Реферат: Генная инженерия основные черты

Генная инженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. На протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. Существовало даже предположение, что гены имеют белковую природу. Лишь в 1944 году Эйвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что носителем наследственной информации является ДНК. С этого времени начинается интенсивное изучение нуклеиновых кислот. Спустя десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии. Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойлер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.

Ген (от греческого «genos» — род, происхождение) — это всего лишь участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), который отвечает за наличие конкретного признака организма и определяет его индивидуальность. Ученые сравнивают эту структуру с текстами в разнообразных линейных последовательностях «букв» — нуклеотидов в ДНК и РНК и аминокислот в белках, в которых закодирована специфическая биологическая информация. Например, в наследственном «тексте» человека 3,5 млрд. таких букв, облаченных в 10 тысяч генов, через которые и передается наша генетическая информация. Меняя местами, удаляя или дополняя те или иные участки ДНК и получая новые комбинации, удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть.

Сама идея переноса генов от одного организма в другой взята учеными из природы. Изучая почвенную бактерию Agrobacterium tumefaciens, образующую на стволах деревьев и кустарников характерные наросты, они обратили внимание на ее изощренную способность паразитировать. Эта бактерия, используя повреждение растения, внедряется туда и переносит в ядро его клетки фрагмент собственной ДНК, который встраивается в геном растения, вследствие чего оно начинает производить питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности агробактерий. Не менее яркий пример — возбудители различных заболеваний — вирусы, обладающие способностью встраиваться в геном клетки хозяина, которая затем при делении воспроизводит помимо собственного еще и вирусный геном. Такой природный механизм горизонтального переноса генов (между отдельно существующими организмами, а не от родителей к потомству) и стал принципом генной инженерии.

Изучая информационные макромолекулы, генетики выявили, что ДНК и РНК с помощью особых ферментов можно разрезать в определенных участках, а затем «сшить» в нужных комбинациях. В процессе трансгенеза именно это и делают: для того чтобы придать растению определенные качества, вводят один или несколько выбранных генов с заданными свойствами, взятых от одних организмов, в клетки других, зачастую эволюционно далеких от доноров. Ученые при этом рассчитывают, что введенный ген будет функционировать, не изменяя метаболизма растения, не нарушая функции других генов, и наследоваться потомством он будет точно так же, как «родной».

Схем и технологий трансформации несколько, но наиболее перспективным является применение «биологической пушки». Стреляя, она бомбардирует множество растительных клеток микрочастицами золота, вольфрама или другого тяжелого металла, на которые нанесен генетический материал.

Ученые говорят, что для биологии наступил «золотой век». Толчком к стремительному развитию науки послужило открытие 60-летней давности Освальда Эйвери, доказавшего в 1944 году, что роль первой скрипки в хранении и передаче наследственной информации о строении, развитии и индивидуальных признаках любого живого организма принадлежит ДНК. Расшифровка генетического кода, заключенного в ней, позволила перенести аналитические познания из области генной инженерии в прикладную биологию, точнее — в биотехнологии, открывающие большие возможности в первую очередь для развития сельского хозяйства и пищевой промышленности.

Все вроде правильно. И вряд ли предложение о создании сортов растений, не требующих особого ухода и дающих высокие урожаи, может вызвать возражение. А обещание сторонников генно-модифицированных растений накормить всех голодающих и восстановить экологический баланс, истощенный варварским отношением человека к ресурсам планеты, тем более подкупает.

С другой стороны, растения, подвергнутые даже небольшим генным «операциям», меняют свои свойства. Противники новой технологии даже называют такие растения продуктами Франкенштейна и считают, что, получаемые в избытке с пищей, они могут стать причиной развития тех или иных патологий, нанося непоправимый вред здоровью популяции. Кроме того, они не исключают, что в руках террористов ГМ-продукты могут стать биологическим оружием.

