Las primeras plantas transgénicas (plantas de tabaco con genes insertados de microorganismos) se obtuvieron en 1983. Las primeras pruebas de campo exitosas de plantas transgénicas (plantas de tabaco resistentes a infecciones virales) se llevaron a cabo en los EE. UU. ya en 1986.

Después de pasar todas las pruebas necesarias de toxicidad, alergenicidad, mutagenicidad, etc. Los primeros productos transgénicos estuvieron disponibles comercialmente en los Estados Unidos en 1994. Estos fueron los tomates Flavr Savr de maduración retardada de Calgen y la soja resistente a herbicidas de Monsanto. En uno o dos años, las empresas de biotecnología sacaron al mercado toda una gama de plantas genéticamente modificadas: tomates, maíz, patatas, tabaco, soja, colza, calabacines, rábanos y algodón.

Actualmente, cientos de empresas comerciales en todo el mundo con un capital total de más de cien mil millones de dólares se dedican a la producción y prueba de plantas genéticamente modificadas. En 1999, se plantaron plantas transgénicas en una superficie total de unos 40 millones de hectáreas, una superficie mayor que el tamaño de un país como el Reino Unido. En los EE.UU., las plantas genéticamente modificadas (cultivos transgénicos) representan ahora alrededor del 50% de los cultivos de maíz y soja y más del 30-40% de los cultivos de algodón. Esto sugiere que la biotecnología vegetal genéticamente modificada ya se ha convertido en un sector importante en la producción de alimentos y otros productos útiles, atrayendo importantes recursos humanos y flujos financieros. En los próximos años se espera un rápido aumento de la superficie ocupada por formas transgénicas de plantas cultivadas.

La primera ola de plantas transgénicas aprobadas para uso práctico contenía genes adicionales de resistencia (a enfermedades, herbicidas, plagas, deterioro durante el almacenamiento, estrés).

La etapa actual de desarrollo de la ingeniería genética vegetal se denomina “ingeniería metabólica”. En este caso, la tarea no es tanto mejorar ciertas cualidades existentes de la planta, como ocurre con el mejoramiento tradicional, sino enseñar a la planta a producir compuestos completamente nuevos utilizados en medicina, producción química y otras áreas. Estos compuestos pueden ser, por ejemplo, ácidos grasos especiales, proteínas útiles con un alto contenido de aminoácidos esenciales, polisacáridos modificados, vacunas comestibles, anticuerpos, interferones y otras proteínas "medicinales", nuevos polímeros que no contaminan el medio ambiente y mucho más. , mucho más. El uso de plantas transgénicas permite establecer una producción barata y a gran escala de dichas sustancias y, por lo tanto, hacerlas más accesibles para un consumo generalizado.

Mejora de la calidad de las proteínas de almacenamiento de las plantas.

Las proteínas de almacenamiento de las principales especies cultivadas están codificadas por una familia de genes estrechamente relacionados. La acumulación de proteínas de almacenamiento de semillas es un proceso biosintético complejo. El primer intento de ingeniería genética para mejorar las propiedades de una planta mediante la introducción de un gen para una proteína de almacenamiento de otra fue realizado por D. Kemp y T. Hall en 1983 en Estados Unidos. El gen de la faseolina del frijol se transfirió al genoma del girasol utilizando un plásmido Ti. El resultado de este experimento fue sólo una planta quimérica, llamada sanbin. Se descubrieron polipéptidos de faseolina inmunológicamente relacionados en células de girasol, lo que confirmó la transferencia genética entre plantas pertenecientes a diferentes familias.

Posteriormente, el gen de la faseolina se transfirió a las células del tabaco: en las plantas regeneradas, el gen se expresó en todos los tejidos, aunque en pequeñas cantidades. La expresión inespecífica del gen de la faseolina, como en el caso de su transferencia a células de girasol, es muy diferente de la expresión de este gen en cotiledones de frijol maduros, donde la faseolina constituía del 25 al 50% de la proteína total. Este hecho indica la necesidad de preservar otras señales reguladoras de este gen al construir plantas quiméricas y la importancia de controlar la expresión génica durante la ontogénesis de las plantas.

El gen que codifica la proteína de almacenamiento del maíz, la zeína, después de su integración en el ADN-T, se transfirió al genoma del girasol de la siguiente manera. Se utilizaron cepas de Agrobacterium que contenían plásmidos Ti con el gen zeína para inducir tumores en tallos de girasol. Algunos de los tumores resultantes contenían ARNm sintetizado a partir de genes del maíz, lo que da motivos para considerar estos resultados como la primera evidencia de la transcripción de un gen monocotiledónea a dicotiledónea. Sin embargo, no se detectó la presencia de proteína zeína en tejidos de girasol.

Un objetivo más realista de la ingeniería genética es mejorar la composición de aminoácidos de las proteínas. Como saben, en la proteína de almacenamiento de la mayoría de los cereales hay una deficiencia de lisina, treonina, triptófano y en las legumbres, metionina y cisteína. Introducir cantidades adicionales de aminoácidos deficientes en estas proteínas podría eliminar el desequilibrio de aminoácidos. Utilizando métodos de cultivo tradicionales, fue posible aumentar significativamente el contenido de lisina en las proteínas de almacenamiento de los cereales. En todos estos casos, parte de las prolaminas (proteínas de almacenamiento de los cereales solubles en alcohol) fueron sustituidas por otras proteínas que contenían mucha lisina. Sin embargo, en tales plantas el tamaño del grano disminuyó y el rendimiento disminuyó. Al parecer, las prolaminas son necesarias para la formación del grano normal y su sustitución por otras proteínas tiene un efecto negativo sobre el rendimiento. Teniendo en cuenta esta circunstancia, para mejorar la calidad de la proteína de almacenamiento del grano, se necesita una proteína que no sólo tenga un alto contenido de lisina y treonina, sino que también pueda reemplazar completamente una cierta parte de las prolaminas durante la formación del grano.

Las plantas también pueden producir proteínas animales. Así, la inserción en el genoma de las plantas Arabidopsis thaliana y Brassica napus de un gen quimérico formado por una parte del gen de la proteína de almacenamiento 25 de Arabidopsis y la parte codificante del neuropéptido encefalina condujo a la síntesis de una proteína quimérica de hasta 200 ng. por 1 g de semilla. Los dos dominios de proteínas estructurales estaban unidos mediante una secuencia reconocida por la tripsina, que permitió aislar posteriormente fácilmente la encefalina pura.

En otro experimento, después del cruce de plantas transgénicas, en una de las cuales se insertó el gen de la subunidad gamma y en la segunda, el gen de la subunidad kappa de la inmunoglobulina, fue posible obtener la expresión de ambas cadenas en la descendencia. Como resultado, la planta formó anticuerpos que constituyen hasta el 1,3% de la proteína total de la hoja. También se ha demostrado que en las plantas de tabaco se pueden ensamblar inmunoglobulinas monoclonales secretoras completamente funcionales. Las inmunoglobulinas secretoras suelen secretarse en la cavidad bucal y el estómago de humanos y animales y sirven como primera barrera contra las infecciones intestinales. En el trabajo mencionado anteriormente se produjeron anticuerpos monoclonales en plantas específicos contra Streptococcus mutans, la bacteria que causa la caries dental. Se supone que a partir de estos anticuerpos monoclonales producidos por plantas transgénicas será posible crear una pasta de dientes verdaderamente anticaries. Entre otras proteínas animales de interés médico, se ha demostrado la producción de interferón β humano en plantas.

También se han desarrollado enfoques para obtener antígenos bacterianos en plantas y utilizarlos como vacunas. Se han obtenido patatas que expresan oligómeros de la subunidad no tóxica de la toxina del cólera. Estas plantas transgénicas se pueden utilizar para producir una vacuna barata contra el cólera.

Grasas

Las materias primas más importantes para la producción de diversos tipos de productos químicos son los ácidos grasos, el componente principal del aceite vegetal. En su estructura, se trata de cadenas de carbono que tienen diferentes propiedades físicas y químicas según su longitud y el grado de saturación de los enlaces de carbono. En 1995, se completaron las pruebas experimentales y se recibió el permiso de las autoridades federales de los EE. UU. para el cultivo y uso comercial de plantas de colza transgénicas con una composición modificada de aceite vegetal, que incluye, junto con los ácidos grasos habituales de 16 y 18 miembros, hasta hasta el 45% del ácido graso de 12 miembros - laurata. Esta sustancia se utiliza ampliamente para la producción de detergentes en polvo, champús y cosméticos.

El trabajo experimental consistió en clonar el gen de una tioesterasa específica de la planta Umbellularia califomica, donde el contenido de laurato en la grasa de la semilla alcanzó el 70%. La parte estructural del gen de esta enzima, bajo el control del promotor-terminador de un gen proteico específico para la etapa temprana de formación de semillas, se insertó en el genoma de la colza y de Arabidopsis, lo que provocó un aumento en el contenido de laurato. en el aceite de estas plantas.

Otros proyectos relacionados con el cambio de la composición de los ácidos grasos incluyen trabajos destinados a aumentar o disminuir el contenido de ácidos grasos insaturados en el aceite vegetal. Son interesantes los experimentos con ácido petroselínico, un isómero del ácido oleico, cuyo doble enlace se encuentra detrás del sexto carbono. Este ácido graso forma parte del aceite de cilantro y determina su punto de fusión más alto (33°C), mientras que en presencia de ácido oleico el punto de fusión es de sólo 12°C. Se supone que después de transferir los genes que determinan la síntesis del ácido petroselínico a las plantas que producen aceite vegetal, será posible producir margarina dietética que contenga un ácido graso insaturado. Además, es muy fácil obtener laurato a partir del ácido petroselínico mediante oxidación con ozono. Un estudio más detallado de las características específicas de la síntesis bioquímica de los ácidos grasos aparentemente conducirá a la capacidad de controlar esta síntesis para obtener ácidos grasos de diferentes longitudes y distintos grados de saturación, lo que cambiará significativamente la producción de detergentes, cosméticos y productos de confitería. , endurecedores, lubricantes, medicamentos, polímeros , combustible diesel y mucho más relacionado con el uso de materias primas de hidrocarburos.

Polisacáridos

Se está trabajando para crear plantas de papa transgénicas y otros cultivos acumuladores de almidón, en los que esta sustancia se encontrará principalmente en forma de amilopectina, es decir, una forma ramificada de almidón, o principalmente solo en forma de amilosa, es decir, Formas lineales de almidón. Una solución de amilopectina en agua es más líquida y transparente que la de amilosa, que, al interactuar con el agua, forma un gel rígido. Por ejemplo, es probable que el almidón, compuesto principalmente de amilopectina, tenga demanda en el mercado entre los fabricantes de diversas mezclas nutricionales, donde actualmente se utiliza almidón modificado como relleno. Los genomas de plastidios y mitocondrias también pueden estar sujetos a modificación genética. Estos sistemas permiten aumentar significativamente el contenido del producto en material transgénico.

Creación de plantas resistentes a herbicidas.

En las nuevas tecnologías agrícolas intensivas, los herbicidas se utilizan ampliamente. Esto está relacionado con eso. que los antiguos herbicidas ambientalmente peligrosos de amplio espectro, que son tóxicos para los mamíferos y persisten durante mucho tiempo en el ambiente externo, están siendo reemplazados por compuestos nuevos, más avanzados y seguros. Sin embargo, tienen la desventaja de inhibir el crecimiento no sólo de las malas hierbas, sino también de las plantas cultivadas. Se están estudiando intensamente herbicidas altamente eficaces como el glifosato y las atrazinas para identificar el mecanismo de tolerancia de algunas malas hierbas a ellos. Por lo tanto, en campos donde se usa ampliamente la atrazina, con bastante frecuencia aparecen biotipos resistentes a la atrazina en muchas especies de plantas.

El estudio del mecanismo de resistencia a los herbicidas para obtener, mediante métodos de ingeniería genética, plantas cultivadas que posean esta característica, incluye las siguientes etapas: identificar los objetivos bioquímicos de la acción del herbicida en la célula vegetal; seleccionar organismos resistentes a un determinado herbicida como fuentes de genes de resistencia: clonación de estos genes: introducción en plantas cultivadas y estudio de su funcionamiento

Hay cuatro mecanismos fundamentalmente diferentes que pueden proporcionar resistencia a ciertos compuestos químicos, incluidos los herbicidas: transporte, eliminación, regulación y contacto. El mecanismo de transporte de resistencia es la incapacidad del herbicida para penetrar en la célula. Bajo la acción del mecanismo de eliminación de resistencia, las sustancias que han ingresado a la célula pueden destruirse con la ayuda de factores celulares inducibles, con mayor frecuencia enzimas degradantes, y también sufrir uno u otro tipo de modificación, formando productos inactivos que son inofensivos para la célula. Con la resistencia reguladora, una proteína celular o enzima que es inactivada por el herbicida comienza a sintetizarse intensivamente, eliminando así la deficiencia del metabolito deseado en la célula. El mecanismo de contacto de resistencia está garantizado por un cambio en la estructura del objetivo (proteína o enzima), cuya interacción está asociada con el efecto dañino del herbicida.

Se ha establecido que el rasgo de resistencia a los herbicidas es monogénico, es decir, el rasgo suele estar determinado por un solo gen. Esto hace que sea muy fácil utilizar la tecnología del ADN recombinante para transferir este rasgo. Los genes que codifican determinadas enzimas para la destrucción y modificación de herbicidas se pueden utilizar con éxito para crear plantas resistentes a herbicidas mediante métodos de ingeniería genética.

Los métodos de cultivo tradicionales para crear variedades resistentes a los herbicidas requieren mucho tiempo y son ineficaces. El herbicida más utilizado en el extranjero, el glifosato (nombre comercial Roundup), inhibe la síntesis de aminoácidos aromáticos esenciales actuando sobre la enzima 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (EPS sintasa). Los casos conocidos de resistencia a este herbicida están asociados a un aumento en el nivel de síntesis de esta enzima (mecanismo regulador) o a la aparición de una enzima mutante insensible al glifosfato (mecanismo de contacto). El gen EPSF sintasa se aisló de plantas resistentes al glifosfato y se colocó bajo el promotor del virus del mosaico de la coliflor. Utilizando un plásmido Ti, esta construcción genética se introdujo en células de petunia. En presencia de una copia del gen, las plantas regeneradas a partir de células transformadas sintetizaron entre 20 y 40 veces más enzima que en las plantas originales, pero la resistencia al glifosfato aumentó sólo 10 veces.

Uno de los herbicidas más comunes utilizados en los cultivos de cereales es la atrazina. Inhibe la fotosíntesis uniéndose a una de las proteínas del fotosistema II y deteniendo el transporte de electrones. La resistencia a los herbicidas se produce como resultado de mutaciones puntuales en esta proteína fijadora de plastoquinona (reemplazo de serina por glicina), lo que hace que pierda la capacidad de interactuar con el herbicida. En varios casos, fue posible transferir el gen de la proteína mutante a plantas sensibles a la atrazina utilizando un plásmido Ti. El gen de resistencia integrado en el cromosoma vegetal estaba equipado con una secuencia señal que aseguraba el transporte de la proteína sintetizada a los cloroplastos. Las plantas quiméricas exhibieron una resistencia significativa a las concentraciones de atrazina que causaron la muerte de las plantas de control con el gen de la proteína de tipo salvaje. Algunas plantas pueden inactivar la atrazina eliminando los residuos de cloro con la enzima glutatión-S-transferasa. La misma enzima inactiva otros herbicidas relacionados de la serie de las triazinas (propazina, simazina, etc.).

Hay plantas cuya resistencia natural a los herbicidas se basa en la desintoxicación. Por tanto, la resistencia de las plantas al clorsulfurón puede estar asociada con la desactivación de la molécula herbicida mediante su hidroxilación y posterior glicosilación del grupo hidroxilo introducido. Creación de plantas resistentes a patógenos y plagas La resistencia de las plantas a patógenos particulares suele ser un rasgo multigénico complejo.

La transmisión simultánea de varios loci es difícil incluso utilizando métodos de ingeniería genética, por no hablar de los métodos de selección clásicos. Otra forma es más sencilla. Se sabe que las plantas resistentes cambian su metabolismo cuando son atacadas por patógenos. Se acumulan compuestos como H2O2, ácido salicílico y fitoalexinas. Los niveles elevados de estos compuestos ayudan a la planta a resistir los patógenos.

A continuación se muestra un ejemplo que demuestra el papel del ácido salicílico en la respuesta inmune de las plantas. Las plantas de tabaco transgénicas, que contienen un gen bacteriano que controla la síntesis de salicilato hidrolasa (esta enzima descompone el ácido salicílico), no pudieron generar una respuesta inmune. Por lo tanto, alterar genéticamente los niveles o la producción de ácido salicílico en las plantas en respuesta al patógeno H2O2 puede ser prometedor para crear plantas transgénicas resistentes.

En fitovirología, es ampliamente conocido el fenómeno de la resistencia cruzada inducida de las plantas a las infecciones virales. La esencia de este fenómeno es que la infección de una planta con una cepa del virus previene la infección posterior de estas plantas con otra cepa viral. El mecanismo molecular de supresión de la infección viral aún no está claro. Se ha demostrado que la introducción de genes virales individuales, por ejemplo los genes de las proteínas de la cápside, es suficiente para inmunizar las plantas. Así, el gen de la proteína de la envoltura del virus del mosaico del tabaco se transfirió a células del tabaco y se obtuvieron plantas transgénicas en las que el 0,1% de todas las proteínas de la hoja estaban representadas por la proteína viral. Una proporción significativa de estas plantas no mostró ningún síntoma de la enfermedad cuando se infectaron con el virus. Es posible que la proteína de la envoltura viral sintetizada en las células impida que el ARN viral funcione normalmente y forme partículas virales completas. Se ha establecido que la expresión de la proteína de la cápside del virus del mosaico del tabaco, del virus del mosaico de la alfalfa, del virus del mosaico del pepino y del virus X de la patata en las correspondientes plantas transgénicas (tabaco, tomates, patatas, pepinos, pimientos) proporciona un alto nivel de protección contra infecciones virales posteriores. Además, en las plantas transformadas no hubo disminución de la fertilidad ni cambios indeseables en el crecimiento y las características fisiológicas de los ejemplares originales y su descendencia. Se cree que la resistencia inducida de las plantas a los virus se debe a una proteína antiviral especial, muy similar al interferón animal. Parece posible utilizar la ingeniería genética para mejorar la expresión del gen que codifica esta proteína amplificándolo o sustituyéndolo por un promotor más fuerte.

Cabe señalar que el uso de la ingeniería genética para proteger las plantas de diversos microorganismos patógenos se ve obstaculizado en gran medida por la falta de conocimiento sobre los mecanismos de las reacciones de defensa de las plantas. Para combatir las plagas de insectos en la producción de cultivos, se utilizan agentes químicos (insecticidas). Sin embargo, tienen un efecto nocivo sobre los mamíferos, matan insectos beneficiosos, contaminan el medio ambiente, las carreteras y, además, los insectos se adaptan rápidamente a ellos. Se sabe que más de 400 especies de insectos son resistentes a los insecticidas utilizados. Por lo tanto, cada vez se presta más atención a los agentes de control biológico que aseguran una estricta selectividad de acción y la ausencia de adaptación de las plagas al biopesticida utilizado.

