Генная инженерия. Клонирование. Евгеника

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Московский государственный  университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ)

Кафедра Экономической  Теории и Инвестирования

Реферат по дисциплине

«Концепции современного естествознания»

на тему:

«Генная инженерия. Клонирование. Евгеника»

Выполнила: студентка группы Дэф-504 Кочкина Е.И.

Москва 2012

Генная инженерия

Генная инженерия (или технология рекомбинантных ДНК) – это изменение помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала – основного наследственного вещества клеток. Известно, что хромосомный материал состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты. Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую. В результате удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть. Фактически генная инженерия занимается тем, что берет гены и части ДНК одного вида, например, рыбы и пересаживает их в клетки другого, например, в клетки помидора. Для этого генная инженерия располагает набором различных технологий для того, чтобы разрезать ДНК произвольно или в определенных участках гена. Выделив сегмент ДНК можно его изучать, размножать или склеивать с ДНК других клеток и организмов. Генная инженерия позволяет преодолеть межвидовые барьеры и перемешивать информацию между абсолютно несвязанными между собой видами.

В настоящее время  научились уже переносить гены от одного животного к другому и  от животного к растениям. Получены «трансгенные» мыши, свиньи, овцы, коровы и рыбы. ДНК можно прямо инъецировать в оплодотворенное яйцо вида-реципиента, или использовать в качестве переносчика вируса, который, проникнув в клетку, внесет с собой и нужный ген. Третий метод связан с использованием неспециализированных стволовых (т.е. родоначальных) клеток эмбриона. Гены вводят в стволовые клетки путем инъекции или с помощью вируса, и полученные в результате трансгенные клетки инъецируют другому зародышу, который включает эти чужие клетки в свои ткани. Гены человека вводили и в растения, например в табак, в надежде получить таким способом большие количества нужных белков, в частности антител и ферментов. В этих экспериментах перенос генов оказался довольно простым делом. Была придумана специальная «генная пушка», выстреливающая ДНК прямо в листья растений. 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, 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, – так называемая генная терапия. В таких работах  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.

Таким образом, эксперименты генной инженерии открыли широкие возможности получения комбинированных молекул и внедрения их в клетки. С помощью ГИ были созданы бактерии, обладающие способностью сверхсинтеза нужных белков, аминокислот, ферментов, витаминов, гормонов, антибиотиков и т.п. Проводятся исследования по получению новых лекарств, особенно противораковых.

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. Однако  следует учитывать, что генетические исследования ведутся серьезными и ответственными учеными, а методы, позволяющие свести к минимуму возможность случайного распространения потенциально опасных микробов, все время совершенствуются.

Клонирование

Клон (от греч. сlon – отпрыск, ветвь) – это группа клеток или  организмов, происшедших от общего предка путём бесполого размножения и являющихся генетически идентичными. Примером клона можно назвать группу бактериальных клеток, образовавшихся в результате деления исходной клетки, клоном также являются все кусты или деревья, полученные путём вегетативного размножения. Однако млекопитающие не способны размножаться путём клонирования из-за высокого уровня дифференциации клеток. Однако, как показала практика, ядро даже дифференцированной клетки сохраняет весь потенциал, необходимый для того, чтобы дать начало новому организму.

 Суть клонирования  проста: требуется две клетки  – одна, которая будет донором  ядра и хозяин которой клонируется,  и яйцеклетка, развитием которой  и будет управлять подсаживаемое  ядро. Собственное ядро яйцеклетки  должно быть уничтожено (клетка энуклеирована). Опыт также показывает, что для клонирования лучше, если яйцеклетка не оплодотворена. Клетку-донор тем или иным способом заставляют перейти в так называемую G0-фазу или стадию покоя. После этого её ядро либо путём пересадки, либо слиянием клеток доставляется в яйцеклетку. Последняя стимулируется к делению и приступает к формированию эмбриона. Эмбрион подсаживается в матку так называемой суррогатной матери, где в случае удачного развития формирует новый организм, являющийся генетически идентичным тому, который был донором ядра.

 Сейчас наиболее  известны два варианта данной  методики – так называемые  Рослинская и Гонолульская технологии. Первая была использована при  клонировании овцы Долли Яном  Вильмутом и Китом Кембеллом  из Рослинского института в 1996 г., а вторая – группой учёных из Университета Гавайи в 1998 г., в результате чего было получено полсотни клонов мыши.

