Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Иркутский государственный лингвистический университет
Факультет английского языка
Кафедра экономики, менеджмента и регионоведения
Реферат
по КСЕ
Тема: «Генная инженерия»
Выполнила:
Студентка гр.200
Аснашева А.А.
Руководитель:
Шарунов А.И.
ИГЛУ 2007
Введение
Эпоха научно-технического и технологического прогресса, в которой обитает современное человечество, дополнилась в последние 15 лет стремительным развитием генной инженерии — биотехнологии, связанной с использованием биологических систем, живых организмов или их производных для изготовления или изменения продуктов с целью их конкретного использования. Генная инженерия расширяет наши границы и открывает новые перспективы в познании явлений природы, в решении актуальных проблем медицины, в совершенствовании и модернизации многочисленных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в разрешении многих экологических и социальных проблем.
Успех генно-инженерных исследований уже способствовал появлению многих полезных веществ, и он несомненно приведет и в дальнейшем к созданию и применению нового поколения вакцин, современных лекарственных препаратов и диагностических средств, пищевых продуктов и пищевых добавок, других необходимых в различных отраслях народного хозяйства веществ, а также к получению и выращиванию трансгенных (содержащих в себе не свойственные данному виду гены) микроорганизмов, растений или животных с нужными человеку признаками, к разработке новых оптимальных способов охраны окружающей среды.
Бурное развитие генно-инженерных технологий помимо неоспоримого прогресса может оказать не только положительное, но в некоторых случаях и отрицательное воздействие на окружающую среду и человека, что в определенной мере затрагивает его права, такие как право на жизнь, экологическое право.
Генная инженерия является основой биотехнологии и представляет собой совокупность методов и подходов, имеющих целью получение биологических структур (индивидуальных генов, белков, микроорганизмов, животных и растений) с передаваемыми по наследству свойствами, которые невозможно получить традиционными методами селекции.
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 —
www.pastor.ru/site_temp/?module=articles&action=view&aid=615
3. Кузьмина Н.А. / Введение в генетическую инженерию (электронный ресурс) — www.biotechnolog.ru/ge/ge1_1.htm
www.ronl.ru
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Иркутский государственный лингвистический университет
Факультет английского языка
Кафедра экономики, менеджмента и регионоведения
Реферат
по КСЕ
Тема: «Генная инженерия»
Выполнила:
Студентка гр.200
Аснашева А.А.
Руководитель:
Шарунов А.И.
ИГЛУ 2007
Введение
Эпоха научно-технического и технологического прогресса, в которой обитает современное человечество, дополнилась в последние 15 лет стремительным развитием генной инженерии — биотехнологии, связанной с использованием биологических систем, живых организмов или их производных для изготовления или изменения продуктов с целью их конкретного использования. Генная инженерия расширяет наши границы и открывает новые перспективы в познании явлений природы, в решении актуальных проблем медицины, в совершенствовании и модернизации многочисленных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в разрешении многих экологических и социальных проблем.
Успех генно-инженерных исследований уже способствовал появлению многих полезных веществ, и он несомненно приведет и в дальнейшем к созданию и применению нового поколения вакцин, современных лекарственных препаратов и диагностических средств, пищевых продуктов и пищевых добавок, других необходимых в различных отраслях народного хозяйства веществ, а также к получению и выращиванию трансгенных (содержащих в себе не свойственные данному виду гены) микроорганизмов, растений или животных с нужными человеку признаками, к разработке новых оптимальных способов охраны окружающей среды.
Бурное развитие генно-инженерных технологий помимо неоспоримого прогресса может оказать не только положительное, но в некоторых случаях и отрицательное воздействие на окружающую среду и человека, что в определенной мере затрагивает его права, такие как право на жизнь, экологическое право.
Генная инженерия является основой биотехнологии и представляет собой совокупность методов и подходов, имеющих целью получение биологических структур (индивидуальных генов, белков, микроорганизмов, животных и растений) с передаваемыми по наследству свойствами, которые невозможно получить традиционными методами селекции.
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 —
www.pastor.ru/site_temp/?module=articles&action=view&aid=615
3. Кузьмина Н.А. / Введение в генетическую инженерию (электронный ресурс) — www.biotechnolog.ru/ge/ge1_1.htm
www.ronl.ru
works.tarefer.ru
Министерство Сельского Хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Уральская Государственная сельскохозяйственная Академия»
Доклад
по дисциплине «Ветеринарная генетика»
на тему:«Генная инженерия – настоящее и будущее»
Выполнила:
Студентка ФВМ
2 курс 2 группа 3 п/группа
Шмакова Т.С.
Проверила:
Ерофеева Л.Ф.
Екатеринбург 2008
Содержание
Введение
1. Методы генной инженерии
2. Достижения генной инженерии
3. Генная инженерия: за и против
4. Перспективы генной инженерии
Список использованной литературы
Введение
Генная инженерия – совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого организма.
Генная инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя исследования таких биологических наук, как молекулярная биология, цитология, генетика, микробиология. Самым ярким событием, привлёкшим наибольшее внимание и очень важным по своим последствиям, была серия открытий, результатом которых явилось создание методов управления наследственностью живых организмов, причём управления путём проникновения в «святая святых» живой клетки – в её генетический аппарат.
Современный уровень наших знаний биохимии, молекулярной биологии и генетики позволяет рассчитывать на успешное развитие новой биотехнологии – генной инженерии, т.е. совокупности методов, позволяющих путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Цель генной инженерии – не воплощение в реальность мифов, а получение клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах нарабатывать некоторые «человеческие» белки.
1. Методы генной инженерии
Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужой ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, состоящие из нескольких пар нуклеотидов. Плазмиды являются автономными генетическими элементами, реплицирующимися (т.е. размножающимися) в бактериальной клетке не в то же время, что основная молекула ДНК. Хотя на долю плазмид приходится лишь небольшая часть клеточной ДНК, именно они несут такие жизненно важные для бактерии гены, как гены лекарственной устойчивости. Разные плазмиды содержат разные гены устойчивости к антибактериальным препаратам.
Большая часть таких препаратов – антибиотиков используется в качестве лекарств при лечении ряда заболеваний человека и домашних животных. Бактерия, имеющая разные плазмиды, приобретает устойчивость к различным антибиотикам, к солям тяжелых металлов. При действии определенного антибиотика на бактериальные клетки плазмиды, придающие устойчивость к нему, быстро распространяются среди бактерий, сохраняя им жизнь. Простота устройства плазмид и легкость, с которой они проникают в бактерии, используются генными инженерами для введения в клетки бактерий генов высших организмов.
Мощным инструментом генной инженерии являются ферменты – рестрикционные эндонуклеазы, или рестриктазы. Рестрикция буквально означает «ограничение». Бактериальные клетки вырабатывают рестриктазы для разрушения инородной, в первую очередь фаговой ДНК, что необходимо для ограничения вирусной инфекции. Рестриктазы узнают определенные последовательности нуклеотидов и вносят симметричные, расположенные наискось друг от друга, разрывы в цепях ДНК на равных расстояниях от центра участка узнавания. В результате на концах каждого фрагмента рестриктированной ДНК образуются короткие одноцепочечные «хвосты» (их еще называют «липкими» концами).
Весь процесс получения бактерий, называемый клонированием, состоит из последовательных стадий:
1. Рестрикция – разрезание ДНК человека рестриктазой на множество различных фрагментов, но с одинаковыми «липкими» концами. Такие же концы получают при разрезании плазмидной ДНК той же рестриктазой.
2. Лигитирование – включение фрагментов ДНК человека в плазмиды благодаря «сшиванию липких концов» ферментом лигазой.
3. Трансформация – введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки, обработанные специальным образом – так, чтобы они на короткое время стали проницаемыми для макромолекул. Однако плазмиды проникают лишь в часть обработанных бактерий. Трансформированные бактерии вместе с плазмидой приобретают устойчивость к определенному антибиотику. Это позволяет их отделить от нетрансформированных бактерий, погибающих на среде, содержащей этот антибиотик. Для этого бактерии высеивают на питательную среду, предварительно разведя так, чтобы при рассеве клетки находились на значительном расстоянии друг от друга. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков – клон.
4. Скрининг – отбор среди клонов тех бактерий, которые несут нужный ген человека. Для этого все бактериальные колонии накрывают специальным фильтром. Когда его снимают, на нем остается отпечаток колоний, так как часть клеток из каждого клона прилипает к фильтру. Затем проводят молекулярную гибридизацию. Фильтры погружают в раствор с радиоактивно меченым зондом. Зонд – это полинуклеотид комплементарной части искомого гена. Он гибридизуется лишь с теми рекомбинантными плазмидами, которые содержат нужный ген. После гибридизации на фильтр в темноте накладывают рентгеновскую фотопленку и через несколько часов ее проявляют. Положение засвеченных участков на пленке позволяет найти среди множества клонов трансформированных бактерий те, которые имеют плазмиды с нужным геном.
Не всегда удается вырезать нужный ген с помощью рестриктаз. Поэтому в ряде случаев процесс клонирования начинают с целенаправленного получения нужного гена. Для этого из клеток человека выделяют и-РНК, являющуюся транскрипционной копией этого гена, и с помощью фермента – обратной транскриптазы синтезируют комплементарную ей цепь ДНК. Затем и-РНК, служившая матрицей при синтезе ДНК, уничтожается специальным ферментом, способным гидролизовать цепь РНК, спаренную с цепью ДНК. Оставшаяся цепь ДНК служит матрицей для синтеза обратной транскриптазой, комплетентарной второй цепи ДНК.
Получившаяся двойная спираль ДНК носит название к-ДНК (комплементарная ДНК). Она соответствует гену, с которого была считана и-РНК, запущенная в систему с обратной транскриптазой. Такая к-ДНК встраивается в плазмиду, которой трансформируют бактерии и получают клоны, содержащие только выбранные гены человека.
Чтобы осуществить перенос генов, необходимо выполнить следующие операции:
·Выделение из клеток бактерий, животных или растений тех генов, которые намечены для переноса.
·Создание специальных генетических конструкций, в составе которых намеченные гены будут внедряться в геном другого вида.
·Внедрение генетических конструкций сначала в клетку, а затем в геном другого вида и выращивание измененных клеток в целые организмы.
2. Достижения генной инженерии
генная инженерия биотехнология наследственность
Теперь умеют уже синтезировать гены, и с помощью таких синтезированных генов, введенных в бактерии, получают ряд веществ, в частности гормоны и интерферон. Их производство составило важную отрасль биотехнологии.
Так, в 1980 году гормон роста – соматотропин – получили из бактерии кишечной палочки. До развития генной инженерии его выделяли из гипофизов от трупов. Соматотропин, синтезированный в специально сконструированных клетках бактерий, имеет очевидные преимущества: он доступен в больших количествах, его препараты являются биохимически чистыми и свободными от вирусных загрязнений.
В 1982 году гормон инсулин стали получать в промышленных масштабах из бактерий, содержащих ген человеческого инсулина. До этого времени инсулин выделяли из поджелудочных желез забиваемых коров и свиней, что сложно и дорого.
Интерферон – белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое дает всего один литр бактериальной культуры. Ясно, что выигрыш от массового производства этого вещества очень велик. Очень важную роль играет также получаемый на основе микробиологического синтеза инсулин, необходимый для лечения диабета. Методами генной инженерии удалось создать и ряд вакцин, которые испытываются сейчас для проверки их эффективности против вызывающего СПИД вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).
Еще одно перспективное направление в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, – генная терапия. В этих работах, которые пока еще не вышли из экспериментальной стадии, в организм для борьбы с опухолью вводится сконструированная по методу генной инженерии копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Генную терапию начали применять также для борьбы с наследственными нарушениями в иммунной системе.
В сельском хозяйстве удалось генетически изменить десятки продовольственных и кормовых культур. В животноводстве использование гормона роста, полученного биотехнологическим путем, позволило повысить удои молока; с помощью генетически измененного вируса создана вакцина против герпеса у свиней.
3. Генная инженерия: за и против
Несмотря на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие «генная инженерия» породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности и даже политических споров. Многие опасаются, например, что какой-нибудь вирус, вызывающий рак у человека, будет введен в бактерию, обычно живущую в теле или на коже человека, и тогда эта бактерия будет вызывать рак. Возможно также, что плазмиду, несущую ген устойчивости к лекарственным препаратам, введут в пневмококк, в результате чего пневмококк станет устойчивым к антибиотикам и пневмония не будет поддаваться лечению. Такого рода опасности, несомненно, существуют.
Генная инженерия – это мощный способ изменить жизнь, но ее потенциал может представлять опасность, причем в первую очередь надо учитывать сложные и трудно предсказуемые эффекты, связанные с возможным воздействием на окружающую среду. Представьте себе некий яд, более дешевый в производстве, чем сложные гербициды с избирательным действием, но который не может быть использован в агротехнике из-за того, что он убивает полезные растения наравне с сорняками. Теперь представьте, что, допустим, в пшеницу, внедрили ген, делающий ее устойчивой к этому яду. Фермеры, засеявшие свои поля трансгенной пшеницей, могут безнаказанно опылять их смертоносным ядом, увеличивая свои доходы, но нанося непоправимый вред окружающей среде. С другой стороны, генетики могут достичь и противоположного эффекта, если выведут такую культуру, которая не нуждается в гербицидах.
Генная инженерия бросила человечеству уникальный вызов. Что несет нам генная инженерия, счастье или беду? О возможной опасности генетически измененных продуктов для здоровья человека трубит уже весь мир. Однозначного и единого мнения ученых по этому поводу нет. Одни считают, что генная инженерия спасет человечество от голодной смерти, другие – что генетически измененные продукты погубят все живое на земле вместе с человеком. Ученые, занимающиеся этим, утверждают, что генетически измененные растения более урожайны, более устойчивы к ядохимикатам, экономически выгоднее обычных. Поэтому за ними будущее. Однако специалисты, не связанные с производителями данного товара, далеки от оптимизма.
Предугадать отдаленные последствия, которые могут наступить в результате потребления генетически измененной продукции, на данный момент вообще невозможно. Относительно спокойно относятся к ГМ – продуктам (генетически модифицированным) – в США, где выращивается сегодня около 80 процентов всех генетических культур. Европа же относится к этому крайней негативно. Под натиском общественности и организаций потребителей, которые хотят знать, что они едят, в некоторых странах введен мораторий на ввоз таких продуктов (Австрия, Франция, Греция, Великобритания, Люксембург).
В других принято жесткое требование маркировать генетически измененное продовольствие, что, естественно, очень не понравилось поставщикам. 1 июля 2000 года в России была запрещена продажа генетически измененных продуктов без специальной предупредительной надписи на упаковке. Одним из первых ученых, забивших тревогу о потенциальной опасности ГМ – продуктов, был британский профессор Арпад Пуштай. Он назвал их “пищей для зомби”. Такие выводы позволили сделать результаты опытов на крысах, которых кормили генетически модифицированной пищей. У животных возник целый набор серьезных изменений желудочно-кишечного тракта, печени, зоба, селезенки. Наибольшее беспокойство вызвал тот факт, что у крыс уменьшился объем мозга.
Ученые полагают, что с помощью генетически измененных растений можно сократить потери урожая. Сегодня в России завершаются испытания американского картофеля, устойчивого к колорадскому жуку. Возможно, уже в этом году будет получено разрешение на его промышленное производство. Есть у подобных сортов одно существенное “но”. Когда получают растение с резко повышенной устойчивостью к какому-либо вредителю, через два-три поколения этот вредитель приспособится к растению, и будет пожирать его еще сильнее. Следовательно, устойчивый картофель может породить таких агрессивных вредителей, с которыми мир еще не сталкивался.
4. Перспективы генной инженерии
Настоящей находкой для генетиков стал янтарь, ископаемая древесная смола. В доисторические времена в ней часто застывали насекомые, цветочная пыльца, споры грибов, остатки растений. Текучая смола герметично обволакивала своих пленников, и биологический материал в целости и сохранности поджидал современных исследователей. И вот в 1990 году Джордж О. Пойнар из Калифорнийского университета сделал сенсационное открытие. Изучая термитов, попавших в янтарь 40 миллионов лет назад, он нашел хорошо сохранившуюся генетическую информацию. Позднее Пойнару удалось выделить из янтаря ДНК долгоносика, жившего 120 миллионов лет назад! Сейчас многие ученые работают над тем, чтобы воскресить динозавров, древних ящеров, мамонтов. И это уже не кажется фантастикой, как было всего лишь несколько лет назад. Однако ученые не намерены останавливаться на воскрешении животных. Если можно воскресить их, следовательно, то же самое можно проделать и с людьми.
Развитие науки дает нам потенциал как для плохого, так и для хорошего. Поэтому важно, что бы мы сделали правильный выбор. Основная трудность носит политический характер, – это решение вопроса кто есть «мы» в этом предложении. Если оставить этот вопрос на произвол рыночной стихии, скорее всего, пострадают долгосрочные интересы окружающей среды. Но это можно сказать и про многие другие аспекты жизни.
Список использованной литературы
1. Нейман Б.Я. Индустрия микробов. – Знание, 1983.
2. Рувинский А.О. Общая биология. – Просвещение, 1994.
3. Чебышев Н.В. Биология. − Новая волна, 2005.
www.ronl.ru
Содержание.
1. Введение. 2
2. Возможности генной инженерии.
2.1. Медицина. 3
2.2. Генотерапия. 5
2.3. Сельское хозяйство. 6
3. Клонирование. 7
4. Проблемы генной инженерии. 8
5. Заключение. 13
Список используемой литературы. 15
1. Введение .
Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.
Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Но гены образования не химические, а функциональные. С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков, хранящих определенный объем информации — генов. Ген — участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо одного белка (один ген — один белок). Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов. Совокупность всех генов клетки составляет ее геном. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов, но в каждой из них реализуется различная часть хранимой информации. Поэтому, например, нервные клетки и по структурно-функциональным, и по биологическим особенностям отличаются от клеток печени.
Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.
Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Этим можно добиться, например, высокие и устойчивые урожаи благодаря введенному гену, обеспечивающему устойчивость к ряду болезней. При дальнейшем развитии науки станет возможным введение в зародыш человека недостающих генов, и тем самым позволит избежать генетических болезней.
Еще с 80-х годов появились программы по изучению генома человека. В процессе выполнения этих программ уже прочитано около 5 тысяч генов (полный геном человека содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд новых генов человека. Генная инженерия приобретает все большее значение в генотерапии. Потому, что многие болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена предрасположенность ко многим болезням или стойкость к ним
2. Возможности генной инженерии.
2.1. Медицина .
Значительный прогресс достигнут в практической области создания новых продуктов для медицинской промышленности и лечения болезней человека.
Использование генно-инженерных продуктов в медицине:
· Антикоагуляторы — Активатор тканевого плазминогена (АТП), активирует плазмин. Фермент, вовлечённый в рассасывание тромбов; эффективен при лечении больных инфарктом миокарда;
· Факторы крови-Фактор VIII ускоряет образование сгустков; дефицитен у гемофиликов. Использование фактора VIII, полученного генно-инженерными методами, устраняет риск, связанный с переливанием крови.
· Факторы, стимулирующие образование колоний-Ростовые факторы иммунной системы, которые стимулируют образование лейкоцитов. Применяют для лечения иммунодефицита и борьбе с инфекциями.
· эритропоэтин-Стимулирует образование эритроцитов. Применяют для лечения анемии у больных с почечной недостаточностью.
· Ростовые факторы-Стимулируют дифференциацию и рост различных типов клеток. Применяют для ускорения лечения ран.
· Гормон роста человека-Применяют при лечении карликовости.
· Человеческий инсулин-Используется для лечения диабета
· Интерферон-Препятствует размножению вирусов. Также используется для лечения некоторых форм раковых заболеваний.
· Лейксины -Активируют и стимулируют работу различных типов лейкоцитов. Возможно применение при залечивании ран, при заражении ВИЧ, раковых заболеваний, иммунодефиците.
· Моноклональные антитела-Высочайшая специфичность, связанная с антителами используется в диагностических целях. Применяют также для адресной доставки лекарств, токсинов, радиоактивных и изотопных соединений к раковым опухолям при терапии раков, имеется много других сфер применения.
· Супероксид дисмутаз-Предотвращает поражение тканей реактивными оксипроизводными в условиях кратковременной нехватки кислорода, особенно в ходе хирургических операций, когда нужно внезапно восстановить ток крови.
· Вакцины -Искусственно полученные вакцины (первой была получена вакцина против гепатита В) по многим показателям лучше обычных вакцин. Принцип применения ДНК-вакцин заключается в том, что в организм пациента вводят молекулу ДНК, содержащую гены, кодирующие иммуногенные белки патогенного микроорганизма. ДНК-вакцины называют еще генными, генетическими, полинуклеотидными вакцинами, вакцинами из нуклеиновых кислот.
В настоящее время фармацевтическая промышленность завоевала лидирующие позиции в мире. Уже несколько сот тысяч высококвалифицированных специалистов заняты в исследовательских и промышленных секторах фарминдустрии, и именно в этих областях интерес к геномным и генно-инженерным исследованиям исключительно высок.
2.2. Генотерапия
Технологии генодиагностики и генотерапии базируются на мировых достижениях в расшифровке генома человека. Технологии генодиагностики включают разработку приемов точной локализации генов в геноме человека, ответственных за наследственные и соматические заболевания. Их важной составляющей является сравнительный анализ структуры генома в норме и патологии.
Генотерапия и генодиагностика — это перспективные технологии фундаментальной и прикладной биомедицины, направленные на лечение и профилактику наследственных (генетических) и приобретенных заболеваний, в том числе онкологических.
В основе генотерапии, развивающейся на базе и в комплексе с генодиагностикой, лежит контролируемое изменение генетического материала клеток, приводящее к «исправлению» не только наследственных, но и, как стало ясно в последнее время, приобретенных генетических дефектов живого организма.
Важнейшей технологической задачей генотерапии является разработка системы переноса или адресной доставки корректирующего генетического материала к клеткам-мишеням в организме больного, несущего в своем геноме дефектный ген. Предлагаемые технологии характеризуются точностью выявления гена, ответственного за генетический дефект и выбора системы переноса корректирующих генов, адресностью доставки в организм больного генетического материала, исправляющего генетический дефект.
2.3. Сельское хозяйство .
Поэтому любой прогресс биотехнологий растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами. Будущее, очевидно, будет за управляемым переносом генов от сорта к сорту, основанного на применении предварительно подготовленного растительного материала, который уже содержит в нужных хромосомах участки гомологии, необходимого для гомологичного встраивания трансгена. Кроме этого учёные занимаются поиском генов, кодирующих новые полезные признаки.
Еще 10 лет тому назад биотехнология растений заметно отставала в своем развитии, но за последние годы наблюдается быстрый выброс на рынок трансгенных растений с новыми полезными признаками. Генетические изменённые растения с устойчивостью к различным классам гербицидов в настоящее время являются наиболее успешным биотехнологическим продуктом.
Современная биотехнология в состоянии манипулировать многими важнейшими признаками, которые можно разделить на три группы:
· Сельскохозяйственные производства. К ним можно отнести общей продуктивности растений за счет регулирования синтеза фитогормонов или дополнительного снабжения кислородом растительных клеток, а также признаки, обеспечивающие устойчивость к разного рода вредителям, кроме этого в создании форм растений с мужской стерильностью и возможностью дольше сберегать урожай.
· К признакам, которые влияют на качество продукции, относится возможность манипулировать молекулярным весом жирных кислот. Растения будут производить биодеградирующий пластик, по цене сопоставимой с полиэтиленом, получаемым из нефти. Открылась возможность получения крахмала с заданными физико-химическими свойствами. Аминокислотный состав у растений запасных белков становится более сбалансированным и легко усвояем для млекопитающих. Растения становятся продуцентами вакцин, фармакологических белков и антител, что позволяет удешевить увеличение разных заболеваний, в том числе и онкологических. Получены и испытываются трансгенные растения хлопка с уже окрашенным волокном, более высоким качеством.
3. Клонирование
Клонирование органов и тканей — это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и в других областях медицины и биологии. При пересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторжения и возможных последствиях в виде рака, развившегося на фоне иммунодефицита. Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильные аварии или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна радикальная помощь из-за заболеваний пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и т.д.).
Самый наглядный эффект клонирования — дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире сегодня страдают, будучи обреченными, оставаться без потомков. Клонирование поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими болезнями. Если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, — и тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца, — появится здоровый ребенок, копия отца.
Вспомним, что клонирование постоянно происходит в естественных условиях, когда рождаются однояйцовые, или идентичные близнецы. Идентичны они в своем генном наборе, что легко доказывается возможностью пересадок органов и тканей между ними. Просто развитие нескольких зародышей из одного оплодотворенного яйца происходит редко и непредсказуемо.
Более скромная, но не менее важная задача клонирования — регулирование пола сельскохозяйственных животных и клонирование в них сугубо человеческих генов, «терапевтических белков», которые используются для лечения людей. Например, гемофиликов, которые страдают от мутаций в гене, кодирующем кровеостанавливающий белок («фактор IX»). Сегодня эти белки добывают из крови доноров, а те бывают разные, в том числе и инфицированные вирусом СПИДа. Вот почему гемофилики считаются «группой риска» по СПИДу.
4.Проблемы генной инженерии
В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.
В середине 1998 года английский ученый Арпад Пустаи на основании проведенных опытов впервые заявил о том, что употребление подопытными крысами генетически модифицированного картофеля привело к серьезным повреждениям их внутренних органов и иммунной системы. У животных возник целый набор серьезных изменений желудочно-кишечного тракта, печени, зоба, селезенки. Но самое зловещее — уменьшился объем мозга.
Дополнительным подтверждением того, что воздействие генетически измененных продуктов на организм человека и окружающую среду является мало изучено, стало заявление года ученого Джона Лузи.
Так, в мае 1999 года он сообщил о том, что пыльца генетически модифицированной пшеницы, изначально содержащая небольшую долю пестицидов, способна убивать личинок бабочки-данаиды.
В ноябре 1999 года для обсуждения результатов исследований Пустаи и Лузи была организована специальная научная конференция, однако ее участникам не удалось выработать общего подхода к этому вопросу.
При этом само существование подобных противоречий свидетельствует, что выведение генетически модифицированных видов растений и животных представляет определенную опасность, обусловленную непредсказуемостью их развития и поведения в естественной среде.
Риски, связанные с применением генной инженерии к продуктам питания, можно разделить на три категории: экологические, медицинские и социально-экономические:
1. Экологические .
· Появление супервредителей.
В сущности, такие уже появились. Наивно думать, что вредители на ухищрения ученых не ответят своим контрударом. Как известно, в экстремальных условиях, а процесс вытеснения вредителей устойчивыми к ним растениями иначе как экстремальным не назовешь, скорость мутаций растет, и неизвестно, сколько понадобится насекомым времени для того, чтобы приспособиться к новым условиям окружающей среды. И все пойдет по новой, только на более высоком уровне.
· Нарушение природного баланса.
Уже доказано, что многие ГМ-растения, такие, как ГМ-табак или технический рис, применяемый для производства пластика и лекарственных веществ, смертельно опасны для живущих на поле или рядом с ним грызунов. Пока эти растения произрастают лишь на опытных полях, а что произойдет после полного вымирания грызунов в районах их массовых засевов — не берется предсказать никто.
Нечто подобное случилось с озером Виктория в 60-х годах прошлого века, когда в него поселили нильского окуня. Попав в благоприятную среду и обладая несомненным преимуществом в силе, выносливости и плодовитости, этот водный житель в считанные годы сократил численность конкурирующих видов в несколько десятков раз, а более двухсот видов уничтожил полностью. А спустя десятилетие выяснилось, что в результате этого «переселения» в прибрежной зоне исчезли леса, берега были размыты, а эрозия почвы достигла невиданных доселе размеров.
· Выход трансгенов из-под контроля.
Если генетически модифицированный хлопок опылит своего родственника-сорняка, то в результате получится устойчивый к действию пестицидов и гербицидов, не боящийся ни жары, ни холода, не угрызаемый жуками и паразитами и страшно плодовитый суперсорняк. Примерно то же может случиться и со многими другими видами культурных растений. У всех них есть и весьма широко распространены дикие сородичи, являющиеся зачастую одними из главных в силу сходства условий жизни сорняками основной культуры.
Выход один: следует прикрывать прозрачным колпаком всякие посадки генетически модифицированных растений, чтобы ни одно семечко, ни одна пылинка не вырвались наружу.
2. Медицинские .
· Аллергенность.
В марте 1996 года ведущий генный инженер, исследователь Университета штата Небраска, подтвердил: при попытке повысить содержание белка в ГМ-сое, в нее вместе с геном бразильского ореха был перенесен аллерген. Причем тестирование животных не выявило опасности. Нет никаких известных способов предсказать аллергию на ГМ-пищу. Аллергическая реакция обычно возникает спустя некоторое время после появления и развития чувствительности к аллергену.
· Возможная токсичность и опасность для здоровья.
ГМ-продукты наносят колоссальный вред здоровью. Хорошо известно, что проявлений токсичного действия белка можно ждать более тридцати лет, достаточно вспомнить нашумевшее «коровье бешенство», вызванное именно белком, прионом. Белки, из которых состоят ГМ-продукты, принципиально новые, так как являются гибридами белков растительного и бактериального происхождения.
Директор Института сельскохозяйственной биологии Владимир Патыка вместе с коллегами из Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии (Санкт-Петербург) и чешскими микробиологами после двадцатилетних исследований пришел к выводу, что «при определенных условиях белок-токсин, если его ввести в ГМ-картофель, может выступить весьма сильным канцерогенным фактором».
· Устойчивость к действиям антибиотиков.
Для того чтобы понять, «встроился» ли нужный ген в цепочку ДНК, специалисты-генетики снабжают его специальным «флажком». Чаще всего в роли этого «флажка» выступает ген устойчивости к антибиотикам. Если целевая клетка после «опыления» новым геном выдерживает действие этого антибиотика, значит, цель достигнута, и ген успешно внедрен. Проблема состоит в том, что, единожды внедрив этот ген в ДНК, вывести его уже нельзя. В результате возникает двойная опасность. Во-первых, употребление в пищу устойчивых к антибиотикам продуктов неизбежно нейтрализует действие антибиотиков, принимаемых в качестве лекарства. А во-вторых, появление большого количества антибиотикоустойчивых растений может повлечь за собой появление антибиотикоустойчивых бактерий.
· Могут возникнуть новые и опасные вирусы.
Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов. Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Они могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей.
3. Социально- экономические риски
Большинство социальных и экономических угроз, которые несет в себе развитие генной инженерии, подпадают под широкое определение «продовольственной безопасности», то есть способности людей обеспечить свои продовольственные потребности в здоровых, разнообразных и доступных по цене продуктах питания.
Ученые пришли к выводу, что эффективность новых культур зависит от многих частных факторов, в том числе распространения сорняковых растений и насекомых-паразитов, погодных условий и типа почвы.
При этом лишь незначительная часть продуктов питания из генетически модифицированных сельскохозяйственных культур имеют более высокие питательные свойства. А иногда они оказывают даже отрицательное воздействие, что ставит под сомнение перспективу их распространения.
Одно из самых опасных свойств модифицированных семян — это их «конечная технология». Ученые добились того, что растения, идущие на продажу, стали бесплодными, не способными производить семена. Это означает, что фермеры не могут собрать семена на следующий год, и должны покупать их снова. Понятно, что основная цель «конечной технологии» — повысить доходы компании, производящей семена.
Несколько социально-экономических причин, по которым генетически измененные растения считаются опасными:
· они представляют угрозу для выживания миллионов мелких фермеров.
· они сосредоточат контроль над мировыми пищевыми ресурсами в руках небольшой группы людей-
· они лишат потребителей свободы выбора в приобретении продуктов.
5. Заключение.
Некоторые особенности новых технологий 21 века могут привести к большим опасностям, чем существующие средства массового уничтожения.
Успех в этой отрасли науки сможет радикально поднять производительность труда и способствовать решению многих существующих проблем, прежде всего, подъему уровня жизни каждого человека, но, в то же время, и создать новые разрушительные средства.
Человеку свойствен страх перед новым и неизведанным. При клонировании человека каждая «неудачная копия» окажется уродом, но при этом полноправным человеком и за его уродство ответственность будет нести фактически все человечество. Будет нести как сообщество людей, которые не сумели остановить безнравственные посягательства науки.
Создание еще одного человека с тем же самым генетическим кодом нарушило бы человеческое достоинство и уникальность.
Клонирование человека — это не то же самое, что и генная инженерия человека. При клонировании ДНК копируется, в результате чего появляется еще один человек, точный близнец существующего индивида и, следовательно — не монстр или урод. Генная же инженерия подразумевала бы модификацию человеческой ДНК, в результате чего может появиться человек, непохожий ни на одного другого, ранее существовавшего. Это предположительно могло бы привести к созданию очень необычных людей, даже монстров. Генная инженерия человека, имея большой позитивный потенциал, действительно очень рискованное предприятие, и должна была бы проводиться только с величайшей осторожностью и под надзором.
Список литературы
1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, Биология, Москва, «Мир», 1993 г.
2. Ф. Киберштерн, Гены и генетика, Москва, «Параграф», 1995 г.
3. Научно-популярный журнал «Знание-сила», №4, 1998 г.
www.ronl.ru
Государственное образовательное учреждение Высшего
профессионального образования
ВлГУ
Кафедра истории и религиоведения
Реферат
на тему:
Генная и клеточная инженерия. Биотехнологии.
Выполнила: Шипилова Е.В. Гр.ЗЮ-110
Проверила: доцент кафедры истории и
религиоведения Зубков С.А.
Владимир 2011
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение 3
2.Возможности генной инженерии. Биотехнологии 5
3. Направления генной инжинерии 9
3.1. Сельское хозяйство 9
3.2 Медицина и фармацевтика 11
4. Клонирование 14
4.1 Состояние исследований по терапевтическому
клонированию в России 16
5. Проблемы 17
6. Заключение 23
Список литературы 25
1. Введение
Генная инженерия — направление исследований в молекулярной биологии и генетике, конечной целью которых является получение с помощью лабораторных приемов организмов с новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных свойств. В основе генной инженерии лежит обусловленная последними достижениями молекулярной биологии и генетики возможность целенаправленного манипулирования с фрагментами нуклеиновых кислот. К этим достижениям следует отнести установление универсальности генетического кода, то есть факта, что у всех живых организмов включение одних и тех же аминокислот в белковую молекулу кодируются одними и теми же последовательностями нуклеотидов в цепи ДНК; успехи генетической энзимологии, предоставившей в распоряжение исследователя набор ферментов, позволяющих получить в изолированном виде отдельные гены или фрагменты нуклеиновой кислоты, осуществлять in vitro синтез фрагментов нуклеиновых кислот, объединить в единое целое полученные фрагменты. Таким образом, изменение наследственных свойств организма с помощью генной инженерии сводится к конструированию из различных фрагментов нового генетического материала, введение этого материала в рецепиентный организм, создания условий для его функционирования и стабильного наследования.
Генная инженерия возникла в нач. 70-х гг. 20 в. Генетическая инженерия основана на извлечении из клеток какого-либо организма гена (кодирующего нужный продукт) или группы генов и соединении их со специальными молекулами ДНК (т. н. векторами), способными проникать в клетки другого организма (главным образом микроорганизмов) и размножаться в них, т.е. создание молекул рекомбинантных ДНК.
Рекомбинантные (чужеродные) ДНК привносят в реципиентный организм новые генетические и физико-биохимические свойства. К числу таких свойств можно отнести синтез аминокислот и белков, гормонов, ферментов, витаминов и др.
Применение методов генетической инженерии открывает перспективу изменения ряда свойств организма: повышение продуктивности, резистентности к заболеваниям, увеличение скорости роста, улучшения качества продукции и др. Животных, несущих в своем геноме рекомбинантный (чужеродный) ген, принято называть трансгенными, а ген, интегрированный в геном реципиента, – трансгеном. Благодаря переносу генов у трансгенных животных возникают новые качества, а дальнейшая селекция позволяет закрепить их в потомстве и создать трансгенные линии.
Методы генетической инженерии позволяют создавать новые генотипы растений быстрее, чем классические методы селекции и появляется возможность целенаправленного изменения генотипа – трансформации.
Генетическая трансформация заключается главным образом в переносе чужеродных или модифицированных генов в эукариотические клетки. В клетках растений возможна экспрессия генов, перенесенных не только от других растений, но и от микроорганизмов и даже животных.
Получение растений с новыми свойствами из трансформированных клеток (регенерация) возможно благодаря их свойству топитотентности, т.е. способность отдельных клеток в процессе реализации генетической информации к развитию в целый организм.
2. Возможности генной инженерии. Биотехнологии.
В настоящее время фармацевтическая промышленность завоевала лидирующие позиции в мире, что нашло отражение не только в объёмах промышленного производства, но и в финансовых средствах, вкладываемых в эту промышленность (по оценкам экономистов, она вошла в лидирующую группу по объёму купли-продажи акций на рынках ценных бумаг). Важной новинкой стало и то, что фармацевтические компании включили в свою сферу выведение новых сортов сельскохозяйственных растений и животных, и тратят на это десятки миллионов долларов в год, они же мобилизировали выпуск химических веществ для быта. Добавок к продукции строительной индустрии и так далее. Уже не десятки тысяч, а возможно, несколько сот тысяч высококвалифицированных специалистов заняты в исследовательских и промышленных секторах фарминдустрии, и именно в этих областях интерес к геномным и генно-инженерным исследованиям исключительно высок.
Очевидно поэтому любой прогресс биотехнологий растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами. Ситуация аналогична той, которая наблюдается в компьютерной индустрии, где помимо увеличения объёмов обрабатываемой информации и улучшения самих компьютеров, нужны ещё и операционные системы управления информацией, типа микрософтовских “окон”.
