§ 42. Трансгенныя арганізмы — будучае сучаснай біятэхналогіі. Трансгенныя бактэрыі і грыбы. Трансгенныя расліны
Site: | Профильное обучение |
Course: | Біялогія. 11 клас |
Book: | § 42. Трансгенныя арганізмы — будучае сучаснай біятэхналогіі. Трансгенныя бактэрыі і грыбы. Трансгенныя расліны |
Printed by: | Guest user |
Date: | Tuesday, 10 December 2024, 11:59 AM |
*Як вы ўжо ведаеце з папярэдняга параграфа, генетычная інжынерыя дае магчымасць камбінаваць у лабараторных умовах фрагменты ДНК рознага паходжання. Гэта прывяло да пераходу селекцыйнай работы на прынцыпова новы ўзровень. Да ўзнікнення тэхналогіі стварэння рэкамбінантных ДНК селекцыянеры маглі выкарыстоўваць для стварэння новых парод, сартоў і штамаў гены толькі тых відаў арганізмаў, з якімі ажыццяўляецца селекцыя. Зараз жа, дзякуючы дасягненням генетычнай інжынерыі, селекцыянерам даецца магчымасць ствараць арганізмы з прыметамі, якія першапачаткова адсутнічаюць у прадстаўнікоў дадзенага віду.*
Арганізмы, геном якіх быў зменены з дапамогай метадаў генетычнай інжынерыі і змяшчае хаця б адзін актыўна функцыянуючы ген іншага арганізма, называюць трансгеннымі (генетычна мадыфікаванымі, ці ГМА).
Прымяненне трансгенных бактэрый і грыбоў. З развіццём генетычнай інжынерыі менавіта бактэрыі сталі першымі аб'ектамі для ўкаранення ў іх клеткі не ўласцівай ім першапачаткова генетычнай інфармацыі.
З выкарыстаннем такога метаду атрымліваюць бактэрыі, якія сінтэзуюць белкі чалавека (мал. 42.1).
Адным з першых паспяхова рэалізаваных праектаў, якія даказалі карыснасць такога біятэхналагічнага напрамку, было атрыманне бактэрый, што выпрацоўваюць інсулін чалавека.
Бялок інсулін неабходны для аказання дапамогі людзям, якія хварэюць на цукровы дыябет. Да ўзнікнення генетычнай інжынерыі для гэтага выкарыстоўвалі інсулін кароў ці свіней. Аднак пры ўвядзенні ва ўнутранае асяроддзе чалавека бялкоў іншага віду на іх развіваецца імунны адказ (успомніце раздзел 5). Таму эфектыўнасць дзеяння такога інсуліну падае і даводзіцца павялічваць дозы ўвядзення, што выклікае непажаданыя пабочныя эфекты. Замена інсуліну жывёл на атрыманы генна-інжынерным шляхам інсулін чалавека дазволіла знізіць узровень імунных адказаў. У цяперашні час больш за 70 % дыябетыкаў свету атрымліваюць ін’екцыі інсуліну чалавека, які вырабляецца на аснове штамаў бактэрый і дражджэй, атрыманых метадамі генетычнай інжынерыі. *Гэта істотна падаўжае жыццё людзей, якія пакутуюць ад пэўных форм дыябету.*
*У цяпершні час у свеце ажыццяўляецца вытворчасць больш за сотню бялковых прэпаратаў медыцынскага і ветэрынарнага прызначэння з выкарыстаннем трансгенных бактэрый і дражджэй.*
