Улучшить и создать с нуля: пермские ученые рассказали, какие возможности открывает генная инженерия
Еще до открытия ДНК человек научился выводить представителей животных и растений, соответствующих его запросам. Сегодня возможности генной инженерии позволяют не только создать улучшенный организм «из ничего», но и изменить гены человека, избавив того от болезней. Как работает генная инженерия, где связь между ГМО, вакциной и овощами, что сделали с яблоком, чтобы оно не темнело, и чем чревато создание сверхчеловека, рассказали ученые ПНИПУ.
Генная инженерия — это раздел молекулярной биологии, посвященный созданию искусственных генетических систем с нужными свойствами. Она представлена совокупностью методов, приемов и технологий, позволяющих улучшать существующие наборы генов — геномы, и создавать новые. Все сведения о строении и функционировании организма зашифрованы в молекуле ДНК. Эта информация передается от родителей к потомкам, поэтому ее называют наследственной. Молекулу ДНК можно разделить на функциональные участки — гены, в них зашифрована информация о строении конкретных белков. Их набор в организме определяет весь спектр его признаков — вплоть до цвета глаз и структуры волос у человека.
«Таким образом, появление признака у организма определяется наличием определенных белков, а их присутствие зависит от наличия кодирующих их генов. Чтобы добавить новое свойство организму, нам надо ввести в его ДНК ген, кодирующий нужный белок, и обеспечить условия для его экспрессии — протекания многоступенчатого процесса синтеза белка. Или, наоборот, если необходимо избавиться от какой-либо черты, можно удалить соответствующий ген или снизить уровень его экспрессии», — объясняет Анна Ахова, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.
Например, чтобы добавить ген в генетический набор организма, его необходимо выделить из ДНК организма-донора, получить большое количество его копий и поместить в модифицируемый организм. Для этой процедуры подойдет любая клетка, и обычно используется материал, который легче извлечь без повреждений донора, например, из крови человека. Выделенный фрагмент может вводиться в свободной форме или в составе вектора — молекулы ДНК, которая способна встроиться в геном хозяина или самовоспроизводиться в его клетках. В качестве векторов применяют плазмиды (небольшие кольцевые молекулы ДНК), фаги (вирусы бактерий), вирусы. Вирусный вектор могут вводить в кровь и другие ткани, а также через ингаляции, то есть вводить непосредственно в организм.
Генная инженерия открывает большие возможности в сферах фармацевтики и медицины, животноводства и сельского хозяйства. Самые увлекательные примеры тому приведены ниже.
Факт 1. Генная инженерия — новейшее поколение инструментов, которые применяются для изменения наследственной информации
Предшественниками инновационного раздела биологии являются селекция и индуцированный мутагенез. Первое — это длительный процесс отбора особей с генетическими изменениями, возникшими естественным путем. Например, домашнюю лису вывел генетик Дмитрий Беляев в 1950-е годы. Произошло это благодаря скрещиванию самых послушных и неагрессивных представителей серебристо-черной лисы.
Второе — искусственное получение мутаций с помощью химического или радиационного воздействия, однако оно слабо поддается контролю. В отличие от этих методов, генная инженерия позволяет редактировать генетическую информацию быстро и направленно.
Факт 2. Генные инженеры смогут создавать ранее не существовавшие формы жизни
Методы генной инженерии позволяют конструировать новые, ранее не существовавшие гены, собирая их из фрагментов ДНК разных организмов или воспроизводя химически. Сейчас ученые работают с модификацией известных науке существ. Однако в будущем технологии позволят создать искусственный организм с нуля. На данный момент известен лишь один пример искусственного организма – небольшая бактерия с синтезированным ДНК.
Факт 3. С помощью ГМО получают вещества, необходимые для жизни и здоровья человека
Как объясняет Анна Ахова, генетически модифицированные организмы (ГМО), то есть организмы, генетическая информация которых изменена искусственно, применяются как объекты для научных исследований, в сельском хозяйстве и для производства целевых веществ. Поэтому чаще всего объектами для генетических манипуляций становятся бактерии (в основном, кишечная палочка), мыши, крысы, сельскохозяйственные растения и животные, промышленно-значимые продуценты (организмы, которые могут создавать органические вещества из неорганических), например дрожжи.
«Молекулярно-биологические процессы остаются не до конца изученными, а генетические системы достаточно сложны, поэтому невозможно со стопроцентной точностью предсказать все последствия генетических манипуляций. Модификация ДНК может происходить не только в нужных ученым участках, но и в других областях молекулы со сходным строением. При внедрении чужеродной генетической информации может изменяться работа собственных генов. Но это создает трудности лишь для генных инженеров в их попытках получить организмы с заданными свойствами. Не стоит бояться генетически модифицированных организмов и полученных на их основе продуктов», — добавляет Анна Ахова.
«В теории, ученые имеют возможность создать множество модификаций человеческого генома, которые могут дать ему преимущества в борьбе за жизнь: невосприимчивость к вирусам и бактериям, отсутствие наследственных заболеваний, способность к быстрой регенерации клеток и тканей с возможностью отращивать потерянные конечности и так далее. Однако сразу же встает вопрос — имеем ли мы право вмешиваться в законы природы, эволюции? Создание идеального человека может привести, как минимум, к перенаселению. И это только один из множества примеров негативного последствия создания «сверхчеловека»», — заключает Анастасия Зорина.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно