Առաջին տրանսգեն բույսերը (միկրոօրգանիզմներից ներածված գեներով ծխախոտի բույսերը) ստացվել են 1983 թվականին: Տրանսգեն բույսերի (վիրուսային վարակի նկատմամբ կայուն ծխախոտի բույսեր) առաջին հաջող դաշտային փորձարկումներն իրականացվել են ԱՄՆ-ում արդեն 1986 թվականին:

Թունավորության, ալերգենության, մուտագենության և այլնի համար անհրաժեշտ բոլոր թեստերն անցնելուց հետո։ Առաջին տրանսգենային արտադրանքները առևտրային հասանելի դարձան Միացյալ Նահանգներում 1994 թվականին: Սրանք Calgen-ի հետաձգվող Flavr Savr լոլիկներն էին և Monsanto-ի թունաքիմիկատներին դիմացկուն սոյայի հատիկները: 1-2 տարվա ընթացքում բիոտեխնոլոգիական ֆիրմաները շուկա են հանում գենետիկորեն ձևափոխված բույսերի մի ամբողջ շարք՝ լոլիկ, եգիպտացորեն, կարտոֆիլ, ծխախոտ, սոյայի հատիկներ, ցուկկինի, բողկ, բամբակ։

Ներկայումս հարյուրավոր առևտրային ընկերություններ ամբողջ աշխարհում՝ ավելի քան հարյուր միլիարդ դոլար ընդհանուր կապիտալով, զբաղվում են գենետիկորեն ձևափոխված բույսերի արտադրությամբ և փորձարկումներով: 1999 թվականին տրանսգենային բույսերը տնկվեցին մոտ 40 միլիոն հեկտար ընդհանուր տարածքի վրա, որն ավելի մեծ է, քան Մեծ Բրիտանիայի նման երկրի չափերը: ԱՄՆ-ում գենետիկորեն ձևափոխված բույսերը (GM Crops) այժմ կազմում են եգիպտացորենի և սոյայի մշակաբույսերի մոտ 50%-ը և բամբակի մշակաբույսերի ավելի քան 30-40%-ը։ Սա խոսում է այն մասին, որ գենետիկորեն մշակված բույսերի կենսատեխնոլոգիան արդեն դարձել է սննդամթերքի և այլ օգտակար ապրանքների արտադրության կարևոր հատված՝ ներգրավելով զգալի մարդկային ռեսուրսներ և ֆինանսական հոսքեր։ Առաջիկա տարիներին սպասվում է մշակովի բույսերի տրանսգենային ձևերի զբաղեցրած տարածքների հետագա արագ աճ։

Գործնական օգտագործման համար հաստատված տրանսգենային բույսերի առաջին ալիքը պարունակում էր դիմադրողականության լրացուցիչ գեներ (հիվանդությունների, թունաքիմիկատների, վնասատուների, պահպանման ժամանակ փչանալու, սթրեսի նկատմամբ):

Բույսերի գենետիկական ինժեներիայի զարգացման ներկա փուլը կոչվում է «նյութափոխանակության ինժեներություն»: Այս դեպքում խնդիրը ոչ այնքան բույսի որոշ առկա որակների բարելավումն է, որքան ավանդական բուծման դեպքում, այլ սովորեցնել բույսին արտադրել բոլորովին նոր միացություններ, որոնք օգտագործվում են բժշկության, քիմիական արտադրության և այլ ոլորտներում: Այս միացությունները կարող են լինել, օրինակ, հատուկ ճարպաթթուներ, օգտակար սպիտակուցներ՝ էական ամինաթթուների բարձր պարունակությամբ, փոփոխված պոլիսախարիդներ, ուտելի պատվաստանյութեր, հակամարմիններ, ինտերֆերոններ և այլ «բժշկական» սպիտակուցներ, նոր պոլիմերներ, որոնք չեն աղտոտում շրջակա միջավայրը և այլն։ , շատ ավելի. Տրանսգենային բույսերի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս հիմնել նման նյութերի լայնածավալ և էժան արտադրություն և դրանով իսկ դրանք ավելի մատչելի դարձնել լայն սպառման համար։