La bacteria Bacillus thuringiensis se conoce desde hace bastante tiempo y produce una proteína que es muy tóxica para muchas especies de insectos, pero al mismo tiempo segura para los mamíferos. La proteína (endotoxina delta, proteína CRY) es producida por varias cepas de B. thuringiensis. La interacción de la toxina con los receptores es estrictamente específica, lo que complica la selección de una combinación de toxina e insecto. Se han encontrado en la naturaleza un gran número de cepas de B. thuringiensis, cuyas toxinas afectan sólo a determinados tipos de insectos. Las preparaciones de B. thuringiensis se han utilizado durante décadas para controlar insectos en los campos. La seguridad de la toxina y sus proteínas constituyentes para los seres humanos y otros mamíferos ha quedado plenamente demostrada. La inserción del gen de esta proteína en el genoma de la planta permite obtener plantas transgénicas que no son devoradas por los insectos.

Además del efecto específico de la especie sobre los insectos, la integración de genes de toxina delta procariotas en el genoma de la planta, incluso bajo el control de fuertes promotores eucariotas, no condujo a un alto nivel de expresión. Presumiblemente, este fenómeno surgió debido al hecho de que estos genes bacterianos contienen significativamente más bases de nucleótidos de adenina y timina que el ADN vegetal. Este problema se resolvió creando genes modificados, donde ciertos fragmentos se cortaron y agregaron del gen natural, preservando los dominios que codifican las partes activas de la toxina delta. Por ejemplo, utilizando estos métodos se obtuvieron patatas resistentes al escarabajo de la patata de Colorado. Se han obtenido plantas de tabaco transgénicas capaces de sintetizar la toxina. Estas plantas eran insensibles a las orugas de Manduca sexta. Estos últimos murieron a los 3 días del contacto con plantas productoras de toxinas. La producción de toxinas y la consiguiente resistencia a los insectos se heredaron como rasgo dominante.

Actualmente, las llamadas plantas Bt (de B. thuringiensis) de algodón y maíz ocupan la mayor parte del volumen total de plantas genéticamente modificadas de estos cultivos que se cultivan en los campos estadounidenses.

Debido a la capacidad de la ingeniería genética para construir plantas entomopatógenas basadas en toxinas de origen microbiano, las toxinas de origen vegetal son de un interés aún mayor. Las fitotoxinas son inhibidores de la síntesis de proteínas y desempeñan una función protectora contra plagas de insectos, microorganismos y virus. El mejor estudiado de todos es el ricino, sintetizado en el ricino: se ha clonado su gen y se ha establecido su secuencia de nucleótidos. Sin embargo, la alta toxicidad del ricino para los mamíferos limita el trabajo de ingeniería genética con él sólo a cultivos industriales que no se utilizan para la alimentación humana o animal. La toxina producida por la phytolacca americana es eficaz contra los virus y es inofensiva para los animales. El mecanismo de su acción es inactivar sus propios ribosomas cuando varios patógenos, incluidos los fitovirus, ingresan a las células. Las células afectadas se necrosan, impidiendo que el patógeno se multiplique y se propague por la planta. Actualmente se están realizando investigaciones para estudiar el gen de esta proteína y transferirlo a otras plantas.

Las enfermedades virales están muy extendidas entre los insectos, por lo que para controlar las plagas de insectos se pueden utilizar virus de insectos naturales, cuyas preparaciones se denominan pesticidas virales. A diferencia de los pesticidas, tienen un espectro de acción estrecho, no matan a los insectos beneficiosos, se descomponen rápidamente en el ambiente externo y no son peligrosos para las plantas ni los animales. Junto con los virus de los insectos, algunos hongos que atacan a las plagas de insectos se utilizan como biopesticidas. Los biopesticidas que se utilizan actualmente son cepas naturales de virus y hongos entomopatógenos, pero no se puede descartar la posibilidad de crear en el futuro nuevos biopesticidas eficaces mediante métodos de ingeniería genética.

Aumento de la resistencia de las plantas a condiciones estresantes.

Las plantas están muy a menudo expuestas a diversos factores ambientales desfavorables: altas y bajas temperaturas, falta de humedad, salinidad del suelo y contaminación ambiental, deficiencia o, por el contrario, exceso de determinados minerales, etc.

Hay muchos de estos factores y, por lo tanto, los métodos de protección contra ellos son variados, desde propiedades fisiológicas hasta adaptaciones estructurales que permiten superar sus efectos nocivos.

La resistencia de las plantas a un factor de estrés particular es el resultado de la influencia de muchos genes diferentes, por lo que no es posible hablar de la transferencia completa de rasgos de tolerancia de una especie de planta a otra utilizando métodos de ingeniería genética. Sin embargo, la ingeniería genética tiene cierto potencial para mejorar la resistencia de las plantas. Se trata de trabajar con genes individuales que controlan las respuestas metabólicas de las plantas a condiciones de estrés, por ejemplo, la sobreproducción de prolina en respuesta al choque osmótico, a la salinidad, la síntesis de proteínas especiales en respuesta al choque térmico, etc. de las bases fisiológicas, bioquímicas y genéticas La respuesta de la planta a las condiciones ambientales sin duda permitirá utilizar métodos de ingeniería genética para diseñar plantas resistentes.

Hasta ahora sólo se puede observar un método indirecto para obtener plantas resistentes a las heladas, basado en manipulaciones de ingeniería genética con Pseudomonas syringae. Este microorganismo, que coexiste con las plantas, contribuye a su daño por las heladas tempranas. El mecanismo del fenómeno se debe al hecho de que las células del microorganismo sintetizan una proteína especial que se localiza en la membrana exterior y es el centro de cristalización del hielo. Se sabe que la formación de hielo en el agua depende de sustancias que pueden servir como centros de formación de hielo. La proteína, que provoca la formación de cristales de hielo en diversas partes de la planta (hojas, tallos, raíces), es uno de los principales factores responsables de los daños en los tejidos vegetales sensibles a las heladas tempranas. Numerosos experimentos en condiciones estrictamente controladas demostraron que las plantas estériles no sufrían daños por heladas de hasta -6 - 8 ° C, mientras que en plantas con la microflora adecuada, el daño ya se producía a temperaturas de - 1,5 - 2 ° C. Los mutantes de estas bacterias, aquellos que perdieron la capacidad de sintetizar la proteína que provoca la formación de cristales de hielo, no aumentaron la temperatura de formación del hielo, y las plantas con dicha microflora eran resistentes a las heladas. Una cepa de este tipo de bacterias, rociada sobre los tubérculos de patata, competía con las bacterias convencionales, lo que aumentaba la resistencia de las plantas a las heladas. Quizás estas bacterias, creadas mediante métodos de ingeniería genética y utilizadas como componente del entorno externo, sirvan para combatir las heladas.

Mejora de la eficiencia de la fijación biológica de nitrógeno.

La enzima responsable de la reducción del nitrógeno molecular a amonio ha sido bien estudiada. - nitrogenasa. La estructura de la nitrogenasa es la misma en todos los organismos fijadores de nitrógeno. Durante la fijación de nitrógeno, una condición fisiológica indispensable es la protección de la nitrogenasa de la destrucción bajo la influencia del oxígeno. Los fijadores de nitrógeno mejor estudiados son los rizobios, que forman una simbiosis con las leguminosas, y la bacteria de vida libre Klebsiella pneumoniae. Se ha descubierto que en estas bacterias 17 genes, los llamados genes nif, son responsables de la fijación de nitrógeno. Todos estos genes están vinculados entre sí y se encuentran en el cromosoma entre los genes de las enzimas de biosíntesis de histidina y los genes que determinan la absorción del ácido shikímico. En los rizobios de rápido crecimiento, los genes nif existen en forma de megaplasmido que contiene entre 200 y 300 mil pares de bases.

Entre los genes de fijación de nitrógeno, se identificaron genes que controlan la estructura de la nitrogenasa, un factor proteico implicado en el transporte de electrones, y genes reguladores. La regulación de los genes fijadores de nitrógeno es bastante compleja, por lo que actualmente ya no se discute la transferencia genéticamente modificada de la función fijadora de nitrógeno de las bacterias directamente a las plantas superiores. Como han demostrado los experimentos, incluso en el organismo eucariota más simple, la levadura, no fue posible lograr la expresión de los genes nif, aunque se conservaron durante 50 generaciones.

Estos experimentos demostraron que la diazotrofia (fijación de nitrógeno) es característica exclusivamente de los organismos procarióticos, y los genes nif no pudieron superar la barrera que separa a los procariotas de los eucariotas debido a su estructura demasiado compleja y a su regulación por genes ubicados fuera de la región nif. Puede resultar más exitoso transferir genes nif utilizando plásmidos Ti a los cloroplastos, ya que los mecanismos de expresión génica en los cloroplastos y en las células procarióticas son similares. En cualquier caso, la nitrogenasa debe protegerse de los efectos inhibidores del oxígeno. Además, la fijación del nitrógeno atmosférico es un proceso que consume mucha energía. Es poco probable que una planta bajo la influencia de los genes nif pueda cambiar su metabolismo tan radicalmente como para crear todas estas condiciones. Aunque es posible que en el futuro, utilizando métodos de ingeniería genética, sea posible crear un complejo de nitrogenasa que funcione de forma más económica.