Для чистого вырезания трансгенного ДНК в растительный геном, всё больше применяют заимствованные из микробной генетики системы гомологичной рекомбинации, такие как системы Cre-lox и Flp-frt. Будущее, очевидно, будет за управляемым переносом генов от сорта к сорту, основанного на применении предварительно подготовленного растительного материала, который уже содержит в нужных хромосомах участки гомологии, необходимого для гомологичного встраивания трангена. Помимо интегративных систем экспрессии, будут опробованы автономно реплицирующиеся векторы.осбый интерес представляют искуственные хромосомы растений, которые теоретически не накладывают никаких ограничений на объём вносимой теоретической информации.
Учёные занимаются поиском генов, кодирующих новые полезные признаки. Ситуация в этой области меняется радикальным образом, прежде всего, существованию публичных баз данных, которые содержат информацию о большинстве генов, бактерий, дрожжей, человека и растений, а также вследствие разработки методов, позволяющих одновременно анализировать экспрессию большого количества генов с очень высокой пропускной способностью. Применяемые на практике методы можно разделить на две категории:
1. Методы, позволяющие вести экспрессионное профилирование: субстракционная гибридизация, электронное сравнение EST-библиотек, «генные чипы» и так далее. Они позволяют устанавливать корреляцию между тем или иным фенотипическим признаком и активностью конкретных генов. 2. Позиционное клонирование, заключается в создании за счет инсерционного мутагенеза мутантов с нарушениями в интересующем нас признаке или свойстве, с последующим клонированием соответствующего гена как такового, который заведомо содержит известную последовательность (инсерция). Вышеназванные методы не предполагают никаких изначальных сведений о генах, контролирующих тот или иной признак. Отсутствие рационального компонента в данном случае является положительным обстоятельством, поскольку не ограничен нашими сегодняшними представлениями о природе и генном контроле конкретного интересующего нас признака.
Значительный прогресс достигнут в практической области создания новых продуктов для медицинской промышленности и лечения болезней человека
Использование генно-инженерных продуктов в медицине.
Продукт | Природные продукты и сфера применения генно-инженерных продуктов |
Антикоагуля-торы | Активатор тканевого плазминогена (АТП), активирует плазмин. Фермент, вовлечённый в рассасывание тромбов; эффективен при лечении больных инфарктом миокарда. |
Факторы крови | Фактор VIII ускоряет образование сгустков; дефицитен у гемофиликов. Использование фактора VIII, полученного генно-инженерными методами, устраняет риск связанный с переливанием крови. |
| Факторы стимулирующие образование колоний | Ростовые факторы иммунной системы, которые стимулируют образование лейкоцитов. Применяют для лечения иммунодефицита и борьбе с инфекциями. |
эритропоэтин | Стимулирует образование эритроцитов. Применяют для лечения анемии у больных с почечной недостаточностью. |
| Ростовые факторы | Стимулируют дифференциацию и рост различных типов клеток. Применяют для ускорения лечения ран. |
| Гормон роста человека | Применяют при лечении карликовости. |
| Человеческий инсулин | Используется для лечения диабета |
Интерферон | Препятствует размножению вирусов. Также используется для лечения некоторых форм раковых заболеваний. |
Лейксины | Активируют и стимулируют работу различных типов лейкоцитов. Возможно применение при залечиваний ран, при заражении ВИЧ, раковых заболеваний, |
Моноклональ- ные антитела | Высочайшая специфичность связанная с антителами используется в диагностических целях. применяют также для адресной доставки лекарств, токсинов, радиоактивных и изотопных соединений к раковым опухолям при терапии раков, имеется много других сфер применения. |
| Супероксид дисмутаз | Предотвращает поражение тканей реактивными оксипроизводными в условиях кратковременной нехватки кислорода, особенно в ходе хирургических операций, когда нужно внезапно восстановить ток крови. |
Вакцины | Искуственно полученные вакцины (первой была получена вакцина против гепатита В) по многим показателям лучше обычных вакцин. |
На технологии рекомбинантных ДНК основано получение высокоспецифичных ДНК-зондов, с помощью которых изучают экспрессию генов в тканях, локализацию генов в хромосомах, выявляют гены, обладающие родственными функциями (например, у человека и курицы). ДНК-зонды также используются в диагностике различных заболеваний.
Технология рекомбинантных ДНК сделала возможным нетрадиционный подход «белок-ген», получивший название «обратная генетика». При таком подходе из клетки выделяют белок, клонируют ген этого белка, модифицируют его, создавая мутантный ген, кодирующий измененную форму белка. Полученный ген вводят в клетку. Если он экспрессируется, несущая его клетка и ее потомки будут синтезировать измененный белок. Таким образом можно исправлять дефектные гены и лечить наследственные заболевания.[1]
Если гибридную ДНК ввести в оплодотворенное яйцеклетку, могут быть получены трансгенные организмы, экспрессирующие мутантный ген и передающие его потомками. Генетическая трансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов как в регуляции активности других генов, так и при различных патологических процессах. С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками. Например, микроинъекция рекомбинантной ДНК, содержавшей ген соматотропина быка в зиготу кролика позволила получить трансгенное животное с гиперпродукцией этого гормона. Полученные животные обладали ярко выраженной акромегалией.
3. Направления генной инженерии.
3. 1 Сельское хозяйство.
Генная инженерия непосредственно в сельском хозяйстве имела место быть уже в конце 1980-х годов, когда удалось успешно внедрить новые гены в десятки видов растений и животных — создать растения табака со светящимися листьями, томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.
Одна из важных задач генной инженерии — получение растений, устойчивых к вирусам, так как в настоящее время не существует других способов борьбы с вирусными инфекциями сельскохозяйственных культур. Введение в растительные клетки генов белка оболочки вируса, делает растения устойчивыми к данному вирусу. В настоящее время получены трансгенные растения, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций.
Другая важная задача генетической инженерии связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Применение инсектицидов не всегда является эффективным в связи с их токсичностью и возможностью смыва инсектицидов с растений дождевой водой. В генно-инженерных лабораториях Бельгии и США были успешно проведены работы по внедрению в растительную клетку генов земляной бактерии Bacillus thuringiensis, которые позволяют синтезировать инсектициды бактериального происхождения. Эти гены были введены в клетки картофеля, томатов и хлопчатника, вследствие чего трансгенные растения картофеля и томатов стали устойчивы к колорадскому жуку, растения хлопчатника оказались устойчивыми к разным насекомым, в том числе и к хлопковой совке. Применение генной инженерии в сельском хозяйстве позволило сократить использование инсектицидов на 40 — 60%. Генными инженерами были выведены трансгенные растения с удлиненным сроком созревания плодов. Это дает возможность снимать такие помидоры с куста красными с уверенностью, что они не перезреют при транспортировке.
Список растений, к которым успешно применены методы генной инженерии, пополняется. В него входят яблоня, виноград, слива, капуста, баклажаны, огурцы, пшеница, рис, соя, рожь и множество других сельскохозяйственных культур.
Одним из основных направлений, в котором применяются технологии генной инженерии, является сельское хозяйство. Классическим уже методом улучшения качества продуктов сельского хозяйства является селекция – процесс, в котором путем искусственного отбора выделяются и скрещиваются отдельные растения или животные, обладающие определенными свойствами, для наследственной передачи этих свойств и их усиления[2]. Этот процесс достаточно продолжительный и не всегда действительно результативный. Генная инженерия обладает способностью наделить какой-то живой организм свойствами, ему нехарактерными, усилить проявление каких-то существующих свойств или исключить их. Это происходит за счет внедрения новых или исключения старых генов из ДНК организма.
К примеру, таким образом был выведен особый сорт картофеля, устойчивого к колорадскому жуку. Для этого в геном картофеля был введен ген почвенной тюрингской бациллы Bacillus thuringiensis, которая вырабатывает особый белок, губительный для колорадского жука, но безвредный для человека[3]. Применение генной инженерии для изменения свойств растений, как правило, делается как раз для повышения их устойчивости перед вредителями, неблагоприятными условиями среды, улучшения их вкусовых и ростовых качеств. Вмешательство в геном животных используется для ускорения их роста и повышения продуктивности. В продуктах сельского хозяйства таким образом также искусственно повышается количество незаменимых аминокислот и витаминов, а также их питательная ценность.
Количество аргументов за использование ГМП значительно превосходит возможные аргументы против. Так, сторонники ГМП ссылаются в частности на высокий уровень контроля качества всех генетически модифицированных продуктов (ГМП). За двадцатилетнюю историю использования этих продуктов в разных странах мира не было выявлено ни одного факта их отрицательного воздействия на здоровье человека, что нельзя сказать о продуктах традиционного сельского хозяйства, в котором неизбежно применение разного рода удобрений, многие из которых признаны вредными для человека. Более того, селекция, которая используется в сельском хозяйстве на протяжении веков, по сути, преследует целью ту же генную модификацию организмов, только осуществляет это за значительно больший период времени. Генная инженерия просто способна привнести необходимые изменения в организм за короткий срок, а потому использование ГМП не опаснее, чем использование любых других продуктов, выведенных методом классической селекции.
Противники использования генной инженерии в сельском хозяйстве апеллируют к недостаточности исследований безопасности ГМП (однако этот вопрос постоянно продолжает исследоваться), а также к тому факту, что ГМО иногда становятся причиной исчезновения отдельных видов. К примеру, одичавшие генетически модифицированные организмы могут вытеснить популяции диких видов за счет большей приспособленности к неблагоприятным условиям окружающей среды.
3.2. Фармацевтика и медицина.
Производство и применение вакцин против вирусных заболеваний позволили медиками ликвидировать полностью эпидемии чумы и оспы, от которых раньше умирали миллионы людей. Метод генной инженерии, в отличие от других методов, позволяет получить абсолютно безвредную (не содержащую инфекционного начала) вакцину. Ведутся также работы по производству вакцин от гриппа, гепатита и других вирусных заболеваний человека.
Услугами генной инженерии особенно успешно пользуются фармацевты, для которых этот метод дает сравнительно дешевые, но жизненно необходимые гормоны, такие как инсулин, интерферон, гормоны роста и другие, имеющие белковую природу. По заказу фармацевтов генными инженерами налажено производство человеческого гормона инсулина (вместо ранее применяемого животного инсулина), играющего важную роль в борьбе с сахарным диабетом. Методом генной инженерии получают также достаточно дешевый и чистый человеческий интерферон — белок, обладающий универсальным антивирусным действием, антиген вируса гепатита В.
В настоящее время кишечная палочка (E. coli) стала поставщиком таких важных гормонов как инсулин и соматотропин. Ранее инсулин получали из клеток поджелудочной железы животных, поэтому стоимость его была очень высока. Для получения 100 г кристаллического инсулина требуется 800-1000 кг поджелудочной железы, а одна железа коровы весит 200 — 250 грамм. Это делало инсулин дорогим и труднодоступным для широкого круга диабетиков. В 1978 году исследователи из компании «Генентек» впервые получили инсулин в специально сконструированном штамме кишечной палочки. Инсулин состоит из двух полипептидных цепей А и В длиной 20 и 30 аминокислот. При соединении их дисульфидными связями образуется нативный двухцепочечный инсулин. Было показано, что он не содержит белков E. coli, эндотоксинов и других примесей, не дает побочных эффектов, как инсулин животных, а по биологической активности от него не отличается. Впоследствии в клетках E. coli был осуществлен синтез проинсулина, для чего на матрице РНК с помощью обратной транскриптазы синтезировали ее ДНК-копию. После очистки полученного проинсулина его расщепили и получили нативный инсулин, при этом этапы экстракции и выделения гормона были сведены к минимуму. Из 1000 литров культуральной жидкости можно получать до 200 граммов гормона, что эквивалентно количеству инсулина, выделяемого из 1600 кг поджелудочной железы свиньи или коровы.
Соматотропин — гормон роста человека, секретируемый гипофизом. Недостаток этого гормона приводит к гипофизарной карликовости. Если вводить соматотропин в дозах 10 мг на кг веса три раза в неделю, то за год ребенок, страдающий от его недостатка, может подрасти на 6 см. Ранее его получали из трупного материала, из одного трупа: 4 — 6 мг соматотропина в пересчете на конечный фармацевтический препарат. Таким образом, доступные количества гормона были ограничены, кроме того, гормон, получаемый этим способом, был неоднороден и мог содержать медленно развивающиеся вирусы. Компания «Genentec» в 1980 году разработала технологию производства соматотропина с помощью бактерий, который был лишен перечисленных недостатков. В 1982 году гормон роста человека был получен в культуре E. coli и животных клеток в институте Пастера во Франции, а с 1984 года начато промышленное производство инсулина и в СССР. При производстве интерферона используют как E. coli, S. cerevisae (дрожжи), так и культуру фибробластов или трансформированных лейкоцитов. Аналогичными методами получают также безопасные и дешевые вакцины.
Практическое применение. Теперь умеют уже синтезировать гены, и с помощью таких синтезированных генов, введенных в бактерии, получают ряд веществ, в частности гормоны и интерферон. Их производство составило важную отрасль биотехнологии. Интерферон — белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое дает всего один литр бактериальной культуры. Ясно, что выигрыш от массового производства этого вещества очень велик. Очень важную роль играет также получаемый на основе микробиологического синтеза инсулин, необходимый для лечения диабета. Методами генной инженерии удалось создать и ряд вакцин, которые испытываются сейчас для проверки их эффективности против вызывающего СПИД вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). С помощью рекомбинантной ДНК получают в достаточных количествах и человеческий гормон роста, единственное средство лечения редкой детской болезни — гипофизарной карликовости. Еще одно перспективное направление в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, — т.н. генная терапия. В этих работах, которые пока еще не вышли из экспериментальной стадии, в организм для борьбы с опухолью вводится сконструированная по методу генной инженерии копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Генную терапию начали применять также для борьбы с наследственными нарушениями в иммунной системе. В сельском хозяйстве удалось генетически изменить десятки продовольственных и кормовых культур. В животноводстве использование гормона роста, полученного биотехнологическим путем, позволило повысить удои молока; с помощью генетически измененного вируса создана вакцина против герпеса у свиней.
4. Клонирование.
Основой для возникновения одного из самых перспективных биомедицинских направлений в заместительной клеточной терапии — терапевтического клонирования явились два важнейших открытия конца XX века. Это, во-первых, создание клонированной овечки Долли [1], во-вторых, получение эмбриональных стволовых клеток (ЭСК).
Клонирование – это воспроизведение живого существа его неполовых (соматических) клеток. Клонирование органов и ней – важнейшая задача в области трансплантологии, травматологии и других областях медицины и биологии. При пересадке клонированных органов не возникают реакции отторжения и отсутствуют возможные неблагоприятные последствия (например, рак, развивающийся на фоне иммунодефицита). Клонированные органы – это спасение для людей, попавших в автомобильные аварии или иные катастрофы, а также нуждающихся в радикальной помощи вследствие каких-либо заболеваний. Клонирование может дать бездетным людям возможно, иметь своих собственных детей, помочь людям, страдающим тяжелыми генетическими заболеваниями. Так, если гены, определяющие какое-либо наследственное заболевание, содержатся в хромосомах то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца и появится здоровый ребенок, копия отца. Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием биотехнологии. Вместе с тем необходимо учитывать, что неконтролируемое распространение генно-инженерных живых организмов и продуктов может нарушить биологический баланс в природе и представлять угрозу здоровью человека.
Клонирование целого организма называется репродуктивным. В этом направлении до сих пор ведутся исследования, однако есть и определенные успехи.
Широко известен случай клонирования в Великобритании овцы Долли[4]. Этот эксперимент по клонированию млекопитающего был поставлен группой ученых, возглавляемой Яном Вилмутом. Тогда в 277 яйцеклеток были перенесены ядра, взятые из вымени животного-донора. Из них образовалось 29 эмбрионов, один из которых выжил. Долли родилась 5 июля 1996 года и стала первым млекопитающим, чье клонирование прошло успешно. Клонированное животное прожило 6,5 лет и умерло 14 февраля 2003 от прогрессирующего заболевания лёгких, вызванного ретровирусом. Сообщается, что это распространенное заболевание у овец, которые содержатся в закрытом помещении, а Долли из соображений безопасности практически не выводили пастись.
Существуют некоторые заблуждения в представлениях о клонировании. Так клонирование человека или животного однозначно не способно повторить сознание. Клонированный индивид не будет наделен разумом исходного организма, он будет нуждаться в воспитании, образовании и т.д. Более того, спорным является и вопрос полной внешней идентичности клона. Как правило, клон не является полной копией оригинала, т.к. при клонировании копируется только генотип, что не означает однозначное повторение фенотипа организма. Фенотип формируется на основе определенных генетических данных[5], однако условия, в которых будет выращиваться клон, способны некоторым образом повлиять на его развитие: рост, вес, телосложение, некоторые особенности умственного развития.
В большинстве стран мира любые работы по репродуктивному клонированию человека запрещены[6]. Такое клонирование человека встречается с еще большими этическими, религиозными и юридическими проблемами, чем терапевтическое. В принципе, определенного мнения общественности на этот счет не существует, ровно как и крупнейшие мировые религии не способны дать этому явлению однозначную оценку, ибо это выходит за рамки их классических учений, а потому требует аргументации. Появляются также некоторые юридические сложности, вроде вопросов отцовства, материнства, наследования, брака и некоторых других. Развитие клонирования небезопасно также и из соображений контроля над ним, а также возможной утечки технологии в криминальные и террористические круги. Отдельную обеспокоенность вызывает высокий процент неудач при клонировании, что являет опасность появления людей-уродов.
4.1 Состояние исследований по терапевтическому клонированию в России.
Несмотря на бум по поводу больших возможностей ЭСК в лечении различных заболеваний, работы по терапевтическому клонированию в России пока практически не ведутся. В первую очередь это объясняется отсутствием законодательной базы для проведения исследований с использованием овоцитов и эмбрионов человека. С принятием таких законов для России существует реальная возможность очень быстрого развития терапевтического клонирования. В нашей стране имеются эффективные клеточные технологии получения реконструированных эмбрионов методом трансплантации ядер. По-существу, основы современных технологий переноса ядер соматических клеток, сочетающие микрохирургию и электрослияние были разработаны впервые у нас в 80-х годах прошлого столетия [51]. Также имеются эффективные технологии получения линий человеческих ЭСК [52].
Реализовывать задачи терапевтического клонирования возможно на основе центров репродукции, которые помимо их прямого предназначения, могут стать центрами по получению линий ЭСК, в первую очередь, непосредственно для женщин — пациенток данного центра и любых членов их семей. Можно ожидать, что с развитием терапевтических технологий получение собственных ЭСК станет доступно каждому человеку. Необходимо осуществлять тесное сотрудничество центров репродукции с соответствующими научно-исследовательскими лабораториями, ориентированными на решение фундаментальных проблем и на разработку новых технологий. К подобным технологиям можно отнести реконструкцию эмбрионов с применением неинвазивных оптико-лазерных приемов микроманипулирования в целях терапевтического клонирования
5. Проблемы генной инженерии.