Բույսերի պահպանման սպիտակուցների որակի բարելավում

Հիմնական աճեցված տեսակների պահեստային սպիտակուցները կոդավորված են սերտորեն կապված գեների ընտանիքի կողմից: Սերմերի պահպանման սպիտակուցների կուտակումը բարդ կենսասինթետիկ գործընթաց է: Գենետիկական ինժեներիայի առաջին փորձը՝ բարելավելու մի բույսի հատկությունները՝ մյուսից պահեստավորման սպիտակուցի գեն ներմուծելով, իրականացվել է Դ. Քեմփի և Թ. Հոլի կողմից 1983 թվականին ԱՄՆ-ում։ Լոբի ֆազոլինի գենը տեղափոխվել է արևածաղկի գենոմ՝ օգտագործելով Ti պլազմիդ: Այս փորձի արդյունքը միայն քիմերային բույս ​​էր, որը կոչվում է սանբին: Արևածաղկի բջիջներում հայտնաբերվել են իմունոլոգիապես կապված ֆազոլինի պոլիպեպտիդներ, որոնք հաստատել են տարբեր ընտանիքներին պատկանող բույսերի միջև գեների փոխանցման փաստը։

Հետագայում ֆազոլինի գենը տեղափոխվեց ծխախոտի բջիջներ. վերածնված բույսերում գենը արտահայտված էր բոլոր հյուսվածքներում, թեև փոքր քանակությամբ: Ֆազոլինի գենի ոչ սպեցիֆիկ արտահայտությունը, ինչպես արևածաղկի բջիջների մեջ դրա տեղափոխման դեպքում, շատ է տարբերվում այս գենի արտահայտումից հասուն լոբի կոթիլեդոններում, որտեղ ֆազոլինը կազմում է ընդհանուր սպիտակուցի 25-50%-ը: Այս փաստը ցույց է տալիս այս գենի այլ կարգավորիչ ազդանշանների պահպանման անհրաժեշտությունը քիմերային բույսեր կառուցելիս և բույսերի օնտոգենեզի ընթացքում գեների արտահայտման վերահսկման կարևորությունը:

Եգիպտացորենի պահեստավորման սպիտակուցը՝ զեյնը, կոդավորող գենը T-DNA-ին ինտեգրվելուց հետո փոխանցվել է արևածաղկի գենոմին հետևյալ կերպ. Ագրոբակտերիումի շտամները, որոնք պարունակում են Ti պլազմիդներ զեյնի գենով, օգտագործվել են արևածաղկի ցողուններում ուռուցքներ առաջացնելու համար: Ստացված ուռուցքներից մի քանիսը պարունակում էին եգիպտացորենի գեներից սինթեզված mRNA, ինչը հիմք է տալիս այս արդյունքները համարել որպես մոնոկոտի գենի երկկոտորակի արտագրման առաջին ապացույց: Այնուամենայնիվ, արևածաղկի հյուսվածքներում զեյնի սպիտակուցի առկայությունը չի հայտնաբերվել:

Գենետիկական ինժեներիայի ավելի իրատեսական նպատակը սպիտակուցների ամինաթթուների կազմի բարելավումն է: Ինչպես հայտնի է, հացահատիկային կուլտուրաների մեծ մասի պահեստային սպիտակուցում առկա է լիզինի, թրեոնինի, տրիպտոֆանի, իսկ հատիկաընդեղեններում՝ մեթիոնինի և ցիստեինի պակաս։ Այս սպիտակուցների մեջ անբավարար ամինաթթուների լրացուցիչ քանակի ներմուծումը կարող է վերացնել ամինաթթուների անհավասարակշռությունը: Օգտագործելով բուծման ավանդական մեթոդները, հնարավոր եղավ զգալիորեն մեծացնել լիզինի պարունակությունը հացահատիկի պահեստավորման սպիտակուցներում: Այս բոլոր դեպքերում պրոլամինների մի մասը (ձավարեղենի ալկոհոլային լուծվող պահեստային սպիտակուցներ) փոխարինվել է շատ լիզին պարունակող այլ սպիտակուցներով։ Սակայն նման բույսերում հացահատիկի չափը նվազել է, իսկ բերքատվությունը՝ նվազել։ Ըստ երևույթին, պրոլամիններն անհրաժեշտ են նորմալ հացահատիկի ձևավորման համար, և դրանց փոխարինումը այլ սպիտակուցներով բացասաբար է ազդում բերքատվության վրա։ Հաշվի առնելով այս հանգամանքը՝ հացահատիկի պահպանման սպիտակուցի որակը բարելավելու համար անհրաժեշտ է սպիտակուց, որը ոչ միայն լիզինի և թրեոնինի բարձր պարունակություն ունի, այլև հատիկի ձևավորման ընթացքում կարող է ամբողջությամբ փոխարինել պրոլամինների որոշակի հատվածը։