Es más realista utilizar métodos de ingeniería genética para resolver los siguientes problemas: aumentar la capacidad de los rizobios para colonizar leguminosas, aumentar la eficiencia de la fijación y asimilación de nitrógeno al influir en el mecanismo genético, crear nuevos microorganismos fijadores de nitrógeno al introducir genes nif en ellos. , transfiriendo la capacidad de simbiosis de las leguminosas a otras .

El objetivo principal de la ingeniería genética para mejorar la eficiencia de la fijación biológica de nitrógeno es crear cepas de rizobios con mayor fijación de nitrógeno y capacidad colonizadora. La colonización de las leguminosas por rizobios avanza muy lentamente, solo unas pocas dan lugar a nódulos. Esto se debe a que el sitio de invasión de los rizobios es sólo una pequeña área entre el punto de crecimiento de la raíz y el pelo de la raíz más cercano, que se encuentra en la etapa de formación. Todas las demás partes de la raíz y los pelos radiculares desarrollados de la planta son insensibles a la colonización. En algunos casos, los nódulos formados no pueden fijar nitrógeno, lo que depende de muchos genes de las plantas (se han identificado al menos cinco), en particular de la combinación desfavorable de dos genes recesivos.

Utilizando métodos tradicionales de genética y selección, fue posible obtener cepas de rizobios de laboratorio con mayor capacidad colonizadora. Pero en el campo experimentan la competencia de cepas locales. Al parecer, se puede aumentar su competitividad mediante métodos de ingeniería genética. Es posible aumentar la eficiencia del proceso de fijación de nitrógeno mediante el uso de técnicas de ingeniería genética basadas en el aumento de copias de genes, mejorando la transcripción de aquellos genes cuyos productos forman un "cuello de botella" en el mecanismo en cascada de la fijación de nitrógeno, introduciendo promotores más fuertes, etc. Es importante aumentar la eficiencia del propio sistema genasa de nitrógeno, que reduce directamente el nitrógeno molecular a amoníaco.

Aumentar la eficiencia de la fotosíntesis.

Las plantas C4 se caracterizan por altas tasas de crecimiento y tasas de fotosíntesis; prácticamente no tienen fotorrespiración visible. La mayoría de cultivos pertenecientes a plantas C3 tienen una alta intensidad de fotorrespiración. La fotosíntesis y la fotorrespiración son procesos estrechamente relacionados, que se basan en la actividad bifuncional de la misma enzima clave: la ribulosa bifosfato carboxilasa (RuBPC). La carboxilasa RuBP puede agregar no solo CO2, sino también O2, es decir, lleva a cabo reacciones de carboxilación y oxigenación. Cuando se oxigena RuBP, se forma fosfoglicolato, que sirve como sustrato principal de la fotorrespiración, el proceso de liberación de CO2 a la luz, como resultado del cual se pierden algunos de los productos fotosintéticos. La baja fotorrespiración en las plantas C4 se explica no por la ausencia de enzimas de la vía del glicolato, sino por la limitación de la reacción de la oxigenasa, así como por la reasimilación de la fotorrespiración de CO2.

Uno de los retos a los que se enfrenta la ingeniería genética es estudiar la posibilidad de crear RuBPA con actividad carboxilasa predominante.

Obtención de plantas con nuevas propiedades.

En los últimos años, los científicos han estado utilizando un nuevo enfoque para producir plantas transgénicas con "ARN antisentido" (ARN invertido o antisentido), que les permite controlar el funcionamiento del gen de interés. En este caso, al construir un vector, la copia de ADN (ADNc) del gen insertado se gira 180°. Como resultado, en la planta transgénica se forma una molécula de ARNm normal y una invertida que, debido a la complementariedad del ARNm normal, forma un complejo con él y la proteína codificada no se sintetiza.

Este enfoque se utilizó para obtener plantas de tomate transgénicas con una calidad de fruto mejorada. El vector incluía ADNc del gen PG, que controla la síntesis de poligalacturonasa, una enzima implicada en la destrucción de la pectina, el componente principal del espacio intercelular de los tejidos vegetales. El producto del gen PG se sintetiza durante el período de maduración de los frutos del tomate y un aumento en su cantidad conduce al hecho de que los tomates se vuelven más blandos, lo que reduce significativamente su vida útil. La desactivación de este gen en transgenes permitió obtener plantas de tomate con nuevas propiedades frutales, que no sólo duraron mucho más, sino que las propias plantas eran más resistentes a las enfermedades fúngicas.

Se puede utilizar el mismo enfoque para regular el momento de maduración del tomate y, en este caso, se utiliza como objetivo el gen EFE (enzima formadora de etileno), cuyo producto es una enzima involucrada en la biosíntesis de etileno. El etileno es una hormona gaseosa, una de cuyas funciones es controlar el proceso de maduración del fruto.

La estrategia de construcciones antisentido es ampliamente aplicable para modificar la expresión génica. Esta estrategia se utiliza no sólo para obtener plantas con nuevas cualidades, sino también para investigaciones fundamentales en genética vegetal. Vale la pena mencionar otra dirección de la ingeniería genética vegetal, que hasta hace poco se utilizaba principalmente en la investigación fundamental: estudiar el papel de las hormonas en el desarrollo de las plantas. La esencia de los experimentos fue obtener plantas transgénicas con una combinación de ciertos genes hormonales bacterianos, por ejemplo, solo iaaM o ipt, etc. Estos experimentos contribuyeron significativamente a demostrar el papel de las auxinas y citoquininas en la diferenciación de las plantas.

En los últimos años, este enfoque ha comenzado a utilizarse en la selección práctica. Resultó que los frutos de plantas transgénicas con el gen iaaM, ubicado debajo del promotor del gen Def (un gen que se expresa solo en frutos), son partenocárpicos, es decir, se forman sin polinización. Los frutos partenocárpicos se caracterizan por una ausencia total de semillas o por un número muy pequeño de ellas, lo que permite solucionar el problema de las “semillas sobrantes”, por ejemplo en sandías, cítricos, etc. Ya se han obtenido plantas de calabacín transgénicas, que en general no se diferencian de las de control, pero que prácticamente no contienen semillas.

Los científicos utilizan activamente el plásmido Ti desarmado, desprovisto de oncogenes, para obtener mutaciones. Este método se llama mutagénesis por inserción de ADN-T. El ADN-T, al integrarse en el genoma de una planta, desactiva el gen en el que estaba integrado y, debido a la pérdida de función, los mutantes pueden seleccionarse fácilmente (el fenómeno del silenciamiento - silenciamiento de genes). Este método también destaca porque permite detectar y clonar inmediatamente el gen correspondiente. Actualmente, de esta forma se han obtenido muchas nuevas mutaciones de plantas y se han clonado los genes correspondientes. M.A. Ramenskoy, basándose en la mutagénesis del ADN-T, obtuvo plantas de tomate con resistencia inespecífica al tizón tardío. No menos interesante es otro aspecto del trabajo: se han obtenido plantas transgénicas con propiedades decorativas alteradas.

Un ejemplo es la producción de plantas de petunia con flores coloridas. Las siguientes son las rosas azules con un gen que controla la síntesis del pigmento azul, clonado a partir del delfinio.

Modificación genética ( GM) - cambiar el genoma de un organismo vivo utilizando tecnología de ingeniería genética, introduciendo uno o más genes tomados de un organismo donante a otro. Después de dicha introducción (transferencia), la planta resultante se denominará genéticamente modificada o transgénica. A diferencia del cultivo tradicional, el genoma original de la planta casi no se ve afectado y la planta recibe nuevas características que antes no poseía. Tales características (características, propiedades) incluyen: resistencia a diversos factores ambientales (heladas, sequía, humedad, etc.), enfermedades, plagas de insectos, propiedades de crecimiento mejoradas, resistencia a herbicidas, pesticidas. Finalmente, los científicos pueden cambiar las propiedades nutricionales de las plantas: sabor, aroma, contenido calórico, tiempo de almacenamiento. Con la ayuda de la ingeniería genética es posible aumentar el rendimiento de los cultivos, lo cual es muy importante, dado que la población mundial crece cada año y el número de personas que pasan hambre en los países en desarrollo aumenta.

Con la cría tradicional, sólo se puede obtener una nueva variedad dentro de una especie. Por ejemplo, se puede desarrollar una variedad de arroz completamente nueva cruzando diferentes variedades de arroz entre sí. Esto produce una combinación híbrida, de la cual el criador selecciona sólo las formas que le interesan.

Dado que la hibridación se produce entre plantas individuales, es casi imposible desarrollar una variedad que tenga las características que nos interesan y que serán heredadas por las generaciones posteriores. Resolver un problema de este tipo requiere bastante tiempo. Si es necesario desarrollar una nueva variedad de trigo y que esta variedad adquiera algunas características del arroz, entonces la selección tradicional es impotente. Llegó al rescate; cuando se usa, es posible transferir ciertas características (propiedades) a la planta experimental y todo esto se llevará a cabo a nivel. ADN, genes individuales. De manera similar, por ejemplo, puedes transferir trigo. gene resistencia a las heladas.

El método de modificación genética permite, al menos teóricamente, aislar genes individuales responsables de determinadas propiedades de los organismos vivos e injertarlos en organismos completamente diferentes, acortando así significativamente el tiempo necesario para crear una nueva especie. Es por eso que muchos criadores y científicos de todo el mundo utilizan esta tecnología al desarrollar nuevas variedades. En la actualidad ya se han desarrollado algunas variedades comerciales de cultivos agrícolas que son resistentes a pesticidas (herbicidas), plagas de insectos y enfermedades. Además se han obtenido variedades con sabor mejorado y resistencia a la sequía y las heladas.