Трансгенныя расліны як аснова сельскай гаспадаркі XXI ст. У апошняй чвэрці ХХ ст. селекцыйная работа ў галіне раслінаводства выйшла на прынцыпова новы ўзровень. Гэтаму спрыяла адкрыццё асаблівага спосабу паразітавання, які выкарыстоўваюць бактэрыі з роду Аграбактэрыум. *Гэтыя бактэрыі паразітуюць на раслінах класа Двухдольныя, але могуць жыць і ў глебе на мёртвых раслінных рэштках. Пры наяўнасці на раслінах свежых пашкоджанняў покрыва аграбактэрыі пранікаюць у расліну. Тут яны прымацоўваюцца да паверхні жывых клетак і асаблівым чынам уводзяць у іх цытаплазму невялікія малекулы ДНК. Гэта бактэрыяльная ДНК пранікае ў ядро расліннай клеткі і ўбудоўваецца ў храмасомную ДНК расліны. У выніку гэтага раслінныя клеткі пачынаюць дадаткова выпрацоўваць фітагармоны і асаблівыя відазмененыя амінакіслоты. З раздзела 5 вы ўжо ведаеце, што пад уплывам пэўных фітагармонаў раслінныя клеткі дзеляцца. Таму на расліне ў месцы пранікнення аграбактэрый развіваецца патаўшчэнне (пухліна). Паміж клеткамі гэтай пухліны і жывуць аграбактэрыі. Пры гэтым яны сілкуюцца відазмененымі амінакіслотамі, якія выдзяляюць пухлінныя клеткі.*
Такі спосаб паразітавання істотна адрозніваецца ад звычайных. Звычайныя паразіты, пасяляючыся ў гаспадары, проста выкарыстоўваюць тое, што ёсць у гаспадара першапачаткова. Аграбактэрыі ж генетычна змяняюць свайго гаспадара, бо перадаюць яму ўласныя гены. *Таму такая форма паразітавання атрымала назву генетычнай каланізацыі гаспадара.*
Пасля адкрыцця *з'явы генетычнай каланізацыі аграбактэрыямі раслін* былі распрацаваны прынцыпова новыя метады атрымання сартоў. З дапамогай генна-інжынерных метадаў у ДНК, якую аграбактэрыі перадаюць у расліну, замяняюць патрэбныя аграбактэрыям гены на гены, патрэбныя селекцыянерам. Затым гэту ДНК вяртаюць у клеткі аграбактэрый. Пры апрацоўцы раслінных клетак такімі бактэрыямі яны пераносяць у іх створаную чалавекам ДНК як сваю ўласную.
Гэта дазваляе ствараць трансгенныя сарты, атрыманне якіх метадамі традыцыйнай селекцыі немагчыма. Напрыклад, для надання ўстойлівасці да насякомых-шкоднікаў раслінам перадаюць пэўныя гены бактэрый, якія выклікаюць хваробы насякомых. У клетках такіх раслін будзе сінтэзавацца бялок, таксічны для насякомых. Насякомыя-шкоднікі гінуць, калі ўжываюць зусім невялікую колькасць тканак раслін гэтага сорту. Таму для барацьбы з імі няма неабходнасці прымяняць дарагія і шкодныя для чалавека і навакольнага асяроддзя хімічныя сродкі аховы раслін (мал. 42.2).
Выкарыстоўваючы розныя гены, сучасныя селекцыянеры метадамі генетычнай інжынерыі атрымліваюць сарты раслін, устойлівыя да засухі, замаразкаў і іншых неспрыяльных умоў. Гэта дазваляе пашыраць зоны паспяховага земляробства і разгортваць прадукцыйную сельскую гаспадарку ў тых рэгіёнах свету, дзе яна да гэтага часу адсутнічала.
Надаецца сур’ёзная ўвага і змяненню пажыўных уласцівасцей сельскагаспадарчых раслін. Напрыклад, атрыманы трансгенныя сарты кукурузы, соі і іншых кармавых культур, у якіх утрыманне бялку і незаменных амінакіслот вышэйшае ў параўнанні са старымі сартамі. *Ужыванне кармоў з такіх раслін дазваляе істотна павялічыць эфектыўнасць жывёлагадоўлі.*
З дапамогай генетычнай інжынерыі раслін вырашаюцца некаторыя медыцынскія праблемы. Так, у Японіі скончаны выпрабаванні сартоў рысу, спажыванне якіх дазволіць дапамагчы людзям, якія маюць алергію на пылок хвойных раслін.
Метадамі генетычнай інжынерыі для атрымання высокакаштоўных прадуктаў харчавання выведзены асаблівыя сарты раслін. Адным з прыкладаў з’яўляецца так званы «залаты рыс» (мал. 42.3). Яго адметнай рысай з’яўляецца ўтварэнне значнай колькасці правітаміну А — караціну. Пры недахопе ў прадуктах харчавання гэтага рэчыва ў людзей развіваюцца хваробы вачэй, якія пры працяглым гіпавітамінозе могуць прыводзіць да поўнай слепаты. У цэлым шэрагу азіяцкіх краін сотні тысяч людзей пакутуюць на такія хваробы. У звычайным рысе, якім харчуецца большасць беднага насельніцтва, карацін практычна адсутнічае. Таму ў расліны рысу былі перанесены гены з раслін, у якіх караціну ўтвараецца шмат. Па разліках спецыялістаў, за кошт увядзення ў рацыён харчавання трансгеннага залатога рысу медыцынскую праблему, звязаную з дэфіцытам правітаміну А ў харчовым рацыёне чалавека, можна будзе вырашыць у бліжэйшыя дзесяцігоддзі.
На аснове трансгенных раслін магчыма таксама атрыманне бялкоў іншых арганізмаў. Такія бялкі ўжываюцца, напрыклад, у ветэрынарыі і медыцыне. Умоўна гэтыя расліны называюцца раслінамі-біярэактарамі.
*Дзякуючы генетычнай інжынерыі сучасная селекцыя раслін дала чалавецтву мноства новых сартоў з небывалымі раней уласцівасцямі. Шляхам пераносу генаў атрыманы яблыні, плады якіх не цямнеюць на зрэзе. У Бразіліі і Кітаі пачата вырошчванне таполяў, якія растуць у 2 разы хутчэй, чым звычайныя дрэвы. Выкарыстанне драўніны гэтых раслін можа дазволіць зберагчы ад высечкі натуральныя лясы. Для хворых на цукровы дыябет створаны таматы, салата і іншыя расліны, якія маюць салодкі смак не за кошт цукрозы, а за кошт асабліва бялку манэліну. Гэты бялок у 3000 разоў саладзейшы за бураковы цукар і не ўплывае на вугляводны абмен, які парушаны ў хворых на дыябет. Крыніцай гена, які кадзіруе манэлін, з'яўляецца афрыканская расліна дыскареафілум Камінса.*
Метадамі генетычнай інжынерыі былі атрыманы дэкаратыўныя расліны, здольныя свяціцца пры слабым вячэрнім асвятленні за кошт пераносу ў іх генаў з марскіх бактэрый, што свецяцца. С дапамогай пераносу генаў фіялкі ў клеткі шыпшыны атрыманы блакітныя розы, якія на працягу некалькіх вякоў беспасхяхова спрабавалі атрымаць селекцыянеры.
Праблема біябяспекі. Шырокае ўкараненне ў практыку трансгенных раслін выклікала пэўныя сацыяльныя змяненні ў грамадстве. Асноўнай праблемай, якая хвалюе вучоных, стала асцярога, што ствараемыя чалавекам трансгенныя расліны могуць выйсці з-пад кантролю чалавека і ўкараніцца ў прыродныя экасістэмы. Гэта, у сваю чаргу, можа прывесці да знікнення з біясферы некаторых відаў раслін, жывёл і мікраарганізмаў. Хоць верагоднасць гэтых падзей вельмі малая, навуковая грамадскасць не пакінула гэту тэарэтычную асцярогу без увагі. Таму на спецыяльных канферэнцыях і сімпозіумах былі распрацаваны правілы стварэння, выпрабавання і выкарыстання трансгенных раслін.
У часткі насельніцтва гэта асцярога вучоных трансфармавалася ў непрыманне трансгенных раслін і прадуктаў, якія з іх вырабляюцца. Пры гэтым прыродаахоўны аспект для звычайных людзей адышоў на другі план. Галоўнае, чаго баяцца людзі, ці не з’яўляюцца небяспечнымі трансгенныя расліны і іншыя генетычна мадыфікаваныя арганізмы для здароўя чалавека. З улікам гэтага, усе расліны, што ствараюцца метадамі генетычнай інжынерыі, павінны праходзіць абавязковую праверку на бясшкоднасць для чалавека і сельскагаспадарчых жывёл. У Рэспубліцы Беларусь прыняты закон «аб бяспецы генна-інжынернай дзейнасці», які з’яўляецца асноўнай нарматыўна-прававой базай нацыянальнай сістэмы біябяспекі. Для каардынацыі дзейнасці прававых структур і насельніцтва ў Рэспубліцы Беларусь створаны і паспяхова працуе Нацыянальны каардынацыйны цэнтр біябяспекі. *Такім чынам, развіццё біятэхналогіі знаходзіцца пад пастаянным кантролем і карэктуецца для прадухілення нават самых малых тэарэтычна магчымых непажаданых наступстваў.*
Першыя дзесяцігоддзі цяперашняга стагоддзя пацвярджаюць правільнасць выбранага шляху інтэнсіўнага развіцця біятэхналогіі. Можна з упэўненасцю сцвярджаць, што далейшае развіццё чалавецтва будзе вызначацца ўсё больш шырокім укараненнем дасягненняў біялогіі ў практычную дзейнасць людзей. Таму сучасны адукаваны чалавек не павінен баяцца генетычна мадыфікаваных арганізмаў. Да іх стварэння і ўжывання трэба ставіцца як да аднаго з асноўных карысных вынікаў развіцця сучаснай навукі і тэхналогіі.
У сучаснай біятэхналогіі з дапамогай метадаў генетычнай інжынерыі ствараюцца і ўсё шырэй выкарыстоўваюцца арганізмы, у клетках якіх функцыяніруюць гены іншых арганізмаў. Такія арганізмы называюць транс-генными або генетычна мадыфікаванымі (ГМА). З выкарыстаннем транс-генных бактэрый і грыбоў ажыццяўляецца вытворчасць бялкоў чалавека і іншых арганізмаў, якія ўжываюцца ў ветэрынарыі і медыцыне. У селекцыі раслін новыя сарты ствараюцца шляхам перадачы ў раслінныя клеткі генаў іншых арганізмаў. Выкарыстанне трансгенных раслін дае не толькі эфектыўны эканамічны выхад, але і спрыяе ахове навакольнага асяроддзя.
Распрацоўка, выпрабаванні і выкарыстанне генетычна мадыфікаваных арганізмаў (ГМА) знаходзяцца пад пастаянным Міжнародным і дзяржаўным кантролем.
1. Якія арганізмы называюцца трансгеннымі або генетычна мадыфікаванымі? 2. Як ствараюцца генетычна мадыфікаваныя бактэрыі? 3. Якія бактэрыі выкарыстоўваюцца для ўвядзення патрэбных чалавеку генаў у клеткі раслін? 4. Якую карысць прыносяць трансгенныя расліны сельскай гаспадарцы? 5. Чаму выкарыстанне трансгенных раслін трэба разглядаць як адну з мер аховы навакольнага асяроддзя? 6. Ці трэба баяцца трансгенных раслін і вырабленых з іх прадуктаў? Якая сістэма біябяспекі існуе ў свеце? 7*. Уявіце сабе, што вы атрымалі магчымасць самастойна планаваць атрыманне новых сартоў трансгенных раслін. З якімі ўласцівасцямі вы жадалі б стварыць расліну, каб прынесці максімальную карысць сабе і чалавецтву? |