Цікаві факти про генну інженерію

Генна інженерія — цікаві факти

Генна інженерія виникла в 70-х роках ХХ століття. Вона заснована на створенні рекомбінантної ДНК, що містить впроваджені в неї нові гени. Для цього з одного організму виділяють ДНК фрагмент, який несе певний ген, і за допомогою різних інструментів і способів вбудовують в генний рік іншого організму. Представляємо цікаві факти про генну інженерію.

ДНК

Загальні поняття

  1. Наявні в розпорядженні інструменти генної інженерії не дозволяють забезпечити кероване вбудовування в чітко визначену ділянку хромосоми, так само як і гарантовано виділити строго необхідний ген, без додаткових фрагментів генетичного матеріалу. Це обмежує можливості генетиків і вносить елемент випадковості і непередбачуваності в результати роботи.
  2. Для отримання генномодифікованого організму застосовуються методи клонування. ГМ ядра поміщають в позбавлену ядра яйцеклітину, яка далі розвивається як звичайна запліднена яйцеклітина.
  3. Генна інженерія дозволяє більш досконально вивчити природу тварин і людини. Один з напрямків т. зв. нокаутні тварини, у яких видалений один або кілька генів впливає на обмін речовин або формування інших ознак. У деяких випадках отримують тварин у яких відсутні кінцівки або інші органи. Їх використовують в якості піддослідного матеріалу для найрізноманітніших клінічних, фармакологічних і біохімічних досліджень.
  4. Раніше вважалося, що цілеспрямовано змінити ДНК вже сформованого організму неможливо. Але сучасні технології дозволяють впровадити в уже живе організм один або кілька генів, так. Щоб вони функціонували. Це використовується для лікування людей з важкими спадковими захворюваннями. Однак, ефект від такої операції згасає з часом і потрібна нова ін’єкція генетичного матеріалу.

Сільське господарство та харчова промисловість

  1. Ген стійкості до гербіциду гліфосату, відомому як «Раундап», впроваджується в багато культур, такі як соя, кукурудза, бавовна та ін вирішує одвічну проблему застосування гербіцидів, що знищують не тільки бур’яни, а й культурні рослини. Це дозволяє фермерам замість обережних періодичних обробок помірними кількостями одноразово обробляти поля ударними дозами Раундапу, повністю знищують всі бур’яни. Часом, залежно від конкретної агротехнології, це навіть знижує витрати гербіциду на одиницю врожаю. З іншого боку, фермери починають застосовувати Раундап повсюдно і у високих концентраціях, що не кращим чином відбивається на навколишньому середовищі.
  2. Захист рослин від шкідників, роблячи їх токсичними або непривабливими для комах. Ген, що відповідає за синтез ВТ-токсину, виділеного з бактерії, впроваджується в картоплю, кукурудзу, бавовну та ін.рослини стають отруйними для поїдають їх комах, при цьому не є небезпечними для людини та інших теплокровних тварин. Аналогічно працює і ген токсину Скорпіона в ГМ-капусті, отруйної для гусениць. Подібні культури допомагають уникнути постійних дорогих і шкідливих для навколишнього середовища і кінцевого споживача обробок полів отрутохімікатами. На жаль, деякі шкідники здатні виробляти стійкість до цього токсину.
  3. Стійкість до складних погодних умов. Проблема набуває все більшої актуальності в світлі змін клімату, коли сильні посухи вражають великі території на різних континентах. Для поліпшення посухостійкості в кукурудзу, сою і цукрову тростину впроваджують ген посухостійкого сорту сорго, в пшеницю впровадили ген Скорпіона, в помідори – ген медузи. У помідори також впровадили ген риби камбали, що підвищує морозостійкість.
  4. Підвищення поживної цінності. Наприклад « «Золотий рис» -ГМ рис зі збільшеним вмістом бета-каротину, що допомагає вирішити проблему дефіциту вітаміну А у жителів країн третього світу. Ведуться дослідження для створення культур з підвищеним вмістом інших вітамінів і заліза.
  5. Рослини-вакцини. Це напрямок біотехнології, що ставить перед собою мету вакцинації населення за допомогою спеціальних культур, що містять білки патогенів, до яких повинен виробитися імунітет у людей. Рослини містять білки, аналогічні білкам патогенних мікроорганізмів, але при цьому, самі по собі, захворювань не викликають. Однією з таких культур є, наприклад, банани, прищеплюють людей проти гепатиту В.складність даної галузі полягає в тому, щоб правильно задати концентрацію патогенних білків і не нашкодити людям, викликавши алергічні реакції.

Генно модифіковані бактерії

  1. Один з улюблених об’єктів генної інженерії-бактерії. Вони здатні працювати з ефективністю, недоступною сучасній хімічній промисловості. Бактерії здатні проводити реакції синтезу і розкладання речовин при відносно низьких температурах, з високим ступенем вибірковості і мінімум відходів. Крім того, їх генетичний матеріал досить легко піддається зміні, вони дуже швидко розмножуються, відтворюючи свої копії.
  2. Улюблений об’єкт біотехнології-кишкова паличка E. Coli. Її геном повністю досліджений, в нього легко вбудовуються необхідні гени, що відповідають за синтез нових білків та інших речовин. Бактерії синтезують інсулін, ферменти, вітаміни і лікарські препарати, зокрема, антибіотики. Отримувати таким образів речовини набагато дешевше і швидше, ніж синтезувати їх в навіть найдосконаліших хімічних реакторах.
  3. ГМ бактерії здатні розщеплювати і нейтралізувати пластик і промислові відходи. Бактерій фіксуються в полімерні плівки, гранули і губчасті матеріали і використовуються в якості фільтрів, безслідно прибирають хімічне забруднення з води. Це дозволяє вирішити проблему забруднення навколишнього середовища з відносно невеликими витратами.

Тварини

Експерименти над тваринами можуть бути нелюдськими, а експреріменти над людьми – неприпустимі.

  1. Микросвиньи. Свині стають об’єктами фармакологічних випробувань тому що їх обмін речовин дуже близький до людського. Чим менше тварина, тим вигідніше використовувати його для лабораторних досліджень, оскільки тоді знижуються витрати на його вирощування, а також кількості вводяться їм експериментальних препаратів. Для цього одну з різновидів карликової свині Бама методами генної інженерії зменшили ще більше. Маса дорослих особин не перевищує 15 кг.
  2. Кози, що дають молоко з павукової ниткою. Павутина павукёа володіє міцністю на розрив багато більшою, ніж аналогічна за вагою сталева нитка. Крім всіляких тканинних матеріалів, застосування таких ниток актуально для хірургії та військової промисловості. Надміцна і одночасно легка і компактна нитка може використовуватися для створення куленепробивної броні і парашутних строп, матеріал на її основі отримав назву «Біосталь». Однак розводити павуків складно, ці маленькі хижаки павутину плетуть в незначній кількості. Нестандартне рішення було запропоновано компанією «Nexia Biotechnologies» — впровадити в кіз ген павука, що відповідає за продукування білків каркасних ниток його павутини. Далі досить відфільтрувати павучу нитку з козячого молока.
  3. Супер-лосось «AquaAdvantage «від компанії»AquaBounty». У геном вихідного атлантичного лосося впровадили 2 гени від інших риб. Перший ген чавичі, що дозволяє лососю рости в два рази швидше в молодому, другий-ген бельдюги, завдяки якому ГМ-лосось росте цілий рік, не тільки в певний сезон як незмінений. Таким чином, отримана риба вдвічі більше вихідного лосося, і набирає масу вдвічі швидше. Саме цей супер-лосось викликав серйозну стурбованість щодо загрози, представленої ГМ організмами для природних популяцій.
  4. Еко-свині або Envipigs. У нормі, свинячий гній багатий фосфором, що робить його цінним добривом. Однак масове вирощування свиней для харчової індустрії несе і загрозу навколишньому середовищу. Фосфати, потрапляючи разом зі стоками з удобрених полів і свиноферм у водойми, викликають бурхливе цвітіння водоростей, особливо групи синьо-зелених. Це отруює водойму, вбиваючи в ньому життя. Покращені генетично свині ефективніше засвоюють органічний фосфор, знижуючи його вміст у відходах.
  5. Світяться Акваріумні рибки. На даний момент це один з перших видів генномодифікованих тварин, доступних для широкого продажу в декоративних цілях, хоча спочатку їх створювали як індикатори забруднення водойм. Люмінесціюючі в ультрафіолеті Акваріумні рибки бренду «GloFish» з’явилися на світ шляхом введення популярним видам акваріумних риб генів медузи і червоного корала. Ген медузи створює зелене світіння, червоного корала-червоне, а якщо вони присутні в геномі одночасно, то рибка світиться помаранчевим.
  6. Флуоресцентні кішки. Південнокорейські дослідники впровадили кішкам породи Турецька ангола гени синтезу флуоресцентних білків. Тварини світяться червоним в ультрафіолетовому світлі.

Небезпека

  1. «Парк Юрського періоду» Майкла Крайтона насправді присвячений не динозаврам (динозаври є, але головна ідея – не в можливості побачити доісторичних тварин). У своїй книзі американський письменник відкрито попереджає, чим можуть закінчиться ігри з генною інженерією, де динозаври виступають лише як яскравий образ, що втілює сили природи. Задумані і створені як нешкідливі і керовані іграшки та атракціони для розваги та отримання прибутку, ящери виходять з-під контролю і починають сіяти смерть і руйнування.
  2. Дослідники стурбовані тим, що живі істоти, які мають модифіковані гени, можуть передавати свій генетичний матеріал живим формам дикої природи. Передбачити всі наслідки складно, але зміна природного балансу в такому випадку неминуче. Наприклад, у Північній та Південній Америці ГМ Кукурудза передає гени стійкості до гербіциду дикорослим, неокультуреним формам рослин. В результаті виходять стійкі до гліфосату бур’яни.
  3. Кожен з впроваджуваних генів оголошується інтелектуальною власністю відповідної компанії і ретельно патентується. Компанії, що виробляють ГМ насіння, забороняють або вимагають сплати так званого роялті (плати за користування запатентованим засобом) за відтворення семен. Якщо в зразках культур, що продаються фермерами, виявляються запатентовані гени, компанія має право вимагати від нього сплати роялті, навіть у тому випадку якщо цей ген з’явився в його культурі за рахунок перезапилення традиційних культур з ГМ культурами з сусіднього поля. Це ставить фермерів в залежність від фірм-виробників ГМ-насіння.
  4. Ризик для здоров’я людини ГМО культури можуть нести за рахунок збільшення кількості пестицидів, якими щедро обробляють їх урожай. Впровадження генів стійкості до гербіциду Раудап сприяло багаторазовому зростанню обсягів розпилення цього пестициду на полях.