Наверное, ни одно из научных направлений в последнее время не рождало столь диаметрально противоположных мнений и не вызывало таких ожесточенных споров в обществе, как это. А между тем, пока ученые ведут научные баталии, продукты, в составе которых есть генетически модифицированные компоненты, все больше заполняют прилавки магазинов. И до вынесения окончательного вердикта вопрос, покупать или не покупать их, каждому предстоит решать самостоятельно.

Первое опытное трансгенное растение было получено в 1983 году в Институте растениеводства в Кёльне. Через 9 лет в Китае начали выращивать трансгенный табак, который не портили насекомые-вредители. А в 1994 году появился и первый официально разрешенный к продаже генетически модифицированный томат FlavrSavr, не портящийся при транспортировке и долго сохраняющий товарный вид. Эта культура понравилась биоинженерам в качестве объекта экспериментов (растения семейства пасленовых легче модифицируются): сегодня ими создан помидор, в ДНК которого встроен ген арктической камбалы, что позволяет растению легко переносить холода, ведутся исследования по созданию овощей кубической формы, которые будет легко упаковывать в ящики. В целом в мире создано и доведено до испытаний в полевых условиях более 900 линий генетически измененных растений, относящихся к 50 видам, и более 100 из них допущено к промышленному производству. Среди наиболее распространенных культур — соя, кукуруза, рапс, хлопчатник, свекла, картофель. Сегодня генная инженерия стоит на гребне второй волны, которая обещает человечеству принести растения с совершенно новыми, удивительными свойствами.

Не менее впечатляющих результатов ждут ученые от другого направления биотехнологий — создания новых лекарств и вакцин. Человечество успешно использует полученные генно-инженерным способом инсулин, интерферон, вакцину против вирусного гепатита В и другие препараты. Сегодня на плантациях США и других стран выращиваются целые биофабрики лекарств. Ведутся исследования по созданию растений-биореакторов для производства различных промышленных продуктов, по использованию трансгенных животных в качестве источников органов и тканей для трансплантологии. Как это ни фантастично звучит, генные инженеры всерьез заявляют о том, что растения смогут стать даже источником новых видов топлива и заменить нефть, запасы которой неуклонно истощаются.

Однако существует немало противников данной технологии, которые представляют убедительные факты того, что генная инженерия несет человеку огромный вред.

Ученым,который видит в генной инженерии угрозу для мироздания, является доктор Арпад Пуштай. В частности, он обнародовал результаты исследований, согласно которым крысы, которых кормили генетически модифицированным картофелем, заболели тяжелыми заболеваниями жизненно важных органов. Шон Мак Донах из общества заграничных миссий св. Колумбана (SSCME), который уже 20 лет работает на Филиппинах, считает, что использование бактерий «bacterium thuringiensis» (BT), предназначенных для защиты урожая от насекомых, представляет угрозу для здоровья. Ранее семена перед посадкой обрабатывались этими бактериями, а теперь для более эффективной защиты будущего урожая эти бактерии впрыскиваются непосредственно в семена перед их посадкой. Как утверждает о. Мак Донах, не было проведено ни одного независимого исследования относительно влияния BT на стенки кишечника млекопитающих. Он считает, что участившиеся случаи аллергических заболеваний у детей и неприятие организмом некоторых антибиотиков могут являться следствием генетических экспериментов в области производства продуктов питания. Генетически модернизированная кукуруза уже получила распространение на большей части африканского континента. Только правительство Замбии отказалось от американской генетически модифицированной кукурузы. Если эта африканская страна все же примет помощь от США, то распространение генетически модернизированного зерна сделает Замбию зависимой от его поставщиков, местные фермеры не смогут больше насыщать свой рынок зерном, а европейские рынки навсегда будут закрыты для этой страны.

