молекулярна генетика»
Володимир Мезенцев «Енциклопедія чудес»