BIBLIOTECA CIENTÍFICA - RESÚMENES - Modificación genética

Modificación genética

Genetistas y criadores discuten los problemas más complejos del mejoramiento vegetal y animal, el uso de tecnologías genéticas en medicina y la seguridad de los productos genéticamente modificados.

1. Ingeniería genética

La ingeniería genética es una rama de la genética molecular asociada con la creación selectiva de nuevas combinaciones de material genético. La base de la ingeniería genética aplicada es la teoría de los genes. El material genético creado es capaz de multiplicarse en la célula huésped y sintetizar los productos metabólicos finales.

La ingeniería genética se originó en 1972 en la Universidad de Stanford en Estados Unidos. Luego, el laboratorio de P. Berg obtuvo el primer ADN recombinante (híbrido) o (recDNA). Combinó fragmentos de ADN del fago lambda, Escherichia coli y el virus simio SV40.

Estructura del ADN recombinante. El ADN híbrido tiene forma de anillo. Contiene un gen (o genes) y un vector. Un vector es un fragmento de ADN que asegura la reproducción del ADN híbrido y la síntesis de los productos finales del sistema genético: las proteínas. La mayoría de los vectores se derivan de fagos lambda, plásmidos, virus SV40, poliomas, levaduras y otras bacterias.

La síntesis de proteínas ocurre en la célula huésped. La célula huésped más utilizada es Escherichia coli, pero también se utilizan otras bacterias, levaduras y células animales o vegetales. El sistema huésped-vector no puede ser arbitrario: el vector se adapta a la célula huésped. La elección del vector depende de la especificidad de la especie y de los objetivos del estudio.

Dos enzimas son clave para la construcción del ADN híbrido. La primera, la enzima de restricción, corta la molécula de ADN en fragmentos en lugares estrictamente definidos. Y el segundo, las ADN ligasas, unen fragmentos de ADN en un solo todo. Sólo después del aislamiento de tales enzimas la creación de estructuras genéticas artificiales se convirtió en una tarea técnicamente viable.

Etapas de la síntesis de genes.. Los genes que se van a clonar se pueden obtener en fragmentos mediante digestión mecánica o con enzimas de restricción del ADN total. Pero los genes estructurales, por regla general, deben sintetizarse química y biológicamente u obtenerse en forma de copias de ADN del ARN mensajero correspondiente al gen seleccionado. Los genes estructurales contienen sólo el registro codificado del producto final (proteína, ARN) y carecen por completo de regiones reguladoras. Y, por lo tanto, estos genes no pueden funcionar en la célula huésped.

Cuando se obtiene ADNc, lo más frecuente es que se formen varias estructuras, de las cuales sólo es necesaria una. Por tanto, un paso obligatorio es la selección y clonación molecular del ADNc introducido mediante transformación en la célula huésped.

Hay 3 formas de selección de ADN rec: genética, inmunoquímica e hibridación con ADN y ARN marcados.

Como resultado del desarrollo intensivo de los métodos de ingeniería genética, se han obtenido clones de muchos genes: ribosomal, transporte y ARN 5S, histonas, ratón, conejo, globina humana, colágeno, ovoalbúmina, insulina humana y otras hormonas peptídicas, interferón humano, etc. Esto hizo posible crear cepas de bacterias que producen muchas sustancias biológicamente activas utilizadas en la medicina, la agricultura y la industria microbiológica.

A partir de la ingeniería genética surgió una rama de la industria farmacéutica, denominada “industria del ADN”. Esta es una de las ramas modernas de la biotecnología.

No hay duda de que la búsqueda de genetistas promete a una persona el alivio de muchas dolencias. La ingeniería genética ya está empezando a utilizarse activamente en oncología, creando medicamentos dirigidos específicamente contra un tumor específico. Los científicos han podido identificar genes que predisponen al desarrollo de diabetes, lo que abre nuevas perspectivas en el tratamiento de esta grave enfermedad. La insulina humana (humulina), obtenida mediante ADNc, está aprobada para uso terapéutico. Además, a partir de numerosos mutantes de genes individuales obtenidos durante su estudio, se han creado sistemas de pruebas altamente eficaces para identificar la actividad genética de factores ambientales, incluida la identificación de compuestos cancerígenos.

En poco tiempo, la ingeniería genética tuvo un gran impacto en el desarrollo de métodos genéticos moleculares y permitió avanzar significativamente hacia la comprensión de la estructura y el funcionamiento del aparato genético. La ingeniería genética es muy prometedora en el tratamiento de enfermedades hereditarias, de las cuales hasta la fecha se han registrado unas 2.000. La ingeniería genética está diseñada para ayudar a corregir los errores de la naturaleza.

Por otro lado, las tecnologías genéticas han dado lugar a problemas completamente nuevos relacionados con la posibilidad de clonar seres vivos, incluidos los humanos. La comunidad científica mundial reconoce que clonar un individuo humano idéntico es técnicamente posible. Pero la cuestión de si la humanidad necesita tales intentos sigue abierta. Se ha demostrado que en el 99 por ciento de los casos existe riesgo de malformaciones congénitas, lo que significa que tales experimentos en humanos son inaceptables.

Sin embargo, las nuevas tecnologías genéticas basadas en la transgénesis y la clonación desempeñan un papel vital en la creación de variedades de plantas y razas de animales altamente productivas. Al mismo tiempo, pasan a primer plano los problemas tanto de seguridad genética como moral y legal.

En Rusia, toda la investigación sobre clonación se lleva a cabo únicamente en animales. En todo el mundo, incluida Rusia, se están produciendo intensos debates en torno a otro producto de la ciencia moderna: los alimentos genéticamente modificados.

2. ¿Es segura la modificación genética?

Los creadores de productos genéticamente modificados afirman que son completamente seguros. Los partidarios de su uso generalizado confían en que muchos años de investigación han demostrado la inocuidad de estos productos. Los opositores están convencidos de lo contrario.

Aún no se ha demostrado que estos productos sean seguros para los humanos. Se prohíbe el uso de muchos tipos de productos genéticamente modificados en las etapas finales del experimento como alérgenos fuertes.

¿Tienen razón los escépticos que afirman que los alimentos transgénicos son peligrosos? ¿O tal vez se conviertan en nuestro alimento en el siglo XXI?

Hace unos 30 años se llevaron a cabo los primeros experimentos de modificación genética de plantas. Por ejemplo, puedes tomar un gen de un animal o planta e insertarlo en otro animal o planta. De esta forma, por ejemplo, se pueden conseguir patatas resistentes a los pesticidas.

Los alimentos genéticamente modificados no sólo se crean, sino que también se consumen activamente.

En la cría tradicional, el cruce se produce dentro de una especie. Incluso el tomate ha sido mejorado mediante la cría selectiva. Pero, durante la selección, se produce un intercambio entre individuos de la misma especie. Y la ingeniería genética permite crear ADN nuevo y manipularlo. Por ejemplo, si el gen de la luciérnaga se inserta en el ADN del tabaco, la flor del tabaco comienza a brillar si necesita riego. ¡Esto no se puede lograr mediante métodos de selección!

Los manifestantes prestan mayor atención a los procesos negativos de esta técnica. ¡Pero nadie discute que los productos genéticamente modificados necesiten ser probados!

Los defensores de la industria biotecnológica argumentan que todos los procesos que involucran productos genéticamente modificados están estrictamente controlados.

Se realiza un análisis de plantas ordinarias y transgénicas. Los científicos deben demostrar a los inspectores que los productos alimenticios no difieren en calidad.

Las pruebas del producto pasan por las siguientes etapas:

1. Comparación de la estructura y composición química de plantas ordinarias y transgénicas.

2. Se requiere evidencia de que el consumo de un producto nuevo no daña la salud humana.

La soja transgénica (resistente a herbicidas) se ha incluido entre los alimentos que comemos en los últimos años.

¿Es tóxica la nueva proteína? La proteína fue sometida a pruebas de toxicidad durante varios años. Los ratones fueron alimentados con dosis 1.000 veces superiores a las dosis consumidas por los humanos. Los científicos afirman que no se ha identificado nada dañino para el cuerpo humano.

¿Cómo se digieren las nuevas proteínas? Las proteínas creadas artificialmente se sumergen en una solución que tiene un medio similar en composición a los intestinos. Cuanto más rápido se digiera el producto, mejor.

Los experimentos han demostrado que la nueva proteína no es un alérgeno. Hay otras formas de probar la proteína que se ha creado. Si no pasa la prueba, se destruye. Sin embargo, ¡la proteína de soja transgénica pasó la prueba con éxito! Se realizaron 1.800 pruebas que demostraron que la soja no tenía ningún problema.

El sistema de prueba está funcionando. Sólo hay que seguir la metodología, dicen los científicos.

Pero los escépticos creen que la ciencia todavía sabe muy poco como para decir que “todo está bajo control”. Los organismos vivos son tan complejos que es casi imposible predecir su comportamiento.

Sin embargo, los métodos de reproducción tradicionales no siempre son seguros. Por el contrario, en ingeniería genética se conocen con precisión las vías para introducir un gen. Una vez más, los escépticos confían en que la ingeniería genética utilizando nuevos métodos corre el riesgo de causar daños irreparables a la naturaleza. Sus oponentes dicen que la selección también es peligrosa, porque ¡No se trata de uno, sino de varios genes! ¡Y por tanto el resultado de la selección es aún más impredecible!

¡Lo peor es que hace unos 30 años experimentaron con genes sin entender lo que hacían!

La oposición a los alimentos genéticamente modificados es más fuerte en Europa que en cualquier otro lugar del mundo. Recientemente, la introducción de productos transgénicos ha sido muy difícil: se introdujeron alrededor de 2000 productos de este tipo en Inglaterra, ¡y ahora quedan menos de 100!