 История клонирования  весьма насыщена и динамична.  Первые опыты, связанные с клонированием,  по крупному счёту, начали проводить лишь около сотни лет назад. Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 1950-х гг. в опытах на амфибиях. Американские исследователи Бриггс и Кинг разработали микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра яйцеклетки. Они установили, что если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития - бластуле, то примерно в 80% случаев зародыш благополучно развивается дальше и превращается в нормального головастика. Если же развитие зародыша, донора ядра, продвинулось на следующую стадию (гаструлу), то лишь в менее чем в 20% случаев оперированные яйцеклетки развивались нормально. Большой вклад в эту область внес английский биолог Гердон. Он первый в опытах с южноафриканскими жабами в 1962 г. в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика. Ядра яйцеклеток реципиентов он не удалял хирургическим путем, а разрушал ультрафиолетовыми лучами. В большинстве случаев реконструированные яйцеклетки не развивались, но примерно десятая часть их них образовывала эмбрионы. 6,5% из этих эмбрионов достигали стадии бластулы, 2,5% – стадии головастика и только 1% развился в половозрелых особей. Однако появление нескольких взрослых особей в таких условиях могло быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника развивающегося головастика довольно длительное время присутствуют первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованы для пересадки. Затем в 1970 г. Гердон вместе с Ласки стали культивировать вне организма в питательной среде клетки почки, легкого и кожи взрослых животных и использовать уже эти клетки в качестве доноров ядер. Примерно 25% первично реконструированных яйцеклеток развивалось до стадии бластулы. При серийных пересадках они развивались до стадии плавающего головастика. Таким образом, было показано, что клетки трех разных тканей взрослого позвоночного (а именно, южноафриканской жабы) содержат ядра, которые могут обеспечить развитие, по крайней мере, до стадии головастика, т.е. было доказано, что в случае с амфибиями донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития. Некоторые авторы называют подобные эксперименты клонированием амфибий, хотя правильнее называть их клонированием эмбрионов амфибий, так как в этом случае мы размножаем бесполым путем не взрослых животных, а зародышей. Таким образом видно, что первые опыты по клонированию живых организмов давались нелегко. Как известно, клетки животных существенно отличаются от клеток растений тем, что первые, дифференцируясь, лишаются тотипотентности. И именно это является главным препятствием для клонирования взрослых позвоночных животных.

 Следует отметить, что говорить о клонировании самого человека можно лишь сугубо теоретически. В сущности, речь идет даже не о клонировании, а о получении копии отдельного индивида, поскольку термин «клонирование» предполагает получение некоего множества особей. Очевидно, что сегодня вероятность отрицательных последствий этой процедуры значительно перевешивает ее выгоды, поэтому работы по клонированию человека как в настоящее время, так и в ближайшем будущем проводить нецелесообразно.

Уже долгое время клонирование вызывает множество вопросов у мировой общественности. Этические проблемы клонирования необходимо рассматривать многосторонне. Так, работы с домашними животными очень важны с практической точки зрения. Клонирование ценных трансгенных животных может быстро и экономично обеспечить человечество новыми лекарственными препаратами, содержащимися в молоке специально полученных для этого генноинженерными методами овец, коз или коров. Клонирование высокопродуктивных домашних животных, в частности молочных коров, может произвести буквально революцию в сельском хозяйстве, так как только этим методом можно создать не отдельные экземпляры, а целые стада элитных коров-рекордисток. Это же относится и к размножению выдающихся спортивных лошадей, ценных пушных зверей, сохранению редких и исчезающих животных в природных популяциях и т.д.

 Новые технологии, без сомнения, приносят пользу  человечеству, и их необходимо  всячески поощрять. Запреты нужны  в тех крайних случаях, когда  явно просматривается вред или  ущерб для здоровья и благополучия людей. Клонирование человека смело можно отнести к этому разряду: переносить еще не решенную методически научную разработку на человека безнравственно. Федерация научных обществ экспериментальных биологов США – а это более 52 тыс. членов – в октябре 1997 г. объявила пятилетний мораторий на эксперименты по клонированию человека, т.к. данные эксперименты подразумевают участие множества конкретных людей, которые захотят дать свои клетки, и суррогатных матерей, которые должны будут выносить плод. А если так велико количество повреждений эмбрионов и мертворождений, если неясен вообще конечный результат, этично ли даже говорить о переносе эксперимента на живых людей?  Возможно, что в будущем, когда проблема будет полностью решена методически, человечество признает клонирование как метод помощи бесплодным парам, стремящимся иметь родного им ребенка. Хотя скорее надо будет говорить не о ребенке как таковом, а об однояйцовом близнеце отца или матери, каким будет клонированный ребенок в биологическом смысле. Но тогда тем более потребуется заранее решить этические и юридические вопросы, как это было в случае трансплантации органов во многих странах мира. Нормы биоэтики выдвигаются сейчас на первый план. Те нравственные заповеди, которыми человечество пользуется века, к сожалению, не предусматривают новых закономерностей и возможностей, какие вносит в жизнь наука. Поэтому людям и необходимо обсуждать и принимать новые законы общежития, учитывающие новые реальности. Следует учитывать, что реализация идеи клонирования может стать разрушительной для общества. Клонирование в еще большей степени, чем иные репродуктивные технологии, открывает возможность манипуляции с генетической составляющей личности и способствует ее дальнейшему обесцениванию. Человек не вправе претендовать на роль творца себе подобных существ или подбирать для них генетические прототипы, определяя их личностные характеристики по своему усмотрению. Замысел клонирования является несомненным вызовом самой природе человека, свободе и уникальности личности. «Тиражирование» людей с заданными параметрами может представляться желательным лишь для приверженцев тоталитарных идеологий. Клонирование человека способно извратить естественные основы деторождения, кровного родства, материнства и отцовства. Крайне опасными являются и психологические последствия клонирования. Человек, появившийся на свет в результате такой процедуры, может ощущать себя не самостоятельной личностью, а всего лишь «копией» кого-то из живущих или ранее живших людей. Необходимо также учитывать, что «побочными результатами» экспериментов с клонированием человека неизбежно стали бы многочисленные несостоявшиеся жизни и, вероятнее всего, рождение большого количества нежизнеспособного потомства. Вместе с тем, клонирование изолированных клеток и тканей организма не является посягательством на достоинство личности и в ряде случаев оказывается полезным в биологической и медицинской практике.

