Генная инженерия

     ВВЕДЕНИЕ

     В данном реферате рассматриваются основные характеристики, проблемы и перспективы  такой новейшей технологии, как генная инженерия. В настоящее время  эта тема весьма актуальна. На начало XXI-го века в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу XXI-го века население Земли может увеличиться до 10 миллиардов. Как прокормить такое количество людей качественной пищей, если и при 5 миллиардах в некоторых регионах население голодает? Впрочем, даже если бы такой проблемы не существовало, то человечество, для решения других своих проблем, стремилось бы внедрять в сельское хозяйство наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий как раз и является генная инженерия.

     Систематизация  и обобщение материалов, посвященных  генной инженерии очень затруднительны, так как в источниках существует много разногласий, много точек зрения. Генная инженерия большое развитие получила именно в наши дни, поэтому очень мало выпущено книг, посвященных этой теме, поэтому основным ресурсом информации по это теме является Интернет. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

       Любое растение или животное имеет тысячи различных признаков. Например, у растений: цвет листьев, величина семян, наличие в плодах определённого витамина и тому подобное. За наличие каждого конкретного признака отвечает определённый ген. Ген - от греческого genos, и переводится как "род", "происхождение". Ген представляет собой маленький отрезочек молекулы ДНК и генерирует или порождает определённый признак растения или животного. Если убрать ген, отвечающий за появление определённого признака, то исчезнет и сам признак. И, наоборот, если добавить, например, растению новый ген, то у растения появится и новый признак. Изменённое же растение может теперь именоваться мутантом (с лат. - изменённый).

     А началось все с того, что в 1962 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик совершили одно из величайших открытий XX века, установив  молекулярную структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты, из которой и состоят  гены) и определив ее роль в передаче наследственной информации. Десятью годами позже группа американских исследователей сообщила о выделении в лаборатории первой гибридной (рекомбинантной) молекулы ДНК – то есть вещества, объединившего в себе гены разных организмов. С этого момента формально и взяла старт генная инженерия. Вживляя ген, "одолженный" у одного растения (или животного) другому, биотехнологи добиваются появления новых видов с определенными заданными свойствами. В 1983 году американцы вывели трансгенный табак, неуязвимый для определенного вида вредителей. И вот тогда начался настоящий бум. Уже через 4 года трансгенные растения, устойчивые к насекомым и гербицидам, поступили в массовую продажу. Кроме того, необыкновенная притягательность трансгенов кроется в том существенном факте, что биотехнологии позволяют выводить новые культуры за 2-3 года. Обычные же методы селекции путем отбора и скрещивания - это 10 и более лет. За эти годы получены, в частности, помидоры и картофель, огурцы и соя, кукуруза, рапс и т.д.  

2 ХАРАКЕТРИСТИКИ ГЕННОЙ ИНЖЕНРИИ И ГМО ПРОДУКТОВ

     На  сегодняшний день существует несколько  сотен генетически изменённых продуктов. Уже на протяжении нескольких лет  их употребляют миллионы людей в  большинстве стран мира. Есть данные, что подобными технологиями пользуются для получения продуктов, реализуемых через сеть McDonalds. Многие крупные концерны, типа Unilever, Nestle, Danon и другие используют для производства своих товаров генно-инженерные продукты и экспортируют их во многие страны мира. Но во многих странах такие продукты обязательно должны содержать на упаковке надпись "Сделано из генетически модифицированного продукта".

     Некоторые считают, что, внося изменения в  генный код растения или животного, учёные делают то же самое, что и  сама природа. Абсолютно все живые  организмы от бактерии до человека - это результат мутаций и естественного отбора.

     Пример. Какое-либо растение выбросило несколько  тысяч семян, и они проросли. Среди  тысяч появившихся ростков некоторые  обязательно будут отличаться от родителя, то есть фактически окажутся мутантами. Если изменения вредны для растения, то оно погибнет, а если полезны, то оно даст более приспособленное и совершенное потомство, и так может образоваться новый вид растения. Но если природе для образования новых видов требуется много сто- или тысячелетий, то учёные производят этот процесс за несколько лет. Какой-то принципиальной же разницы нет. 
 