3. Ejemplos de modificación genética

Organizaciones públicas en Europa piden la destrucción de plantas transgénicas. Se producen plantas extrañas implantándoles genes animales. Los ambientalistas están en contra de estas tecnologías, el público es arrogante y desprecia los productos genéticamente modificados.

3.1 Ampliación de la mazorca de maíz

México tiene suelos pobres y, por lo tanto, rendimientos de maíz muy pobres. A los científicos se les ha encomendado la tarea de aumentar el tamaño de una mazorca de maíz. Como resultado de la investigación, se implantó en el maíz un gen que neutraliza las sales de aluminio y disuelve los fosfatos, esto permitió que la planta se desarrollara plenamente en los suelos propuestos.

La cosecha prometió ser 2 veces mayor, pero el gobierno, bajo presión de las organizaciones ambientalistas, prohibió esta investigación. Los ecologistas ignoran los resultados del experimento. Quienes se oponen a la ingeniería genética creen que estos experimentos son perjudiciales para el medio ambiente, peligrosos para la salud y, en última instancia, conducen a un desastre medioambiental. Después de todo, ¡nadie puede garantizar que estos métodos no provoquen la aparición de nuevos insectos y malas hierbas!

3.2 Protección del algodón

Universidad de Arizona. Los científicos están trabajando para aumentar el rendimiento del algodón. La planta sufre una infestación de boj rosado. Si la población de plagas es grande, ¡los rendimientos del algodón caen en picado!

Es necesario introducir un gen en la planta del algodón que matará al gusano cogollero. Durante los últimos 40 años, las plantas han sido rociadas con productos químicos para matar insectos. Tanto las personas como los animales sufrieron. Intentaron implantar un gen bacteriano en el algodón. En las hojas de la planta ha aparecido una proteína que es venenosa para el gusano. ¡Por lo tanto, no es necesario proteger la planta con productos químicos!

Como resultado, se obtuvieron cientos de hectáreas de plantas venenosas, que a su vez se protegen de los insectos dañinos. Nuevamente, pasará el tiempo y las plagas se acostumbrarán y desarrollarán inmunidad.

Pero no se trata sólo de insectos: ¡las plagas son motivo de preocupación! Los ecologistas temen que aparezcan malas hierbas especialmente resistentes, lo que significa que no habrá escapatoria para las malas hierbas resistentes a los productos químicos. Después de todo, las abejas pueden esparcir polen a lo largo de varios kilómetros y estas plantas llenarán toda el área. Sin embargo, hay pruebas de que a una distancia de 15 m ya no se produce la polinización. Pero incluso si el polen de una planta modificada recorre esa distancia, debe cruzarse con su especie. La supersupervivencia no es tan fácil de mantener...

3.3 Arroz con vitamina “A”

Asia. 100 millones de niños no reciben vitamina A, necesaria para una visión adecuada. El caso es que el principal alimento de los sectores más pobres de la población es el arroz. ¡Los niños se están quedando ciegos por falta de vitamina A!

La noble tarea es cultivar arroz inmediatamente con vitamina “A” y sembrar con él los campos en los países atrasados. ¿Cómo es esto posible? Narciso es una planta venenosa. ¡Es necesario tomarle 2 genes e introducirlo en el arroz, que en este caso contendrá vitamina “A”!

4. Los horrores de la modificación genética

¡Gen del hígado humano agregado al arroz! Los científicos han comenzado a agregar genes humanos al arroz en un intento de llevar los alimentos genéticamente modificados al siguiente nivel.

Los investigadores han introducido en el arroz un gen derivado del hígado humano que produce una enzima que ayuda a descomponer las sustancias químicas nocivas en el cuerpo humano. Esperan que la enzima CYP2B6 haga lo mismo con los herbicidas y contaminantes cuando se mezcla con arroz.

Pero los opositores a los alimentos genéticamente modificados dicen que el uso de genes humanos desanimará a los consumidores que están disgustados por la idea del canibalismo y de los científicos que asumen las funciones de Dios. Sue Mayer, de la organización británica GeneWatch, dice: "No creo que nadie quiera comprar este arroz". "La gente ya ha expresado su disgusto por el uso de genes humanos y su inquietud por sentir que la industria biotecnológica no los escucha. Esto debilitará aún más su confianza".

Normalmente, cuando se modifican genéticamente cultivos, se utilizan genes obtenidos de bacterias. Son resistentes a un solo tipo de herbicida, lo que significa que los agricultores pueden tratar sus campos con tanta frecuencia como quieran para controlar las plagas, pero sólo con un tipo de producto químico. El objetivo de añadir un gen humano al arroz es crear una planta que sea resistente a varios tipos de herbicidas.

Investigadores del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de Tsukuba, Japón, han descubierto que un nuevo tipo de arroz puede ser resistente a 14 tipos diferentes de herbicidas. El profesor Richard Meylan, que realizó una investigación similar en el Instituto Purdue de Indiana, afirma que este tipo de arroz se puede cultivar en suelos saturados de contaminación industrial. Utilizó genes de conejo en su investigación, pero dice que no ve ninguna razón por la que no se deban utilizar genes humanos. Dice que hablar de "comida Frankenstein" es una tontería y añade: "No creo que las consideraciones éticas tengan nada que ver con el uso de genes humanos en ingeniería genética para cultivar alimentos".

La producción de arroz está cayendo en todo el mundo y hay una carrera para encontrar formas de aumentar los rendimientos del arroz, así como nuevas variedades de arroz que sean resistentes a los virus, bajos en alérgenos y bajos en proteínas.

Sin embargo, el Instituto de Ciencias de la sociedad de los que se oponen a la modificación genética afirma que la enzima CYP2B6 puede afectar a los seres humanos y provocar la creación de nuevos virus o tipos de cáncer.

Añaden: “Los defensores de la modificación genética y los principales países productores de arroz están investigando y promoviendo el arroz genéticamente modificado sin tener en cuenta su seguridad ni sus perspectivas a largo plazo”.

Conclusión

Los escépticos no están seguros de que las tecnologías genéticas resuelvan los problemas sociales. Los sueños de una distribución equitativa de los alimentos en todo el mundo son utópicos.

La oposición a los alimentos genéticamente modificados es más fuerte en Europa que en cualquier otro lugar del mundo. Los creadores de productos genéticamente modificados afirman que son completamente seguros. A su vez, quienes se oponen a la modificación genética la consideran una “caja de Pandora” con consecuencias impredecibles.

Es obvio que en las próximas décadas la genética seguirá presentando a la humanidad muchas sorpresas, dará lugar a muchas sensaciones, imaginarias y reales, y en torno a ella se desatarán controversias e incluso escándalos. La sociedad escucha fácilmente a aquellas personas que temen todo lo nuevo, ¡pero el peligro de los teléfonos móviles no es menor!

Lo principal es que todo este alboroto no interfiere demasiado con el trabajo serio de los científicos en una de las áreas científicas más interesantes y prometedoras.

Diccionario terminológico

Ingeniería genética- la práctica de cambiar intencionalmente los programas genéticos de las células germinales para impartir nuevas propiedades a las formas originales de los organismos o crear formas de organismos fundamentalmente nuevas. El principal método de la ingeniería genética consiste en extraer un gen o grupo de genes de las células de un organismo, combinarlos con determinadas moléculas de ácido nucleico e introducir las moléculas híbridas resultantes en las células de otro organismo.

protección biológica- en ingeniería genética - la creación y uso de una combinación de material biológico que sea seguro para los humanos y los objetos ambientales, cuyas propiedades excluyen la supervivencia no deseada de organismos genéticamente modificados en el medio ambiente y/o la transferencia de información genética a ellos.

Biotecnología- en un sentido amplio - una disciplina científica y un campo de práctica que linda con la biología y la tecnología y que estudia formas y métodos para cambiar el entorno natural que rodea a los humanos de acuerdo con sus necesidades.

Biotecnología- en sentido estricto - un conjunto de métodos y técnicas para obtener productos y fenómenos útiles para el ser humano utilizando agentes biológicos. La biotecnología incluye la ingeniería genética, celular y ambiental.

Liberación de organismos genéticamente modificados al medio ambiente.- acción o inacción que tuvo como resultado la introducción de organismos genéticamente modificados en el medio ambiente.

Actividades de ingeniería genética.- actividades realizadas utilizando métodos de ingeniería genética y organismos genéticamente modificados.

Organismo genéticamente modificado- un organismo o varios organismos, cualquier formación no celular, unicelular o multicelular: - capaz de reproducir o transmitir material genético hereditario; - diferente de los organismos naturales; - obtenido mediante métodos de ingeniería genética; y - que contengan material modificado genéticamente.

Diagnóstico genético- en ingeniería genética: un conjunto de métodos para identificar cambios en la estructura del genoma.

Sistema cerrado- en ingeniería genética- un sistema de actividades de ingeniería genética en el que se introducen modificaciones genéticas en un organismo u organismos genéticamente modificados, se procesan, cultivan, almacenan, utilizan, transportan, destruyen o entierran en condiciones de existencia de barreras físicas, químicas y biológicas o combinaciones de las mismas, prevenir el contacto de organismos genéticamente modificados con la población y el medio ambiente.

Sistema abierto- en ingeniería genética- un sistema para llevar a cabo actividades de ingeniería genética, que implica el contacto de organismos genéticamente modificados con la población y el medio ambiente durante su liberación intencional al medio ambiente, su uso con fines médicos, durante la exportación e importación y durante la transferencia de tecnología.

Organismos transgénicos- animales, plantas, microorganismos, virus cuyo programa genético haya sido modificado mediante métodos de ingeniería genética.

