Это страшное слово... ГМО. Чем занимается хромосомная и генная инженерия?
У человека, далёкого от биологии, слова «генная инженерия» могут вызвать пугающие ассоциации. Научно-фантастические фильмы о жутких мутантах... Секретные эксперименты, происходящие за дверями тайных лабораторий... Флуоресцентные кошки и светящиеся аквариумные рыбки... (кстати, и те и другие – уже вполне себе реальность).
На самом деле генная инженерия уже давно (ну, относительно) стала нашей повседневной реальностью. Она окружает нас повсюду, хоть мы и не всегда это замечаем. Взять те же ГМО, которые сегодня составляют значительную часть нашего рациона (чем ввергают в неподдельный ужас бабушек и всех любителей «био» и «эко»...).
О ГМО мы поговорим чуть ниже, а начнём с хромосомной инженерии – эта тема также может встретиться на ЕГЭ по биологии.
Хромосомная и генная инженерия
Хромосомная инженерия – это совокупность методов, позволяющих совершать манипуляции с хромосомами и их участками. Например, заменять гомологичные хромосомы или вводить дополнительные хромосомы в генотип организма.
Сегодня технологии хромосомной инженерии широко используются в селекции растений. Метод добавления хромосом в геном организма был детально разработан на культурных злаках – пшенице и ржи. Учёные внесли в хромосомный набор пшеницы отдельные хромосомы ржи и получили впечатляющий результат: гибридная пшеница оказалась намного более устойчива к морозам и заболеваниям.
Генная инженерия – это совокупность методов, направленных на получение рекомбинантных РНК и ДНК, различные манипуляции с нуклеиновыми кислотами и генами, в том числе выделение генов из организма, введение их в другие организмы, а также выращивание искусственных организмов после удаления из их ДНК определённых генов.
Таким образом, задача генной инженерии – целенаправленное создание новых комбинаций генетического материала методами in vitro (если забыл, что это такое, читай предыдущую статью о клеточной инженерии).
Эта дисциплина сочетает в себе знания, приёмы и методы целого ряда смежных наук: молекулярной биологии, микробиологии, энзимологии, генетики, химии, вирусологии и т. д.
Началом развития генной инженерии можно считать 70-е годы прошлого века: именно тогда американский учёный X. Корана впервые химическим способом синтезировал работающий ген. А в 1972 году генные инженеры П. Лобан и П. Берг получили первую в мире рекомбинантную молекулу ДНК (она соединяла в себе фрагменты ДНК вирусов и бактерии кишечной палочки).
Сегодня метод рекомбинантных ДНК (или рекомбинантных плазмид) активно используется в медицине (например, для создания вакцин). Кроме того, с его помощью получают генетически модифицированные растения и трансгенные животные, обладающие новыми, полезными для человека свойствами.
Метод рекомбинантных ДНК включает 4 этапа:
- Рестрикция – разрезание молекулы ДНК с помощью специальных ферментов.
- Лигирование – встраивание гена в генетический элемент и получение рекомбинантной плазмиды.
- Трансформация – введение рекомбинантной плазмиды в клетку.
- Скрининг – отбор клеток, которые успешно приобрели нужный ген.
С помощью этого метода учёные создают штаммы бактерий, способных синтезировать необходимые человеку вещества: гормон инсулин, различные ферменты, белки и т. д. Метод рекомбинантных ДНК используется и для получения вакцин против вирусов гепатита В и С, гриппа, герпеса и др.
А что не так с ГМО?
Вокруг этих трёх букв в последнее время довольно много шума (зачастую не очень обоснованного). Многие люди боятся ГМО, а некоторые даже верят, что ДНК генномодифицированных продуктов может встроиться в геном человеческого организма и превратить его в мутанта... Что ж, давай разбираться.
ГМО (генетически модифицированные организмы) – это особи, чей геном содержит в себе чужеродные гены. Такие организмы ещё называют трансгенными (от лат. trans – «сквозь, через»).
Первые трансгенные организмы были получены в 1983 г. – этой чести удостоились культурные растения (табак и петунья). Сегодня объектами генетических модификации могут быть не только растения, но и животные и микроорганизмы.
Как ты знаешь, мутации в организмах происходят постоянно и носят «хаотичный», ненаправленный характер. В отличие от случайных мутаций (как, например, в ходе естественного или искусственного отбора), в случае генетических модификаций генотип изменяется целенаправленно, по заранее определённому человеком плану. Цель этой технологии такая же, как и у старой доброй традиционной селекции, – создание продуктов с улучшенными свойствами. Только процесс создания ГМО идёт быстрее и под контролем учёных.
Вот парочка примеров генетических модификаций, которые используются в хозяйстве и медицине:
- При встраивании гена бактерии тюрингской бациллы в генотип картофеля последний становится ядовитым для вредителей (например, для колорадского жука), но при этом остаётся совершенно безвредным для человека и других животных.
- В странах Юго-Восточной Азии выращивают особый рис, в генотип которого встроен ген моркови. Это обогащает ГМ-рис витамином А, что помогает предотвращать гиповитаминоз у населения.
Напиши в комментариях, что ты думаешь о ГМ-продуктах? Становился ли когда-нибудь жертвой маркетингового трюка (когда на упаковке продукта большими буквами пишут «без ГМО»)?
ГМО и сочетанная "генная инженерия" боятся люди не далёкие от биологии, а скорее от здравого смысла
Здравый смысл (назовем его "критическим мышлением") - это тот же навык, который можно и нужно прокачивать. Людям часто не хватает элементарных знаний - не потому, что они изначально "глупые", просто есть некоторые пробелы в образовании. К счастью, они исправимы :)