Проблема усугубляется еще и тем, что влияние новых продуктов на здоровье человека еще до конца не изучено, а их последствия могут оказаться непоправимыми. Возможно, кто-то из тех, кто пытается нажиться на распространение таких продуктов, и понесет ответственность, но главная опасность заключается в том, что генетически измененные культуры попадут в естественную среду при помощи ветра, животных и опыления и изменят естественный природный цикл самовоспроизводства. Если это произойдет, то человеку придется жить в новых природных условиях.
В вопросе трансгенов Россия занимает осторожную позицию. Закон, разрешающий выращивать ГМ-культуры, у нас не принят, поэтому, соответственно, нет ни одного занятого ими гектара (исключая небольшие экспериментальные участки научно-исследовательских учреждений). Но в пищевой промышленности разрешено использовать импортные трансгенные культуры. Это 13 сортов и линий видов растений, устойчивых к ядохимикатам и вредителям: 3 линии сои производства США и Германии, 5 линий кукурузы — четыре крупнейшего производителя ГМ-продукции американской фирмы «Монсанто» и по одной — от Германии и Франции, 2 линии картофеля, не поддающегося колорадскому жуку, от той же «Монсанто», 1 линия риса из Германии и 2 линии сахарной свеклы, производимой в США и Франции.

Перед тем как попасть на наш рынок, каждая трансгенная линия должна пройти процедуру регистрации в России, которая, в свою очередь, осуществляется после проведения медико-биологической, медико-генетической и технологической экспертиз. В частности, Центр «Биоинженерия» РАН устанавливает, что в геноме продукта вставлены именно те гены, которые указаны в декларации на продукт, технологи оценивают его с точки зрения органолептических свойств, а Институт питания РАМН осуществляет проверку воздействия данного продукта на здоровье потребителя.

Сейчас же Главный государственный санитарный врач России Г.Г. Онищенко утвердил новые санитарные правила, которые устанавливают в стране пороговый уровень для маркировки пищевых продуктов из ГМИ на уровне более 0,9% их содержания в общей массе продукта, что соответствует общеевропейским требованиям. Однако наличие обязательной маркировки о содержании в нем генно-модифицированных компонентов никоим образом не указывает на его опасность или безопасность. Она просто реализует право потребителя на получение информации о продукте, который предназначен для питания. Так что об отлаженной системе контроля за движением ГМ-продуктов в России говорить рано.

Заключение

Человек начинает «играть в Бога», когда пытается создать живой организм неестественным, а искусственным путем. Компании создают новые сорта и предлагают их на рынке, не исследовав, насколько пагубно они могут влиять на здоровье человека.

Хотим мы того или нет, но каждый из нас уже съел изрядную порцию трансгенных продуктов. Генетически модифированные источники (ГМИ) содержатся не только в целом ряде овощных культур, но и в колбасах, сосисках, мясных консервах, пельменях, сыре, йогуртах, кашах, конфетах, шоколаде и даже детском питании, то есть в обыкновенных повседневных продуктах, присутствующих на наших столах. Отличить их по цвету или вкусу невозможно, а надписи на упаковках, причем только самых организованных производителей (другие как-то не считают нужным это делать), настолько малы, что разглядеть их можно разве что с лупой. Делая покупки за границей, ориентируются по цене. Для российских же покупателей компания «Гринпис» выпустила брошюру, которая содержит информацию о компаниях мясо - и рыбоперерабатывающей, кондитерской промышленности, а также о предприятиях, выпускающих детское питание и напитки с компонентами ГМИ.

Ученый заявляют о начале «золотого века». Для кого же он будет золотым – для американских компаний, которые производят генетически модифицированные продукты или для людей, которые поплатятся своим здоровьем?

Последние достижения в области генной инженерии являются проблемой, которая не может не вызывать беспокойства. Для того чтобы эти научные исследования были на службе у человека, необходимо, чтобы каждая их стадия проводилась в соответствии с правовыми и этическими нормами, что будет являться защитой неприкосновенности человеческой семьи.

Библиография

1. Алевтина Паршина .Модифицированная трапеза / Вокруг Света – сентябрь 2005 - № 9

2. Алексей Мотовилов / Опасно ли использование генной инженерии в сельском хозяйстве? (электронный ресурс) – 2004 -

http://www.pastor.ru/site_temp/?module=articles&action=view&aid=615

3. Кузьмина Н.А. / Введение в генетическую инженерию (электронный ресурс) - http://www.biotechnolog.ru/ge/ge1_1.htm