 
 
 
 
 
 

     3 ФАКТЫ О ГМ-РАСТЕНИЯХ В МИРЕ

     Самые распространенные - соя, кукуруза, масличный  рапс и хлопок. В некоторых странах  для выращивания одобрены трансгенные помидоры, рис, кабачки. Эксперименты проводятся на подсолнечнике, сахарной свекле, табаке, винограде, деревьях и т. д. В тех странах, где пока нет разрешения на выращивание трансгенов, проводятся полевые испытания.

     Но  какие же новые характеристики чаще всего «прививают» растениям посредством генной инженерии? Чаще всего культурные растения наделяют устойчивостью к гербицидам, насекомым или вирусам. Устойчивость к гербицидам позволяет «избранному» растению быть невосприимчивым к смертельным для других дозам химикатов. В результате поле очищается от всех лишних растений, то есть сорняков, а культуры, устойчивые или толерантные (терпимые) к гербицидам, выживают. Чаще всего компания, продающая семена подобных растений, предлагает в наборе и соответствующие гербициды. Устойчивая к насекомым флора становится поистине бесстрашной: например, непобедимый колорадский жук, съедая листик картофеля, погибает. Почти все такие растения содержат встроенный ген природного токсина - земляной бактерии Bacillus thuringiensis. Устойчивость к вирусу растение приобретает благодаря встроенному гену, взятому из этого же самого вируса.

     Основная  масса трансгенов культивируется в  США, в Канаде, Аргентине, Китае, меньше - в других странах.

     Европа  же очень озабочена. 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.

     Австрия и Люксембург запретили производство генных мутантов, а греческие фермеры  под черными знаменами и с  плакатами в руках ворвались  на поля в Беотии, в Центральной  Греции, и уничтожили плантации, на которых британская фирма "Зенека" экспериментировала с помидорами. 1300 английских школ исключили из своих меню пищу, содержащую трансгенные растения, а Франция очень неохотно и медленно дает одобрение на продажу любых новых продуктов с чужими генами. В ЕС разрешены только три вида генетически измененных растений, а если точнее - три сорта кукурузы.

     Соя - пока единственная трансгенная культура, разрешенная к применению в России. На подходе - трансгенный картофель, кукуруза и сахарная свекла.

     Если  в 1996 году в мире под трансгенными культурами было занято 1,8 миллионов гектаров, то в 1999 году уже почти 40 миллионов. А в 2001 году, по прогнозам, будет не менее 60 миллионов. Это не считая Китая, который не дает официальной информации, но, по оценкам, около миллиона китайских фермеров выращивают трансгенный хлопок примерно на 35 млн. гектаров.

     Первым  искусственно изменённым продуктом  стал помидор. Его новым свойством  стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор  помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым.

     Американские  компании Origen Therapeutics и Embrex планируют  наладить массовое производство клонированных  цыплят. Смысл всей затеи очевиден: тиражирование одной единственной жирной птички, которая мало ест, быстро растет и не болеет, представляется делом необыкновенно выгодным. Исследования, которые проводятся при поддержке Национального института науки и технологий, выделившего на проект 4,7 миллиона долларов, уже дали конкретные результаты. Технология клонирования в своем обычном виде, предполагающая перенос ядра клетки-донора в яйцеклетку с последующей ее имплантацией суррогатной матери, к птицам неприменима, поскольку, как известно, их эмбрионы развиваются не в матке, а в скорлупе. Генетические копии цыплят создаются иным образом. Ученые выделяют и размножают эмбриональные стволовые клетки донора, из которых с ростом эмбриона развиваются все ткани. Затем эти клетки имплантируются в обычное яйцо. Строго говоря, получающийся таким образом цыпленок является не генетической копией, а "химерой", поскольку вместе с донорскими клетками содержит и родные, те, что были в яйце. Однако ученые добились, чтобы донорских клеток было более 95 %, и даже создали 100-процентного клона. Для массового производства таких цыплят планируется использовать специальные машины, способные за час ввести инъекции в 50 тысяч яиц.