Protección física- en ingeniería genética- creación y uso de medios y técnicas técnicas especiales que impidan la liberación de organismos genéticamente modificados al medio ambiente y/o la transferencia de información genética a ellos.

Literatura

1. Maniatis T., Métodos de ingeniería genética, M., 1984;

2. Ingeniería genética Fuente #"#">#"#">Rubricon

Organismo genéticamente modificado: un organismo o varios organismos, cualquier formación no celular, unicelular o multicelular: - capaz de reproducir o transmitir material genético hereditario; - diferente de los organismos naturales; - obtenido mediante métodos de ingeniería genética; y - que contengan material modificado genéticamente.

Los fagos son lo mismo que los bacteriófagos. ...fago (del griego Phagos - devorador) es parte de palabras complejas que corresponden en significado a las palabras "comer", "absorber" (por ejemplo, bacteriófago).

La biotecnología es un conjunto de métodos y técnicas para la obtención de productos y fenómenos útiles para el ser humano utilizando agentes biológicos. La biotecnología incluye la ingeniería genética, celular y ambiental.

La genética ha desarrollado soja que previene la caída del cabello. En Japón se ha desarrollado una variedad de soja genéticamente modificada que estimula el crecimiento del cabello y previene su caída debido a la quimioterapia. Si se confirma la seguridad del nuevo producto, para salvarse de la calvicie bastará con comer estos frijoles periódicamente, afirmó el miércoles el jefe del grupo de investigación de la Universidad de Kioto, el profesor Massaki Yoshikawa. La propiedad milagrosa del cultivo de cereales se debe a un componente introducido genéticamente (novoquinina), que tiene un efecto antihipertensivo. Se deriva de la composición de aminoácidos de la clara de huevo. Según los científicos, este componente favorece el crecimiento del cabello al dilatar los vasos sanguíneos y normalizar la circulación sanguínea. La eficacia de los frijoles se confirmó en experimentos con ratones que fueron afeitados y luego alimentados con frijoles modificados a razón de una milésima de miligramo de sustancia antihipertensiva por gramo de peso corporal. Se informó que la restauración del cabello se aceleró y, después de aumentar la dosis, los ratones dejaron de perder cabello, incluso como resultado de la quimioterapia. Los expertos dicen que sus frijoles también se pueden utilizar como medicamento habitual para la presión arterial alta. 13 de abril de 2005

En el universo del juego de ordenador estratégico StarCraft, la raza extraterrestre zerg destaca por haber aprendido a asimilar el material genético de otros organismos y transformar sus propios genes, cambiando y adaptándose a nuevas condiciones. Esta idea, a primera vista fantástica, está mucho más cerca de las capacidades reales de los organismos vivos de lo que parece.

Hoy sabemos mucho sobre el ADN: más de dos millones de publicaciones científicas están dedicadas a esta molécula de doble cadena. Una molécula de ADN puede considerarse como un texto escrito utilizando un alfabeto de cuatro letras (nucleótidos). El conjunto de todos los nucleótidos que forman los cromosomas de cualquier organismo se llama genoma. El genoma humano contiene aproximadamente tres mil millones de “letras”.

Las secciones individuales del genoma son genes aislados, elementos funcionales que suelen ser responsables de la síntesis de proteínas específicas. Los seres humanos tenemos alrededor de 20.000 genes que codifican proteínas. Las proteínas, como las moléculas de ADN, son polímeros, pero no están formadas por nucleótidos, sino por aminoácidos. El “alfabeto” de aminoácidos que forman las proteínas consta de 20 moléculas. Conociendo la secuencia de nucleótidos de un gen, es posible determinar con precisión la secuencia de aminoácidos de la proteína que codifica. El hecho es que todos los organismos utilizan el mismo código genético bien estudiado (con ligeras variaciones): las reglas para hacer coincidir codones (triples de nucleótidos) con ciertos aminoácidos. Esta versatilidad permite que los genes de un organismo funcionen en otro organismo y aún así produzcan la misma proteína.

Ingeniería Natural

Uno de los principales métodos de ingeniería genética de plantas utiliza agrobacterias y el mecanismo que desarrollaron para modificar los genomas de las plantas (ver PM No. 10 "2005). Los genes de las agrobacterias que viven en el suelo codifican proteínas especiales que pueden "arrastrar" un determinado ADN. molécula en una célula vegetal e integrarla en el genoma de la planta y así obligar a la planta a producir los nutrientes que necesitan las bacterias. Los científicos tomaron prestada esta idea y le encontraron una aplicación, reemplazando los genes que necesitan las bacterias con aquellos que codifican las proteínas necesarias. agricultura, por ejemplo, las toxinas Bt, que son producidas por bacterias del suelo. bacilo turingiensico, absolutamente seguro para los mamíferos y venenoso para algunos insectos, o proteínas que dan a la planta resistencia a un herbicida específico.

El intercambio de genes por bacterias, incluso las que no están relacionadas, es un fenómeno muy común. Es por esto que los microbios resistentes a la penicilina aparecieron apenas unos años después del inicio de su uso masivo, y hoy el problema de la resistencia a los antibióticos se ha convertido en uno de los más alarmantes en medicina.

De virus a organismos

La “ingeniería genética” natural involucra no sólo bacterias, sino también virus. Los genomas de muchos organismos, incluidos los humanos, contienen transposones, antiguos virus que se han integrado durante mucho tiempo en el ADN del huésped y, por regla general, sin dañar al huésped, pueden "saltar" de un lugar del genoma a otro.

Los retrovirus (como el VIH) pueden insertar su material genético directamente en el genoma de las células eucariotas (por ejemplo, las células humanas). Los adenovirus no integran su información genética en los genomas de animales y plantas: sus genes pueden activarse y funcionar sin ella. Estos y otros virus se utilizan activamente en terapia génica para tratar una amplia gama de enfermedades hereditarias.

Por tanto, la ingeniería genética natural se utiliza mucho en la naturaleza y juega un papel muy importante en la adaptación de los organismos al medio ambiente. Más importante aún, todos los organismos vivos están constantemente sujetos a cambios genéticos mediante mutaciones aleatorias. De esto se desprende una conclusión importante: de hecho, cada organismo (excepto los clones) es único y está genéticamente modificado en comparación con sus antepasados. Tiene nuevas mutaciones y nuevas combinaciones de variantes genéticas preexistentes: en el genoma de cualquier niño se encuentran docenas de variantes genéticas que ninguno de los padres tuvo. Además de la aparición de nuevas mutaciones, durante la reproducción sexual en cada generación surge una nueva combinación de variantes genéticas ya existentes en los padres.

Probado en experimentos

Hoy en día, se debate activamente la seguridad de los productos alimenticios que contienen organismos genéticamente modificados (OGM). Para los productos de la ingeniería genética realizada por humanos, el término "organismos genéticamente modernizados" es mucho más adecuado, ya que la ingeniería genética permite acelerar los procesos de cambios genéticos que ocurren de forma independiente en la naturaleza y dirigirlos en la dirección deseada por los humanos. . Sin embargo, no existen diferencias significativas entre los mecanismos de modernización genética y los procesos naturales de modificación genética, por lo que se puede suponer razonablemente que la producción de alimentos transgénicos no plantea riesgos adicionales.

Sin embargo, como cualquier hipótesis científica, la seguridad de los OGM necesitaba una verificación experimental. Contrariamente a lo que afirman numerosas personas que se oponen a los OGM, este tema se ha estudiado con mucha atención durante décadas. Este año en la revista. Revisiones críticas en biotecnología. Se publicó una revisión de casi 1.800 artículos científicos que examinan la seguridad de los OGM durante los últimos diez años. Sólo tres estudios despertaron sospechas sobre el impacto negativo de tres variedades transgénicas específicas, pero estas sospechas no estaban justificadas, en dos casos más se estableció la alergenicidad potencial de las variedades transgénicas; El único caso confirmado involucró un gen de nuez de Brasil insertado en una variedad de soja transgénica. Como es habitual en tales casos, probar la reacción del suero sanguíneo de personas alérgicas a la proteína de una nueva variedad genéticamente modificada demostró la existencia de un peligro, y los desarrolladores se negaron a promocionar la variedad en el mercado.

Además, cabe mencionar por separado la revisión de 2012 publicada en la revista Toxicología alimentaria y química, que incluyó 12 estudios sobre la seguridad del consumo de OGM en los alimentos en varias (de dos a cinco) generaciones de animales y otros 12 estudios en animales sobre el consumo a largo plazo (de tres meses a dos años) de OGM en los alimentos. Los autores de la revisión concluyeron que los OGM no tienen efectos negativos (en comparación con sus análogos no modernizados).

Revelaciones escandalosas

Surgen curiosidades en torno a algunos trabajos que supuestamente muestran el daño de ciertas variedades de plantas transgénicas. Un ejemplo típico que a quienes se oponen a los OGM les encanta citar es la sensacional publicación del investigador francés Séralini en la revista Toxicología alimentaria y química, quien afirmó que el maíz transgénico causaba cáncer y aumentaba la mortalidad en ratas. En la comunidad científica, el trabajo de Seralini provocó acaloradas discusiones, pero no porque el investigador obtuviera y publicara datos únicos. La razón fue que, desde un punto de vista científico, el trabajo se llevó a cabo con extrema negligencia y contenía errores graves que se notaban a primera vista.

Sin embargo, las fotografías de Séralini de ratas con grandes tumores causaron una gran impresión en el público. A pesar de que su artículo no resistió críticas objetivas y fue retirado de la revista, sigue siendo citado por opositores a los OGM, que claramente no están interesados ​​​​en el lado científico del problema, y ​​todavía se muestran fotografías de ratas enfermas en pantallas.