Բույսերը կարող են նաև կենդանական սպիտակուցներ արտադրել։ Այսպիսով, Arabidopsis thaliana և Brassica napus բույսերի գենոմում քիմերային գենի ներդրումը, որը բաղկացած է Arabidopsis պահեստային սպիտակուցի 25 գենից և նեյրոպեպտիդ էնկեֆալինի կոդավորման մասից, հանգեցրել է մինչև 200 նգ կշռող քիմերային սպիտակուցի սինթեզին։ 1 գ սերմի դիմաց: Երկու կառուցվածքային սպիտակուցային տիրույթները կապված էին տրիփսինի կողմից ճանաչված հաջորդականությամբ, ինչը հնարավորություն տվեց հետագայում հեշտությամբ մեկուսացնել մաքուր էնկեֆալինը:

Մեկ այլ փորձի ժամանակ տրանսգեն բույսերի հատումից հետո, որոնցից մեկում տեղադրվել է գամմա ենթամիավորի գենը, իսկ երկրորդում՝ իմունոգլոբուլինի կապպա ենթամիավորի գենը, հնարավոր է դարձել սերունդների մեջ երկու շղթաների էքսպրեսիա ստանալ։ Արդյունքում բույսը ձևավորեց հակամարմիններ, որոնք կազմում էին տերևի ընդհանուր սպիտակուցի մինչև 1,3%-ը։ Ցույց է տրվել նաև, որ ծխախոտի բույսերում կարող են հավաքվել լիովին ֆունկցիոնալ սեկրետորային մոնոկլոնալ իմունոգոլոբուլիններ: Սեկրետորային իմունոգոլոբուլինները սովորաբար արտազատվում են մարդկանց և կենդանիների բերանի խոռոչում և ստամոքսում և ծառայում են որպես աղիքային վարակների առաջին խոչընդոտ: Վերը նշված աշխատության մեջ մոնոկլոնալ հակամարմիններ են արտադրվել բույսերում, որոնք հատուկ են Streptococcus mutans-ին՝ ատամների կարիես առաջացնող բակտերիաներին: Ենթադրվում է, որ տրանսգեն բույսերի կողմից արտադրվող նման մոնոկլոնալ հակամարմինների հիման վրա հնարավոր կլինի ստեղծել իսկապես կարիեսի դեմ պայքարող ատամի մածուկ։ Ի թիվս այլ կենդանական սպիտակուցների, որոնք բժշկական հետաքրքրություն են ներկայացնում, ցուցադրվել է բույսերում մարդու β-ինտերֆերոնի արտադրությունը։

Մոտեցումներ են մշակվել նաև բույսերում բակտերիալ անտիգեններ ստանալու և որպես պատվաստանյութ օգտագործելու համար։ Ստացվել են խոլերային թույնի ոչ թունավոր ենթամիավորի օլիգոմերներ արտահայտող կարտոֆիլ։ Այս տրանսգենային բույսերը կարող են օգտագործվել խոլերայի դեմ էժան պատվաստանյութ արտադրելու համար:

Ճարպեր

Տարբեր տեսակի քիմիական նյութերի արտադրության համար ամենակարեւոր հումքը ճարպաթթուներն են՝ բուսական յուղի հիմնական բաղադրիչը: Իրենց կառուցվածքով դրանք ածխածնային շղթաներ են, որոնք ունեն տարբեր ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ՝ կախված իրենց երկարությունից և ածխածնային կապերի հագեցվածության աստիճանից։ 1995 թվականին փորձարարական փորձարկումներն ավարտվեցին և ԱՄՆ դաշնային իշխանություններից թույլտվություն ստացվեց բուսական յուղի փոփոխված բաղադրությամբ տրանսգենային ռեփասերի բույսերի աճեցման և առևտրային օգտագործման համար, այդ թվում՝ սովորական 16 և 18 անդամ ճարպաթթուների հետ միասին։ մինչև 45% 12 անդամ ճարպաթթու՝ լաուրատա։ Այս նյութը լայնորեն օգտագործվում է լվացքի փոշիների, շամպունների, կոսմետիկայի արտադրության համար։

Փորձարարական աշխատանքը ներառում էր Umbellularia califomica բույսից հատուկ թիոէսթերազի գենի կլոնավորում, որտեղ լաուրատի պարունակությունը սերմի ճարպում հասնում էր 70%-ի: Այս ֆերմենտի գենի կառուցվածքային մասը, սերմերի ձևավորման վաղ փուլին հատուկ սպիտակուցային գենի պրոմոտեր-վերջացնողի հսկողության ներքո, մտցվել է ռապսի և արաբիդոպսիսի գենոմի մեջ, ինչը հանգեցրել է լաուրատի պարունակության ավելացմանը: այս բույսերի յուղի մեջ:

Ճարպաթթուների բաղադրության փոփոխման հետ կապված այլ նախագծերը ներառում են աշխատանք՝ ուղղված բուսական յուղում չհագեցած ճարպաթթուների պարունակության ավելացմանը կամ նվազեցմանը: Հետաքրքիր են նավթային թթվի՝ օլեինաթթվի իզոմերի փորձարկումները, որտեղ կրկնակի կապը գտնվում է ածխածնի վեցերորդ անդամի հետևում։ Այս ճարպաթթուն համեմի յուղի մի մասն է և որոշում է դրա հալման ավելի բարձր կետը (33°C), մինչդեռ օլեինաթթվի առկայության դեպքում հալման կետը կազմում է ընդամենը 12°C։ Ենթադրվում է, որ նավթային թթվի սինթեզը որոշող գեները բուսական յուղ արտադրող բույսերի մեջ տեղափոխելուց հետո հնարավոր կլինի արտադրել չհագեցած ճարպաթթու պարունակող դիետիկ մարգարին։ Բացի այդ, նավթային թթվից լաուրատ ստանալը շատ հեշտ է օզոնով օքսիդացնելու միջոցով։ Ճարպաթթուների կենսաքիմիական սինթեզի առանձնահատկությունների հետագա ուսումնասիրությունը, ըստ երևույթին, կհանգեցնի այս սինթեզը վերահսկելու ունակությանը՝ տարբեր երկարությունների և հագեցվածության տարբեր աստիճանների ճարպաթթուներ ստանալու համար, ինչը զգալիորեն կփոխի լվացող միջոցների, կոսմետիկայի, հրուշակեղենի արտադրությունը։ , կարծրացուցիչներ, քսանյութեր, դեղեր, պոլիմերներ, դիզելային վառելիք և շատ ավելին, որոնք կապված են ածխաջրածնային հումքի օգտագործման հետ:

Պոլիսաքարիդներ

Աշխատանքներ են տարվում կարտոֆիլի տրանսգենային բույսերի և օսլա կուտակող այլ մշակաբույսերի ստեղծման ուղղությամբ, որոնցում այդ նյութը կհայտնաբերվի հիմնականում ամիլոպեկտինի, այսինքն՝ օսլայի ճյուղավորված ձևի կամ հիմնականում միայն ամիլոզի տեսքով, այսինքն. օսլայի գծային ձևեր. Ջրի մեջ ամիլոպեկտինի լուծույթն ավելի հեղուկ և թափանցիկ է, քան ամիլոզանը, որը ջրի հետ փոխազդելիս ձևավորում է կոշտ գել։ Օրինակ, օսլան, որը հիմնականում բաղկացած է ամիլոպեկտինից, հավանաբար պահանջարկ կունենա շուկայում տարբեր սննդային խառնուրդներ արտադրողների համար, որտեղ փոփոխված օսլան ներկայումս օգտագործվում է որպես լցանյութ: Պլաստիդների և միտոքոնդրիաների գենոմները նույնպես կարող են ենթարկվել գենետիկ ձևափոխման։ Նման համակարգերը հնարավորություն են տալիս զգալիորեն մեծացնել արտադրանքի պարունակությունը տրանսգենային նյութում։

Թունաքիմիկատների դիմացկուն բույսերի ստեղծում

Նոր, ինտենսիվ գյուղատնտեսական տեխնոլոգիաներում թունաքիմիկատները շատ լայնորեն կիրառվում են։ Սա դրա հետ է կապված։ որ նախկին էկոլոգիապես վտանգավոր լայն սպեկտրի հերբիցիդները, որոնք թունավոր են կաթնասունների համար և երկար ժամանակ պահպանվում են արտաքին միջավայրում, փոխարինվում են նոր, ավելի առաջադեմ և անվտանգ միացություններով։ Այնուամենայնիվ, նրանք ունեն այն թերությունը, որ արգելակում են ոչ միայն մոլախոտերի, այլև մշակովի բույսերի աճը։Բարձր արդյունավետ թունաքիմիկատները, ինչպիսիք են գլիֆոսատը և ատրազինները, ինտենսիվ ուսումնասիրվում են՝ որոշ մոլախոտերի հանդուրժողականության մեխանիզմը բացահայտելու համար։ Այսպիսով, այն դաշտերում, որտեղ ատրազինը լայնորեն օգտագործվում է, ատրազինակայուն բիոտիպերը բավականին հաճախ հայտնվում են բազմաթիվ բույսերի տեսակների մեջ:

Թունաքիմիկատների նկատմամբ դիմադրողականության մեխանիզմի ուսումնասիրությունը՝ գենետիկական ինժեներիայի մեթոդների կիրառմամբ, այս հատկանիշն ունեցող աճեցված բույսեր ստանալու համար ներառում է հետևյալ փուլերը՝ բուսաբջջում թունաքիմիկատների գործողության կենսաքիմիական թիրախների հայտնաբերում. տվյալ թունաքիմիկատին դիմացկուն օրգանիզմների ընտրություն՝ որպես աղբյուր: դիմադրողական գեներ.