Генная инженерия – это абсолютно новая технология, разрушающая фундаментальные генетические барьеры не только между видами, но и между людьми, животными и растениями. Объединяя гены непохожих и не состоящих в родстве видов, навсегда изменяя их генетические коды, создаются новые организмы, которые будут передавать генетические изменения своим потомкам по наследству. Сегодня ученые способны вырезать, вставлять, рекомбинировать, трансформировать, редактировать и программировать генетический материал. Животные и даже человеческие гены добавляются растениям или животным, порождая невообразимые трансгенные жизненные формы. В первый раз в истории человеческие существа стали архитекторами жизни. Биоинженеры смогут создать десятки тысяч новых организмов в течение нескольких ближайших лет. Перспективы устрашающие. Генная инженерия поднимает беспрецедентные этические и социальные вопросы, а также ставит под угрозу благополучие окружающей среды, здоровья людей и животных и будущее сельского хозяйства. Далее описываются лишь некоторые из проблем, связанных с генной инженерией:
Генетически измененные организмы, которые сбегут или будут выпущены из лаборатории, могут вызвать разрушение окружающей среды. Генетически созданные «биологические загрязнители» потенциально могут быть более деструктивными, чем даже химические загрязняющие вещества. Поскольку они живые, генетически измененные продукты по своему существу более непредсказуемы, чем химические, – они могут размножаться, мигрировать и мутировать. Стоит однажды выпустить эти генетически измененные организмы в среду, их уже будет практически невозможно вернуть обратно в лабораторию. Многие ученые предупреждают, что выпуск таких организмов во внешнюю среду может привести к необратимым разрушительным последствиям для экологии.
Генетические изменения, вероятно, приведут к непредвиденным результатам и опасным сюрпризам. Биотехнология – это неточная наука, и ученые никогда не смогут гарантировать успех на 100 процентов. В практике случались серьезные случаи. Исследователи, проводившие эксперименты в университете штата Мичиган, недавно выяснили, что генетически измененные растения, устойчивые перед вирусами, могут вызывать мутацию вирусов в новые более опасные формы или формы, которые способны атаковать другие виды растений. Иные устрашающие сценарии: инородные гены генетически измененных растений могут быть перенесены вместе с пыльцой, насекомыми, ветром или дождем на другие культуры, а также дикие и сорные растения. Может случиться беда, если свойства генетически измененных культур, такие как устойчивость перед вирусами или насекомыми, получат сорняки, например. Генетически измененные растения способны производить токсины и другие вещества, которые могут нанести вред птицам и другим животным. Генная инженерия растений и животных практически определенно подвергнет опасности виды и уменьшит биологическое разнообразие. В силу своих «превосходных» генов, некоторые из ГИ растений и животных неизбежно выйдут из-под контроля, покоряя дикие виды. Так уже происходило при ввозе в страну экзотических видов, например, в Северной Америке возникали проблемы с голландской болезнью вязов и пуерарией вьющейся. Что случится с дикими видами, например, когда ученые выпустят в среду карпа, лосося или форель в два раза большую и съедающую в два раза больше еды, чем ее дикие сородичи? Другая опасность лежит в создании новых видов сельскохозяйственных культур и домашних животных. После того, как ученые создадут то, что будет названо «идеальным помидором» или «идеальной курицей», их начнут воспроизводить в больших количествах; «менее желательные» виды будут оставлены у обочины. «Идеальные» животные и растения будут затем клонированы (воспроизведены как точные генетические копии), еще больше сокращая базу доступных генов на планете.
Генетически измененные растения, устойчивые к гербицидам, приведут к повышению использования химикатов в сельском хозяйстве и к еще большему загрязнению окружающей среды. Биотехнические компании любят говорить, что генная инженерия положит конец использованию опасных химических веществ в сельском хозяйстве. Но лидерами в области биотехнологий являются гигантские химические компании, такие как «Monsanto», «Du Pont» и «Rhone-Ponlenc», которые не заинтересованы в том, чтобы терять прибыль от продажи химикатов. Эти компании создали ГИ-растения, устойчивые к гербицидам, производимым ими, что позволило им продавать больше удобрений фермерам, которые, в свою очередь, могут применять больше ядовитых гербицидов к сельскохозяйственным культурам для уничтожения сорняков. Даже культуры, измененные для создания собственных пестицидов, представляют собой опасность. В конечном счете, разовьются устойчивые паразиты, и тогда более сильные химические вещества будут необходимы для избавления от них. А что случится, если ген пестицида распространится на сорняки и другие нежелательные растения?
Генетическое изменение сельскохозяйственных культур и животных может спровоцировать развитие токсических и аллергических реакций у людей. Человек, имеющий аллергию на орехи или моллюски, например, не будет иметь возможности узнать, не был ли помидор или другой продукт изменен с добавлением белков продуктов-аллергенов, а потому потребление данных ГИ продуктов может привести к фатальным последствиям. Кроме того, генные инженеры могут взять белок бактерии, найденной в почве, океане – где угодно – и добавить его в человеческую еду. Такие вещества никогда не добавлялись в пищу ранее, поэтому сведений об их токсичности и аллергенности нет.
Известны случаи, когда генетически измененные продукты приносили вред людям. В 1989 и 1990 годах генетически созданный Л-триптофан, распространенная пищевая добавка, убил более 30 американцев и надолго вывел из строя более 5000 человек, поразив потенциально смертельным и болезненным заболеванием крови, синдромом эозинофилии-миалгии, прежде чем был запрещен. Производитель «Showa Denko K.K.», третья по величине в Японии химическая компания, использовала генетически измененную бактерию для создания этой добавки, продававшейся без рецепта. Считается, что бактерия как-то была заражена в процессе рекомбинации ДНК. На продуктах не ставится указаний о том, что он был генетически изменен. Патентование ГИ-продуктов и широкое распространение производства продуктов биотехнологий уничтожит фермерство, каким оно известно с древнейших времен. Если эту тенденцию не остановить, патентование трансгенных растений и животных мясо-молочной отрасли вскоре приведет к развитию земледелия на основе аренды, когда фермеры будут брать в аренду растения и животных у биотехнологических конгломератов и платить за семена и потомство. В конечном счете, в течение следующих нескольких десятилетий, сельское хозяйство будет стерто с лица земли и перейдет под контроль промышленных фабрик биосинтеза, контролируемых химическими и биотехнологическими компаниями. Никогда больше люди не насладятся натуральными свежими продуктами. Сотни миллионов фермеров и других работников по всему миру потеряют свои заработки. Устойчивая сельскохозяйственная система будет разрушена.
Генетическое изменение и патентование животных снизит статус живых существ до производственных продуктов и приведет к еще большим страданиям. В январе 1994 года было объявлено о том, что выяснена полная карта генома коров и свиней, что предшествовало дальнейшему развитию экспериментов над животными. В дополнение к изначальной жестокости подобных экспериментов (ошибочные экземпляры рождались с болезненными дефектами, хромыми, слепыми и т.д.), эти «производственные» создания не имели большего значения для их «создателей», чем механические изобретения. Животные, генетически созданные для использования в лабораториях, такие как печально известная «гарвардская мышь», которая имела человеческий ген, вызывающий рак, который передавался всем последующим поколениям, были созданы для страданий. Чисто редукционистская наука, биотехнология снижает значимость жизни до частиц информации (генетического кода), которые можно разбирать и собирать так, как заблагорассудится. Лишенные своей неповторимости и сокровенности, животные, которые являются просто объектами для своих «изобретателей», будут рассматриваться как таковые. В настоящее время ожидают одобрения патенты на более 200 генетически измененных «причудливых» животных.
Никогда генетически созданные организмы не проверялись адекватно или должным образом на предмет безопасности. На сегодняшний день не существует соответствующей правительственной организации, созданной для работы с этим радикально новым классом существ, потенциально несущих огромные угрозы здоровью и окружающей среде. Политика Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами США в отношении генетически измененных продуктов иллюстрирует проблему. В мае 1992 года в этой стране была разработана новая политика в отношении биотехнологических продуктов: генетически измененные продукты не будут рассматриваться отдельно от натуральных; они не будут тестироваться на безопасность; они не будут содержать этикетки, указывающей, что они были генетически изменены; американское правительство не будет отслеживать ГИ-продукты. В результате ни правительство, ни потребители не будут знать, какие цельные или обработанные продукты были генетически изменены. Вегетарианцы и люди, исключающие определенные продукты из рациона в связи с религиозными убеждениями, столкнутся с перспективной невольного потребления овощей и фруктов, содержащих генетический материал животных и даже людей. А последствия для здоровья будут выяснены только путем проб и ошибок – потребителями.
Патентуя открытые ими гены и живые организмы, небольшая корпоративная элита вскоре будет контролировать все генетическое наследие планеты. Ученые, которые «открывают» гены и способы манипулирования ими, могут получать патенты – и, таким образом, право владения – не только на технологии генетических изменений, но и на сами гены. Химические, фармацевтические и биотехнологолические компании, такие как «DuPont», «Upjohn», «Bayer», «Dow», «Monsanto», «Cib-Geigy» и «Rhone-Poulenc», срочно пытаются определить и запатентовать гены растений, животных и людей, чтобы совершить полный захват отраслей сельского хозяйства, животноводства и производства пищевых продуктов. Это те же компании, что когда-то обещали беззаботную жизнь с пестицидами и пластиком. Можно ли доверять их планам на будущее?
Изучение генома человека может привести к рассекречиванию личной информации и новым уровням дискриминации. Некоторым людям уже отказывают в медицинском страховании на основании «плохих» генов. Не будут ли требовать генного сканирования работодатели, и не откажут ли они своим работникам от места на основании его результатов? Не получит ли правительство доступ к нашим личным генетическим профилям? Легко можно представить новый уровень дискриминации, направленной против тех, чьи генетически профили указывают, что они, например, менее умны или предрасположены к появлению определенных заболеваний.