Евгеника

Понятие евгеники было предложено в 1883 году энтузиастом биометрии  Френсисом Гальтоном. По Гальтону, евгеника призвана разрабатывать и теоретически обосновывать методы социального контроля, которые “могут исправить или улучшить расовые качества будущих поколений, как физические, так и интеллектуальные”. К концу первой мировой войны евгеника представляла собой влиятельное направление в биомедицине и биополитике, впитавшее передовые идеи дарвинизма и генетики. Во многих странах мира существовали научные институты и университетские кафедры, специализировавшиеся на исследовании и разработке евгенических программ. Проходили национальные и международные конгрессы. Издавались десятки научных и научно-популярных журналов. Евгеника как политическое движение была представлена многочисленными общественными организациями. Видные представители евгеники выступали в роли консультантов при правительствах многих стран по вопросам эмиграции, аборта, стерилизации, психиатрической помощи, образования и т.д. К примеру, эмиграционная политика США в период после первой мировой войны в отношении определения квот на эмиграцию из различных регионов Европы базировалась на евгенических прогнозах опасности генетического “вырождения” американской нации из-за значительного притока “субнормальных” генов из юго- и восточноевропейских стран.

С точки зрения евгеники, опасность “вырождения” особо актуальна  для индустриально развитых стран. Общество за счет развития медицины, социальной поддержки инвалидов и улучшения качества жизни ослабило действие естественного отбора, в результате чего возникла опасность резкого ухудшения биологического качества нации. “Субнормальные” индивиды участвуют в размножении, засоряя генофонд нации “недоброкачественными генами”. Евгенические методы направлены на то, чтобы остановить генетическое вырождение населения.

Различаются негативная и позитивная евгеники. Негативная евгеника должна лишить (с помощью совокупности законодательных и медицинских мер) “неполноценных” граждан возможности продолжения рода и передачи по наследству “субнормальных” генов. Исторически излюбленным объектом негативной евгеники рассматривались алкоголики, психиатрические больные, наркоманы, сифилитики, уголовники, “половые извращенцы” и т.д. С точки зрения идей расового превосходства к “субнормальным” относились также представители различных этнических групп - “негров”, евреев, цыган, славян и т.д. Обычным медицинским методом негативной евгеники являлась стерилизация мужчин и женщин. Евгенический смысл имели также мероприятия по массовому уничтожению представителей “неполноценных” рас и запрет смешанных браков в фашистской Германии. Причем ученые (в основном генетики, антропологи и психиатры) принимали самое активное участие в научном обосновании необходимости такого рода политики для спасения генетического здоровья нации, в разработке научных критериев контроля “чистоты” расы, использовавшихся при селекции “субнормальных” индивидов, обреченных на уничтожение, а также непосредственно участвовали в качестве исполнителей в этих “оздоровительных” мероприятиях. Точное число жертв этой евгенической программы трудно установить. Например, многие жертвы из числа психиатрических больных попадали в статистику естественной смерти, поскольку были попросту заморены голодом или умерли после умышленного заражения тяжелым инфекционным заболеванием. Больше информации есть о применении отравляющих газов, поскольку компании-производители аккуратно вели документацию производства своих изделий и их результативности. Например, в январе 1940 года отравляющий газ диоксид углерода был впервые применен в психиатрических клиниках для эвтаназии больных. К сентябрю 1941 года число жертв составило уже 70 723 человека. Впрочем, и в этой сфере оценка числа жертв очень приблизительна. Что касается результатов научно обоснованной евгенической активности по уничтожению в концлагерях евреев, цыган и славян, то они достаточно известны в смысле масштабов (опять же, вокруг цифр идут жаркие дискуссии).