Плюсове и минуси на генното инженерство
"Генно инженерство: плюсове и минуси"
1. Генно инженерство. Историята на възникването и развитието на генното инженерство.
2. Неяснота във въпросите за ползите от ГИ.
3. Генетично модифициран организъм (ГМО).
4. Ползите и вредите от генетично модифицираните храни.
1. Генно инженерство.
Генното инженерство (генно инженерство) е набор от техники, методи и технологии за получаване на рекомбинантна РНК и ДНК, изолиране на гени от организъм (клетки), манипулиране на гени и въвеждането им в други организми.
Генното инженерство не е наука в широк смисъл, а е инструмент на биотехнологията, използващ методите на такива биологични науки като молекулярна и клетъчна биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология. Още днес генното инженерство позволява да се включват и изключват отделни гени, като по този начин се контролира дейността на организмите, както и да се прехвърлят генетични инструкции от един организъм към друг, включително организми от друг вид. Тъй като генетиците научават все повече и повече за работата на гените и протеините, възможността за произволно програмиране на генотипа (предимно човешки) става все по-реална.
Трансферът на гени позволява да се преодолеят междувидовите бариери и да се прехвърлят индивидуалните наследствени черти на един организъм в друг. Целта на генното инженерство не е да превърне митовете в реалност, а да получи клетки (предимно бактериални), които са способни да произвеждат някои „човешки“ протеини в индустриален мащаб.
Историята на възникването и развитието на генното инженерство:
Всяко растение или животно има хиляди различни характеристики. Определен ген е отговорен за наличието на всяка конкретна черта. гене малък сегмент от молекулата на ДНК и генерира или поражда определена черта на растение или животно. Ако нови гени бъдат въведени в организъм (растение, микроорганизъм, животно или дори човек), тогава той може да бъде надарен с нова желана характеристика, която никога преди не е притежавал. Промените в гените се свързват предимно с трансформацията на химическата структура на ДНК: промяна в последователността на нуклеотидите в хромозомната ДНК, загубата на някои и включването на други нуклеотиди променят състава на РНК молекулите, образувани върху ДНК, и това от своя страна причинява нова последователност от аминокиселини по време на синтеза. В резултат на това в клетката започва да се синтезира нов протеин, което води до появата на нови свойства в тялото.
Генното инженерство се появи благодарение на работата на много изследователи в различни клонове на биохимията и молекулярната генетика. През 1953 г. Дж. Уотсън и Ф. Крик създават двуверижен ДНК модел, в началото на 50-те и 60-те години на 20 век са изяснени свойствата на генетичния код, а в края на 60-те години неговата универсалност е потвърдена експериментално. Имаше интензивно развитие на молекулярната генетика, обект на която бяха E. coli, нейните вируси и плазмиди. Разработени са методи за изолиране на високо пречистени препарати от непокътнати ДНК молекули, плазмиди и вируси. ДНК на вируси и плазмиди се въвежда в клетките в биологично активна форма, осигурявайки нейната репликация и експресия на съответните гени. През 1970 г. Г. Смит пръв изолира редица ензими - рестриктази, подходящи за целите на генното инженерство. G. Smith установи, че пречистеният ензим HindII, получен от бактерии, запазва способността да разрязва молекулите на нуклеиновата киселина (нуклеазна активност), което е характерно за живите бактерии. Комбинация от ДНК рестрикционни ензими (за нарязване на ДНК молекули на определенифрагменти) и ензими, изолирани през 1967 г. - ДНК лигазите (за "омрежване" на фрагменти в произволна последователност) с право могат да се считат за централната връзка в технологията на генното инженерство.
Датата на раждане на генното инженерство може да се счита за 1972 г., когато P. Berg, S. Cohen, H. Boyer и колеги (Станфордския университет) създават първата рекомбинантна ДНК, съдържаща ДНК фрагменти на вируса SV40, бактериофага и E. Coli.
Така до началото на 70-те години на миналия век бяха формулирани основните принципи на функционирането на нуклеиновите киселини и протеините в живия организъм и бяха създадени теоретичните предпоставки за генното инженерство.
Академик А.А. Баев е първият учен у нас, който повярва в перспективите на генното инженерство и ръководи изследвания в тази област. Генното инженерство (според неговата дефиниция) е in vitro изграждане на функционално активни генетични структури (рекомбинантна ДНК), или с други думи, създаване на изкуствени генетични програми.
2. Неяснота във въпросите за ползите от ГИ.
Въпреки ясните ползи от генетичните изследвания и експерименти, самата концепция за "генно инженерство" породи различни подозрения и страхове, превърна се в повод за безпокойство и дори политически спорове. Тъй като генното инженерство се появи неотдавна, много учени все още са скептични относно тази панацея за всички болести. Има много различни мнения: някои смятат, че като правят промени в генния код на растение или животно, учените правят същото като самата природа (абсолютно всички живи организми от бактерии до хора са резултат от мутации и естествен подбор), други, напротив, смятат това за неестествена намеса в природата.
