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 Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
Может ли человек или другое животное воспользоваться преимуществами сна, не смыкая глаз? Этим вопросом задалась команда американских нейробиологов. Они провели эксперимент на грызунах и выяснили, что «включения и выключения» нейронной активности в коре бодрствующих мышей позволяют вызвать некоторые эффекты, аналогичные тем, которые появляются во время фазы медленного сна. Более того, такой подход помог добиться улучшения памяти. Теперь ученые хотят повторить эксперимент на людях.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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