El nivel científico del debate sobre los peligros potenciales de los OGM en los medios de comunicación y en la sociedad en su conjunto es sorprendentemente ingenuo. En los estantes de las tiendas puedes encontrar almidón, sal e incluso agua "sin OGM". Los OGM se confunden constantemente con conservantes, pesticidas, fertilizantes sintéticos y aditivos alimentarios, con los que la ingeniería genética no tiene relación directa. Este tipo de debates se alejan de los problemas reales de inocuidad de los alimentos y los llevan al ámbito de la especulación y la sustitución de conceptos.

Peligros: reales y no

Sin embargo, ni este artículo ni otros trabajos científicos intentan demostrar que los OGM sean “absolutamente seguros”. De hecho, ningún producto alimenticio es absolutamente seguro, porque Paracelso dijo la famosa frase: “Todo es veneno y nada es venenoso; Una sola dosis hace que el veneno sea invisible”. Incluso las patatas comunes pueden provocar alergias y las verdes contienen alcaloides tóxicos: las solaninas.

¿Puede cambiar de alguna manera el funcionamiento de genes vegetales existentes como resultado de la inserción de un nuevo gen? Sí, puede, pero ningún organismo es inmune a los cambios en el funcionamiento de los genes. ¿Podría la ingeniería genética dar como resultado una nueva variedad vegetal que se extenderá más allá de las tierras agrícolas y afectará de alguna manera el ecosistema? En teoría, esto es posible, pero también ocurre en todas partes de la naturaleza: aparecen nuevas especies, los ecosistemas cambian, algunas especies mueren, otras ocupan su lugar. Sin embargo, no hay motivos para creer que la ingeniería genética plantee riesgos adicionales para el medio ambiente o la salud humana o animal. Pero estos riesgos son constantemente pregonados en los medios de comunicación. ¿Por qué?

El mercado de los OGM está en gran medida monopolizado. Entre los gigantes, Monsanto ocupa el primer lugar. Por supuesto, los grandes productores de semillas y tecnologías transgénicas están interesados ​​en obtener ganancias, tienen sus propios intereses y su propio lobby. Pero no ganan dinero de la nada, sino ofreciendo a la humanidad tecnologías agrícolas avanzadas, por las que los productores votan de la forma más convincente: en dólares, pesos, yuanes, etc.

Los principales productores y proveedores de productos “orgánicos” cultivados con tecnologías obsoletas y, por tanto, más caras (pero no de mayor calidad) tampoco son los pequeños agricultores, sino las grandes empresas con una facturación multimillonaria. Sólo en Estados Unidos, el mercado de productos orgánicos ascendió a 31 mil millones de dólares en 2012. Se trata de un negocio serio y, dado que los productos orgánicos no tienen ninguna ventaja sobre los OGM, pero son más caros de producir, no pueden competir con las variedades transgénicas que utilizan métodos de mercado. Por eso, a través de los medios de comunicación, tenemos que inculcar en los consumidores crédulos un miedo infundado a los míticos “genes de escorpio”, lo que crea una demanda de “productos orgánicos” caros y de baja tecnología. Además, los opositores a los OGM, que describen los terribles peligros de las variedades genéticamente modificadas que producen proteínas B. thuringiensis, normalmente olvidan mencionar que las preparaciones basadas en dichos cultivos o proteínas aisladas de ellos están permitidas (y ampliamente utilizadas) en la “agricultura orgánica”. Además del estiércol natural, que puede ser una fuente de muchas bacterias patógenas y otras sustancias desagradables naturales.

Un poco de politica

Hoy en día, la ingeniería genética es una de las tecnologías más estudiadas desde el punto de vista de la seguridad. Permite crear productos alimenticios de mayor calidad, reducir la cantidad de pesticidas utilizados en los campos y proteger el medio ambiente (sí, proteger: en los campos sembrados con variedades Bt viven más insectos y pájaros que en los “normales”, que deben ser limpiados periódicamente). tratados con insecticidas).

Pero hay otra razón para la “lucha” contra los OGM: puramente política. Los países que están muy atrasados ​​en el campo de la biotecnología están tratando de encontrar una razón para evitar que productos más baratos de otros países entren en su mercado. Sin embargo, tal protección de los productores nacionales frente a los productos extranjeros sólo tiene sentido si ayuda a ganar tiempo para desarrollar sus propias tecnologías hasta un estado competitivo. Si no se hace esto, existe un grave riesgo de quedar rezagado respecto del nivel científico y tecnológico mundial. Para siempre.

El polimerismo es la interacción de múltiples genes no alélicos que influyen unidireccionalmente en el desarrollo de un mismo rasgo; El grado de manifestación de un rasgo depende de la cantidad de genes. Los genes poliméricos se designan con las mismas letras y los alelos del mismo locus tienen el mismo subíndice.

La interacción polimérica de genes no alélicos puede ser acumulativa y no acumulativa. Con la polimerización acumulativa (acumulativa), el grado de manifestación de un rasgo depende de la acción total de varios genes. Cuanto más dominantes sean los alelos del gen, más pronunciado será un rasgo particular. La división en F2 según el fenotipo durante el cruce dihíbrido se produce en la proporción 1: 4: 6: 4: 1, y en general corresponde al tercero, quinto (con cruce dihíbrido), séptimo (con cruce trihíbrido), etc. rectas en el triángulo de Pascal.

Con la polimerización no acumulativa, el rasgo se manifiesta en la presencia de al menos uno de los alelos dominantes de los genes del polímero. El número de alelos dominantes no afecta el grado de expresión del rasgo. La segregación en F2 según fenotipo durante el cruce dihíbrido es de 15:1.

Un ejemplo de polimerización es la herencia del color de la piel en los humanos, que depende (en una primera aproximación) de cuatro genes con un efecto acumulativo.

Gen modificador

Un gen que no tiene su propia expresión en el fenotipo, pero que tiene un efecto potenciador o debilitador sobre la expresión de otros genes (respectivamente, un gen intensificador y gen inhibidor ); a veces, el concepto de "gen modificador" se entiende de manera más amplia: cualquier gen que tenga algún efecto sobre el grado de expresión de otro gen (no alélico), luego un gen modificador que afecta el fenotipo solo en presencia del gen principal ( a través de él) se llama gen específico - modificador.

20. Teoría de los cromosomas y la historia de su creación.

21. Mecanismos de herencia sexual. La influencia de factores ambientales internos y externos en el desarrollo de las características de género.

22. Herencia de rasgos ligados al sexo.

Todos los organismos bisexuales tienen dos tipos de cromosomas. El primer tipo son los autosomas (cromosomas no sexuales). Son iguales en organismos femeninos y masculinos. El segundo tipo son los cromosomas sexuales, según los cuales existen diferencias entre organismos según el sexo: las hembras tienen 2 cromosomas XX idénticos, los machos tienen XY. Este tipo de sexo se llama homogamético. Característica de mamíferos, peces, insectos. El segundo tipo de sexo es heterogamético, hembras XY, machos XX. Los cromosomas sexuales varían en tamaño. En la mayoría de los organismos, el cromosoma X contiene muchos genes, mientras que el cromosoma Y contiene genes únicos. Sólo en los peces el cromosoma Y es relativamente más rico en genes. Si los genes están localizados en el cromosoma X y el cromosoma Y es genéticamente interno, entonces este tipo de herencia de rasgos se denomina herencia ligada al sexo. Si los genes están presentes en un solo cromosoma y el segundo es genéticamente interno, entonces estos organismos se denominan genicigotos.

23. Herencia encadenada y traspaso

Dado que la mayoría de los organismos tienen muchos (varios miles) genes y un número limitado de cromosomas, varios genes se encuentran simultáneamente en un cromosoma. Los genes que forman parte de un cromosoma se denominan ligados y forman un grupo de enlace. Se heredan como un todo, ya que esto viene determinado por el comportamiento del cromosoma en la meiosis. En este caso, la segregación según características vinculadas no obedece a la ley de herencia independiente. Si los genes se encuentran cerca unos de otros, siempre se conservan en sus combinaciones originales.

Por ejemplo, AB/ab x ab/ab -> 1 Ab/ab: 1 ab/ab.

Se trata del llamado acoplamiento completo, que rara vez se observa. Mucho más comunes son las situaciones en las que los genes se encuentran a cierta distancia unos de otros. En este caso de vinculación parcial, pueden separarse mediante un proceso llamado entrecruzamiento. Este es otro tipo de recombinación genética. El entrecruzamiento ocurre en la profase de la primera división meiótica en el momento de la conjugación cromosómica. En este momento, las cromátidas de los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de material hereditario, dando lugar a la aparición de nuevas combinaciones de genes.

Por ejemplo, AB/ab x ab/ab → AB/ab: ab/ab: Ab/ab: aB

El número de clases recombinantes (o cruzadas) es siempre menor que el de las no recombinantes, y la proporción de las dos clases dentro de cada grupo es siempre 1:1. El valor de cruce, calculado como el porcentaje de recombinantes respecto del número total de descendientes, es un indicador de la distancia entre genes y se utiliza para el mapeo cromosómico: la ubicación de los genes en el mapa cromosómico en un orden estrictamente definido y a distancias fijas. Estas distancias tienen la propiedad de aditividad, que es la siguiente. Si hay tres genes ordenados en el orden A-B-C, entonces AC = AB + BC. Esta aditividad indica claramente la linealidad de la disposición de los genes en los cromosomas.

Si se considera el cruce entre una gran cantidad de genes, surge una imagen mucho más compleja: los actos individuales de cruce interactúan entre sí. Esta influencia mutua de actos cruzados se llama interferencia.