Ето някои мнения срещу генното инженерство:
1. Генното инженерство в неговите корениразлични от отглеждането на нови сортове и породи. Изкуственото добавяне на чужди гени силно нарушава фино настроения генетичен контрол на нормалната клетка. Генната манипулация е фундаментално различна от комбинацията от майчини и бащини хромозоми, която се случва при естественото кръстосване.
2. В момента генното инженерство е технически несъвършено, тъй като не е в състояние да контролира процеса на вмъкване на нов ген. Следователно не е възможно да се предвиди мястото на вмъкване и ефектите на добавения ген. Дори ако местоположението на гена може да бъде определено след вмъкването му в генома, наличните познания за ДНК са много непълни, за да се предвидят резултатите.
3. В резултат на изкуствено добавяне на чужд ген могат неочаквано да се образуват опасни вещества. Това могат да бъдат токсични вещества, алергени или други вредни вещества. Информацията за този вид възможности е все още много непълна.
4. Няма абсолютно надеждни методи за тестване за безвредност. Повече от 10% от сериозните странични ефекти на новите лекарства не могат да бъдат открити въпреки внимателно проведените проучвания за безопасност. Рискът опасните свойства на новите, генно модифицирани храни да останат незабелязани вероятно е много по-голям, отколкото в случая с лекарствата.
5. Настоящите изисквания за изпитване за безвредност са крайно недостатъчни. Те са ясно изготвени по такъв начин, че да опростят процеса на одобрение. Те позволяват използването на изключително нечувствителни методи за тестване за безвредност. Поради това съществува значителен риск нездравословните храни да преминат проверката незабелязани.
6.Възможно е да се появят нови и опасни вируси. Експериментално е доказано, че вградените в генома гени на вирусите могат да се комбинират с гените на инфекциозните вируси (т.нар. рекомбинация). Тези нови вируси може да са по-агресивни от оригиналните. Вирусите също могат да станат по-малко специфични за видовете. Например растителните вируси могат да станат вредни за полезните насекоми, животните, както и за хората.
Мнения за генното инженерство:
1. Използването на техники за генно инженерство направи възможно дешифрирането на човешкия геном и много други организми, за идентифициране на гените, отговорни за определени черти, включително тежки наследствени заболявания. Последното открива нови пътища за лечение на предишни безнадеждни заболявания.
2. Генното инженерство е много ефективно и във фармакологията. Например в млечните жлези на домашните животни се трансплантират гени, кодиращи синтеза на едно или друго ценно лекарство (човешки еритропоетин, инсулин и др.), което улеснява получаването на необходимите лекарства в големи количества.
3. С помощта на генното инженерство в бъдеще ще бъде възможно да се лекуват вродени заболявания или различни аномалии, с които се раждат някои деца поради неизправност в гените. И дори такива заболявания като ХИВ.
4. Населението на Земята се увеличава всяка година, така че генетично модифицираните храни са предназначени да спасят нарастващото население на планетата от глад. Бъдещето принадлежи на генетично модифицираните храни.
3. Генетично модифициран организъм (ГМО).
Генетично модифицираният организъм (ГМО) е жив организъм, чийто генотип е изкуствено променен с помощта на методи на генно инженерство. Такива промени обикновено се правят за научни или икономически цели. Генетичната модификация се характеризира с целенасочена промяна в генотипаорганизъм, за разлика от случайния, характерен за естествена и изкуствена мутагенеза.
Историята на появата на ГМО продукти:
През цялата история на селското стопанство (около 10 000 години) човекът подобрява животните и растенията за своя собствена полза. Първоначално селекцията се основаваше на феномена на естествената генетична променливост, по-късно хората се научиха изкуствено да създават комбинирана променливост (хибридизация), а през последните десетилетия - мутационна променливост (мутагенеза). Принципът на селекция винаги е оставал непроменен - селекция на ценни генотипове. Резултатът е известен - съвременните видове зеле са напълно различни от своите далечни предци, а днешните царевични кочани са около 10 пъти по-големи от тези, отглеждани преди 5 хиляди години. За съжаление ефективността на селекцията е много ниска - от хиляди и десетки хиляди изходни растения селекционерът отглежда само един или два сорта.
За начало на еволюцията в селското стопанство може да се счита 1983 г., когато е извършена първата генна трансплантация.
При изследване на почвена бактерия, която произвежда израстъци по дърветата, се оказа, че докато паразитира, тази бактерия предава фрагмент от своята ДНК на растителната клетка на дървото, където се интегрира в хромозомата. След това чуждата ДНК се приема за своя, така че бактерията принуждава дървото да синтезира необходимите му хранителни вещества. Подобен експеримент се счита за началото на растителното генно инженерство.