     Американцы  добились изменения клубники, тюльпанов. Вывели сорт картофеля, который при  жарке впитывает меньше жира. Они  же скоро планируют получить помидоры-гиганты  кубической формы, чтобы их было легче упаковывать в ящики. Швейцарцы начали выращивать кукурузу, которая выделяет собственный яд против вредителей.

     Был создан "помидор с жабрами" - помидор, в который для увеличения морозоустойчивости вживили ген  североамериканской плоской рыбы. Кстати, именно этот гибрид овоща и рыбы получил кличку "завтрак Франкенштейна".

     В Московском институте картофелеводства выводится картофель с человеческим интерфероном крови, который повышает иммунитет. А в Институте животноводства получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра. Специалисты утверждают, что при новой технологии производства сыра, достаточно будет всего 200 овец, чтобы обеспечить сыром всю Россию.

     Сегодня ученые работают над созданием "умных растений", которые могут посылать фермерам сигнал SOS, светиться, когда им не хватает воды или при первых признаках заболевания. Полным ходом идут работы по созданию пластмассы, которая бы разрушалась, попадая в окружающую среду - в масличные культуры вводят гены бактерий, позволяющие выращивать эту биоразлагаемую пластмассу прямо на полях. Недавно американцы заявили, что им удалось добавить в генную структуру обычного хлопка гены растений, цветущих голубым цветом. Появилась реальная возможность революционизировать рынок джинсовой ткани - красильное производство прекратит сброс в окружающую среду ядовитых сточных вод.

     Эксперименты  ведутся и в другой области - области  запахов. Некоторые не любят запах  роз, считая его слишком приторным, - для таких людей можно выращивать розы, благоухающие лимоном. Можно даже вырастить розу, издающую аромат духов - манипуляции с генами, отвечающими за запах, позволяют вывести растения с любым ароматом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 ПРЕИМУЩЕСТВО ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

     1. По заверениям ученых демографов, в ближайшие двадцать лет население  земного шара удвоится. Пользуясь  современными агрокультурами и  агротехнологиями, прокормить такое  количество людей будет просто  невозможно. Следовательно, уже сейчас  пора подумать о том, как с наименьшими потерями поднять урожайность сельхозугодий вдвое. Поскольку для обычной селекции срок в два десятилетия крайне мал, то остается механическая модификация генетического кода растений. Можно, например, добавить ген устойчивости к насекомым-вредителям или сделать растение более плодовитым. Это основной довод трансгенетиков.

     2. С помощью генной инженерии  можно увеличить в генетически  измененной продукции содержание  полезных веществ и витаминов  по сравнению с «чистыми» сортами.  Например, можно «вставить» витамин А в рис, с тем чтобы выращивать его в регионах, где люди испытывают его нехватку.

     3. Можно существенно расширить  ареалы посева сельхозпродуктов, приспособив их к экстремальным  условиям, таким, как засуха и  холод.

     4. Путем генетической модификации растений можно существенно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами и гербицидами. Ярким примером здесь является уже состоявшееся внедрение в геном кукурузы гена земляной бактерии Bacillus thuringiensis, уже снабжающего растение собственной защитой, так называемым Bt-токсином, и делающего по замыслу генетиков дополнительную обработку бессмысленной.

     5. Генетически измененным продуктам  могут быть приданы лечебные  свойства. Ученым уже удалось  создать банан с содержанием  анальгина и салат, вырабатывающий вакцину против гепатита B.

     6. Еда из генетически измененных  растений может быть дешевле  и вкуснее.

     7. Модифицированные виды помогут  решить и некоторые экологические  проблемы. Конструируются растения, эффективно поглощающие цинк, кобальт, кадмий, никель и прочие металлы из загрязненных промышленными отходами почв.

     8. Генная инженерия позволит улучшить  качество жизни, очень вероятно  – существенно продлить её; есть  надежда найти гены,      ответственные за старение организма  и реконструировать их. 
 
 
 

     5 ПРОБЛЕМЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

     Возможность воздействовать на гены позволяет устранять  причины наследственных болезней, изменять свойства организмов в нужном направлении, пересаживать гены из одного организма  в другой и привносить в него новые признаки. Например, уже создаются новые организмы, сочетающие в себе свойства животных и растений. Однако довольно сложно определить долговременные       последствия генных манипуляций.

     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.