Технология создания гмо растений
Когда гены живых организмов изменяются с помощью генной инженерии, измененные растения или животные называются ГМО или генетически модифицированными организмами. Генетические коды растений и животных находились под влиянием естественного отбора, скрещивания и селекции с тех пор, как земледелие началось в доисторические времена, но новые технологии позволяют ученым гораздо больше контролировать функции, которые должны иметь растения или животные. Генная инженерия может выделить желательные характеристики в организме и добавить их в гены другого растения или животного. Практика противоречива, потому что этот процесс может создать организм с характеристиками, которые не произошли бы естественным путем. Страх состоит в том, что, если такой неестественный организм убегает в дикую природу и размножается, это может нарушить естественную экосистему.
Как работает процесс ГМО
Создание ГМО — это процесс, состоящий из четырех частей. Первым этапом является выбор желаемой характеристики или признака у растения или животного. Затем ученые выделяют соответствующий генетический код. Часть хромосомы, которая содержит выбранный генетический код, затем физически вырезается и удаляется. Наконец, этот генетический материал вводится в семена или яйца, так что новые растения или животные будут расти с выбранной чертой.
Выбор желаемой черты является легкой частью процесса ГМО. Найти гены, которые его контролируют, гораздо сложнее. Если у некоторых растений есть черта, а у других нет, сравнение генетических кодов и поиск различий является одним из методов. Другой метод сравнивает генетический код различных видов, которые имеют эту особенность, и ищет похожие последовательности. Если эти два метода не сработают, ученые выбьют кусочки генетического кода, который, по их мнению, контролирует признак, пока признак не исчезнет. Тогда они знают, что нашли гены.
Одним из способов выделения выбранного генетического материала является использование ферментов для разрезания цепей ДНК по обе стороны от мишени. Затем ученые могут отсортировать короткие отрезки ДНК и получить образец, содержащий выбранные гены. Этот материал затем вводится в семена или недавно оплодотворенные яйца. Для семян, генные пистолеты используются для стрельбы металлическими частицами, покрытыми генетическим материалом, в семена. Более новые методы также используют бактерии, инъецированные генетическим материалом, для заражения семян или яиц или инъекции генов непосредственно в стволовые клетки эмбриона. Семена, яйца или эмбрионы затем выращивают, чтобы получить растения или животных с новыми характеристиками.
Ограничения на производство ГМО
Хотя создание ГМО в настоящее время находится в компетенции многих ученых и лабораторий, большинство юрисдикций регулируют их производство и либо запрещают коммерческое использование, либо подвергают его ограничениям и испытаниям. Опасение заключается в том, что, в отличие от скрещивания и селекции, которые работают с природными комбинациями генов, создание ГМО может привести к тому, что организм не появится естественным путем. Такой организм может вырваться в дикую природу и негативно повлиять на другие виды и баланс экосистем. Из-за таких правил только несколько генетически модифицированных растений разрешено употреблять в пищу людям, и барьеры для одобрения генетически модифицированных животных в пищу очень высоки.
Источник
Методы создания гмо. Основные этапы создания гмо:
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).
Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы. Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекции.
Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детёныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.
В исследованиях. В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак), процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и современной медицины .
В медицине.Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства генно-инженерный человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.
Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы, ВИЧ). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифицированного сафлора. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.
Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия — один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребёнок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения.
Другие направления. Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо. В 2003 году на рынке появилась GloFish — первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов. В 2009 году выходит в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета.
Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы»
Исследования безопасности генетически модифицированных организмов. Появившаяся в начале 1970-х годов технология рекомбинантных ДНК (en:Recombinant DNA) открыла возможность получения организмов, содержащих инородные гены (генетически модифицированных организмов). Это вызвало обеспокоенность общественности и положило начало дискуссии о безопасности подобных манипуляций.
В 1974 году в США была создана комиссия из ведущих исследователей в области молекулярной биологии для исследования этого вопроса. В трёх наиболее известных научных журналах (Science, Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences) было опубликовано так называемое «письмо Брега», которое призывало учёных временно воздержаться от экспериментов в этой области.
В 1975 году прошла Асиломарская конференция, на которой биологами обсуждались возможные риски, связанные с созданием ГМО.
В 1976 году Национальным институтом здоровья (США) была разработана система правил, строго регламентировавшая проведение работ с рекомбинантными ДНК. К началу 1980-х годов правила были пересмотрены в сторону смягчения.
В начале 1980-х годов в США были получены первые линии ГМО, предназначенные для коммерческого использования. Правительственными организациями, такими как NIH (Национальный институт здоровья, англ. National Institutes of Health) и FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств, англ. Food and Drug Administration), была проведена всесторонняя проверка этих линий. После того, как была доказана безопасность их применения, эти линии организмов получили допуск на рынок.
В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами, полученными из организмов, выведенных традиционными методами.
Главный вывод, вытекающий из усилий более чем 130 научно-исследовательских проектов, охватывающих 25 лет исследований и проведённых с участием более чем 500 независимых исследовательских групп, состоит в том, что биотехнологии и, в частности, ГМО как таковые не более опасны, чем, например, традиционные технологии селекции растений
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ
Источник