Генная инженерия уже использовалась для «улучшения» человеческой расы,– практика под названием евгеника. Генное сканирование уже позволяет нам выяснять, не носит ли плод гены определенных наследственных заболеваний. Не начнем ли мы в ближайшем будущем избавляться от плодов на основании не угрожающих жизни дефектов, таких как миопия, предрасположенность к гомосексуальности, или по чисто косметическим причинам? Исследователи Университета Пенсильвании подали заявку на патент ГИ клеток спермы животных с тем, чтобы свойства, передаваемые одним поколением следующему, можно было изменять; это предполагает, что подобное возможно и в отношении людей. Переход от животной евгеники к человеческой – всего лишь один небольшой шаг. Все хотят лучшего для своих детей, но где мы остановимся? По неосторожности мы вскоре можем повторить усилия нацистов по созданию «совершенной» расы.
Вооруженные силы США создают арсенал генетически измененного биологического оружия. Хотя создание биологического оружия для наступления было объявлено незаконным в соответствии с международными договорами, США продолжает разрабатывать такое оружие в целях защиты. Однако генетически измененные биологические агенты идентичны, используются ли они для защиты или нападения. Области исследования подобного оружия включают следующие: бактерия, устойчивая ко всем антибиотикам; более устойчивые и опасные бактерии и вирусы, которые живут дольше и убивают быстрее, а также новые организмы, которые могут аннулировать действие вакцины или снизить природную сопротивляемость людей и растений. Также исследовались возможности разработки патогенных микроорганизмов, которые могут нарушать гормональный баланс человека достаточно, чтобы вызывать смерть, и трансформации безвредных бактерий (таких как те, что имеются в кишечнике человека) в убийц. Некоторые специалисты уверены, что также разрабатываются ГИ патогенные микроорганизмы, которые нацелены на определенные расовые группы.
Не все ученые оптимистично настроены в отношении генной инженерии. Среди скептиков Ирвин Чаргофф, выдающийся биохимик, которого часто называют отцом молекулярной биологии. Он предупреждает, что не все инновации приводят к «прогрессу». Чаргофф однажды назвал генную инженерию «молекулярным Аушвицем» и предупредил, что технология генной инженерии ставит мир под большую угрозу, чем приход ядерной технологии. «Я чувствую, что наука преступила барьер, который должен оставаться ненарушенным», – писал он в своей автобиографии. Отмечая «ужасающую необратимость» планируемых экспериментов генной инженерии, Чаргофф предупреждал, что «… вы не можете отменить новую форму жизни… она вас переживет, и ваших детей, и детей ваших детей. Необратимая атака на биосферу – это что-то столь неслыханное, столь невообразимое для предыдущих поколений, что я могу лишь пожелать, чтобы я не был в этом повинен».
5. Заключение
Общественное мнение. Несмотря на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие «генная инженерия» породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности и даже политических споров. Многие опасаются, например, что какой-нибудь вирус, вызывающий рак у человека, будет введен в бактерию, обычно живущую в теле или на коже человека, и тогда эта бактерия будет вызывать рак. Возможно также, что плазмиду, несущую ген устойчивости к лекарственным препаратам, введут в пневмококк, в результате чего пневмококк станет устойчивым к антибиотикам и пневмония не будет поддаваться лечению. Такого рода опасности, несомненно, существуют. Генетические исследования ведутся серьезными и ответственными учеными, а методы, позволяющие свести к минимуму возможность случайного распространения потенциально опасных микробов, все время совершенствуются. Оценивая возможные опасности, которые эти исследования в себе таят, следует сопоставлять их с подлинными трагедиями, вызванными недоеданием и болезнями, губящими и калечащими людей.
Генная инженерия является одной из наиболее активно развивающихся и перспективных технологий нашего времени, которая в будущем сможет решить многие вопросы медицины и не только. Мое личное мнение по большинству спорных вопросов генной инженерии склоняется в сторону разрешения исследований и применения этих технологий.
На мой взгляд, генетическая модификация организмов при разумном контроле над этим процессом, способна решить некоторые серьезные проблемы современности. В частности, применения генной модификации в медицине с целью лечения различных заболеваний мне кажется положительным явлением, не вызывающим никаких нареканий на данном этапе развития науки.
Что касается применения генетической модификации в сельском хозяйстве и распространении генно-модифицированных продуктов, то, на мой взгляд, их гипотетическая опасность для здоровья человека фактически не подтверждается. Мне кажется, что если стандартные исследования по безопасности этих продуктов говорят о том, что их использование возможно, то они не нуждаются в каких-либо дополнительных исследованиях. ГМО в данном случае нужно рассматривать как некий новый вид растения или продукта и при условии, что он отвечает всем стандартным нормам безопасности продуктов питания, его использование следует однозначно разрешать. Также я разделяю ту точку зрения, что ГМП ввиду особого контроля к ним, улучшения их свойств на генном уровне и отсутствия необходимости применения различных вредных для человека удобрений при выращивании могут быть даже более безопасными, чем обычные продукты сельского хозяйства.
Вопросы клонирования представляют серьезные этические проблемы, когда вопрос заходит о клонировании человека. На данном этапе доводы о необходимости репродуктивного клонирования людей, на мой взгляд, недостаточно убедительны, а потому запрет на репродуктивное клонирование мне кажется обоснованным. Однако это не означает, что все исследования в данной области следует прекратить, ведь в том случае, если наука сможет дать большую вероятность выживания клонов, а общественность сможет решить другие спорные вопросы, репродуктивное клонирование вполне может быть разрешено.
Вопрос терапевтического клонирования также достаточно сложен, ведь для получения стволовых клеток необходимо остановить развитие эмбриона, который в принципе может развиться в ребенка. Мне кажется, что эта этическая проблема в некотором роде близка проблеме абортов. Однако с учетом всех обстоятельств, я склонен выступать за разрешение терапевтического клонирования, т.к. это способно спасти жизнь человека ценой возможной жизни, прерванной на этапе зарождения.
Что же касается самого изучения и исследования вопросов клонирования, в частности вопросов репродуктивного клонирования животных, на мой взгляд, оно должно быть разрешено, так как запрещать его неразумно в контексте использования животных в любых других видах лабораторных исследований.
Список используемой литературы.
1. Бочкарёв А. И. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов / А. И. Бочкарёв, Т. С. Бочкарёва, С. В. Саксонов; под ред. проф. А. И. Бочкарёва. – Тольятти: ТГУС, 2008. – 386 с.
2. Г96Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. — 540 с.
3. ru.wikipedia.org/wiki/Биотехнология.
4. ru.wikipedia.org/wiki/Генная_инженерия
5. ru.wikipedia.org/wiki/Генетически_модифицированный_организм
6. ru.wikipedia.org/wiki/Селекция
7. ru.wikipedia.org/wiki/Биотехнология
8. ru.wikipedia.org/wiki/Исследования_безопасности_генетически_модифицированных_продуктов_и_организмов
9. ru.wikipedia.org/wiki/Клонирование_(биотехнология)
10. ru.wikipedia.org/wiki/Терапевтическое_клонирование
11. ru.wikipedia.org/wiki/Долли
[1] См: Бочкарёв А. И. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов / А. И. Бочкарёв, Т. С. Бочкарёва, С. В. Саксонов; под ред. проф. А. И. Бочкарёва. – Тольятти: ТГУС, 2008. – 386 с.
[2] ru.wikipedia.org/wiki/Селекция
[3] ru.wikipedia.org/wiki/Биотехнология
[5] ru.wikipedia.org/wiki/Терапевтическое_клонирование
[4] ru.wikipedia.org/wiki/Долли
[6] ru.wikipedia.org/wiki/Клонирование_(биотехнология)
www.ronl.ru
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Иркутский государственный лингвистический университет
Факультет английского языка
Кафедра экономики, менеджмента и регионоведения
Реферат
по КСЕ
Тема: «Генная инженерия»
Выполнила:
Студентка гр.200
Аснашева А.А.
Руководитель:
Шарунов А.И.
ИГЛУ 2007
Введение
Эпоха научно-технического и технологического прогресса, в которой обитает современное человечество, дополнилась в последние 15 лет стремительным развитием генной инженерии — биотехнологии, связанной с использованием биологических систем, живых организмов или их производных для изготовления или изменения продуктов с целью их конкретного использования. Генная инженерия расширяет наши границы и открывает новые перспективы в познании явлений природы, в решении актуальных проблем медицины, в совершенствовании и модернизации многочисленных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в разрешении многих экологических и социальных проблем.
Успех генно-инженерных исследований уже способствовал появлению многих полезных веществ, и он несомненно приведет и в дальнейшем к созданию и применению нового поколения вакцин, современных лекарственных препаратов и диагностических средств, пищевых продуктов и пищевых добавок, других необходимых в различных отраслях народного хозяйства веществ, а также к получению и выращиванию трансгенных (содержащих в себе не свойственные данному виду гены) микроорганизмов, растений или животных с нужными человеку признаками, к разработке новых оптимальных способов охраны окружающей среды.
Бурное развитие генно-инженерных технологий помимо неоспоримого прогресса может оказать не только положительное, но в некоторых случаях и отрицательное воздействие на окружающую среду и человека, что в определенной мере затрагивает его права, такие как право на жизнь, экологическое право.
Генная инженерия является основой биотехнологии и представляет собой совокупность методов и подходов, имеющих целью получение биологических структур (индивидуальных генов, белков, микроорганизмов, животных и растений) с передаваемыми по наследству свойствами, которые невозможно получить традиционными методами селекции.
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 —
www.pastor.ru/site_temp/?module=articles&action=view&aid=615
3. Кузьмина Н.А. / Введение в генетическую инженерию (электронный ресурс) — www.biotechnolog.ru/ge/ge1_1.htm
www.ronl.ru
