Генная инженерия: от истоков до наших дней
Генная инженерия – это больше, чем наука. Это технологическая совокупность разных наук: генетики, биологии, химии, вирусологии, химической инженерии и так далее. Это мощный инструмент для создания новых генетических комбинаций, отличных от существующих в природе, путем внесения изменений в ДНК и РНК. Создаются новые генетические комбинации с целью усовершенствования привычной комплектации, придания живому объекту свойств и качеств, ему не присущих. Рекомбинантная молекула ДНК имеет форму кольца, она содержит гены, составляющие объект генетических манипуляций, и вектор-фрагмент ДНК, обеспечивающий размножение рек ДНК и синтез конечных продуктов деятельности генетической системы-белков.
Генная инженерия полноценно зародилась в 70-х годы XX века в США. Именно в этот
период сложились удачные экономические, политические и научные условия.
Предпосылки для формирования генной инженерии начали закладываться еще в 19
веке. На тот момент миру уже были известны законы наследственности Менделя. В
1869 г. И. Мишер открыл факт существования ДНК, в 1910 г. профессор Т. Морган
обнаружил, что, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы
сцепления. А уже в 1953 г. было сделано важнейшее открытие - Дж. Уотсон и Ф.
Крик установили молекулярную структуру ДНК.
К началу 60-х учеными были
изучены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность
была подтверждена опытным путем. Именно в тот период установилось активное
развитие генетики, объектами которой были вирусы и плазмиды. Были разработаны
методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид
и вирусов. ДНК вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме,
обеспечивая ее репликацию и экспрессию соответствующих генов. В 70-х годах был
открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. И, все-таки, датой
рождения генетической инженерии считается 1972 год, когда в Стенфордском
университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер и их научная группа создали первую
рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса и бактериофага.
Сегодня генная инженерия используется во многих сферах. Например, на основе
генной инженерии сформировалась отрасль фармацевтической промышленности,
называемая “индустрия ДНК” и представляющая собой одну из современных ветвей
биотехнологии. В медицине применяется инсулин человека (хумулин), полученный
посредством рекомбинантных ДНК. Генная инженерия за короткий срок оказала
огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и
позволила существенно продвинуться на пути познания генетического аппарата.
Применение генной инженерии. Интересные факты
Количество
генетически модифицированных продуктов на сегодняшний день исчисляется уже
сотнями и тысячами. Несмотря на этот факт их реализация во многих странах
ограничена или вообще запрещена. Очень настороженно относятся к употреблению ГМО
страны Европы, гораздо более лояльно - США, ведь именно там впервые появились
компании по производству ГМО- продуктов. Ранее в своих статьях мы уже
рассказывали о пользе и вреде ГМО, поэтому не будем сейчас подробно на этом
останавливаться. Вот список самых популярных в мире продуктов ГМО, над которыми
проводилось много генетических опытов: кукуруза, хлопок, соя, помидоры,
картофель, кабачки, рис, табак, свекла. Какие качества приобрели эти продукты
после генной модификации? Например, помидор теперь обладает суперспособностью
несколько месяцев хранится в холодном помещении в полузрелом виде, а после того,
как его поместят в комнатную температуру, созревать до нормы в течение суток.
Для промышленности и торговли — это очень удобное качество. Помидоры можно везти
из дальних стран, хранить на складах, а затем уже на полках магазинов они
превращаются в сочные спелые томаты.
Еще с помощью генной инженерии стало
возможным увеличить количество витаминов и полезных веществ в продукте.
Например, обогатить рис витамином «А» и взращивать его в тех регионах, где люди
имеют массовую нехватку этого элемента. Также возможно обеспечить зерновые
культуры большей устойчивостью к климатическим условиям. Например, понизить
нуждаемость в воде, чтобы взращивать рожь в условиях засухи, или сделать их
более неприхотливыми к морозам и взращивать в северных регионах.
Путем
генетической модификации растений можно уменьшить интенсивность обработки полей
пестицидами. Так, в начале 2000-х в геном кукурузы был внедрен ген земляной
бактерии Bacillus thuringiensis. Этот ген обеспечивает высокий уровень защиты
растения, после чего в дополнительной обработке оно уже не нуждается.
Наука пошла еще дальше. ГМО-растениям стали внедрять свойства лекарственных
препаратов. Так, индийские ученые создали банан с анальгином, и салат,
вырабатывающий иммунитет против гепатита В.
Очень остро в 21 веке стоит экологическая проблема, которую сейчас тоже пытаются
решить в том числе с помощью генной инженерии. Были созданы особые сорта
растений с функцией очистки почвы. Они поглощают цинк, никель, кобальт и иные
опасные вещества из загрязненных промышленными отходами почв.
Затронула
генная инженерия и животных. Началось все с прославившейся на весь мир овечки
Долли, которую клонировали в 1996 г. методом пересадки ядра соматической клетки
в цитоплазму яйцеклетки. Уже в наши дни, ученые из Южной Кореи умудрились
вывести вид кошек, которые светятся в темноте красным цветом. С какой целью это
сделано можно только предполагать. Возможно, в Корее высокая смертность кошек от
колёс автомобилей в ночное время. А вот новые овцы, в ДНК которых внедрили гены
шелкопряда, будут обладать роскошной шерстью, которую планируется использовать в
текстильной промышленности.
Английский врач Х. Санг смогла вывести куриц с
ДНК человека. Яйца от таких куриц содержат особые протеины, которые, по ее
утверждению, при употреблении яиц в пищу, поспособствуют излечению рака кожи.
Ученые шагнули еще дальше и пробуют выращивать в теле животных органы, которые
затем возможно будет целиком трансплантировать людям. Для минимизации риска
отторжения тканей, животным вводят специальные гены. Уже проведен успешный
эксперимент пересаживания мыши поджелудочной железы, выращенной в теле крысы.
Этими опытами занимается как раз та научная лаборатория в Великобритании,
которая представила миру овечку Долли.
Изменение ДНК человека
Дошло дело и до человека. В 2015 году
впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления
молодости клеток. Сейчас генная инженерия активно работает в направлении
разработки методов эффективного омоложения и улучшения качества жизни человека.
В 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что создал двух детей-близнецов
с измененными генами с целью создания у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем
которого являлся их отец. Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и
обнадёживает, с другой вызывает опасения, ведь генетические манипуляции,
теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.
После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о
запрете изменения генов новорожденных до того момента, пока достоверно не будет
доказана безопасность таких манипуляций. Организация беспокоится, что
генетические вмешательства могут негативно отразиться на будущих поколениях и
вызвать самые неожиданные мутации. В связи с этим, ЮНЕСКО настаивает, чтобы
государства совместно приняли меры по обеспечению корректных с этической точки
зрения экспериментов в области генной инженерии. Представители комитета
сослались на принципы научной деятельности, прописанные во Всеобщей декларации
ООН о геноме человека и правах человека (1997 г.).
Kомпания Basis Genotech Group