Գոյություն ունեն չորս սկզբունքորեն տարբեր մեխանիզմներ, որոնք կարող են դիմադրություն ապահովել որոշակի քիմիական միացությունների, ներառյալ թունաքիմիկատների նկատմամբ՝ փոխադրում, վերացում, կարգավորող և շփման: Դիմադրության տրանսպորտային մեխանիզմը թունաքիմիկատի բջիջ թափանցելու անկարողությունն է։ Դիմադրության վերացման մեխանիզմի ազդեցությամբ բջիջ ներթափանցած նյութերը կարող են ոչնչացվել ինդուկտիվ բջջային գործոնների, առավել հաճախ քայքայող ֆերմենտների օգնությամբ, ինչպես նաև ենթարկվել այս կամ այն ​​ձևափոխման՝ ձևավորելով բջջի համար անվնաս ոչ ակտիվ արտադրանք: Կարգավորող դիմադրության դեպքում բջջի սպիտակուցը կամ ֆերմենտը, որն անակտիվացված է թունաքիմիկատով, սկսում է ինտենսիվ սինթեզվել՝ այդպիսով վերացնելով բջիջում ցանկալի մետաբոլիտի անբավարարությունը: Դիմադրության կոնտակտային մեխանիզմն ապահովվում է թիրախի կառուցվածքի փոփոխությամբ (սպիտակուց կամ ֆերմենտ), որի հետ փոխազդեցությունը կապված է թունաքիմիկատի վնասակար ազդեցության հետ։

Հաստատվել է, որ թունաքիմիկատների դիմադրության հատկանիշը մոնոգեն է, այսինքն՝ հատկանիշն առավել հաճախ որոշվում է մեկ գենով։ Սա շատ հեշտ է դարձնում ռեկոմբինանտ ԴՆԹ տեխնոլոգիան այս հատկանիշը փոխանցելու համար: Թունաքիմիկատների ոչնչացման և փոփոխման համար որոշակի ֆերմենտներ կոդավորող գեները կարող են հաջողությամբ օգտագործվել հերբիցիդներին դիմացկուն բույսեր ստեղծելու համար՝ օգտագործելով գենետիկական ինժեներիայի մեթոդները:

Թունաքիմիկատներին դիմացկուն սորտեր ստեղծելու ավանդական բուծման մեթոդները շատ ժամանակատար են և անարդյունավետ: Արտասահմանում ամենաշատ օգտագործվող թունաքիմիկատը՝ գլիֆոսատը (առևտրային անվանումը՝ Roundup), արգելակում է էական անուշաբույր ամինաթթուների սինթեզը՝ ազդելով 5-ենոլպիրուվիլշիկիմատ-3-ֆոսֆատ սինթազ (EPS synthase) ֆերմենտի վրա։ Այս թունաքիմիկատի նկատմամբ դիմադրողականության հայտնի դեպքերը կապված են կա՛մ այս ֆերմենտի սինթեզի մակարդակի բարձրացման հետ (կարգավորող մեխանիզմ), կա՛մ գլիֆոսֆատի նկատմամբ անզգայուն մուտանտ ֆերմենտի առաջացման հետ (շփման մեխանիզմ): EPSF սինթազայի գենը մեկուսացվել է գլիֆոսֆատ-դիմացկուն բույսերից և տեղադրվել է ծաղկակաղամբի մոզաիկա վիրուսի խթանիչի տակ: Օգտագործելով Ti պլազմիդ՝ այս գենետիկական կոնստրուկցիան ներմուծվել է petunia բջիջների մեջ: Գենի մեկ օրինակի առկայության դեպքում փոխակերպված բջիջներից վերականգնված բույսերը սինթեզել են 20-40 անգամ ավելի շատ ֆերմենտ, քան սկզբնական բույսերում, սակայն գլիֆոսֆատի նկատմամբ դիմադրողականությունը աճել է ընդամենը 10 անգամ։

Հացահատիկային մշակաբույսերի վրա օգտագործվող ամենատարածված թունաքիմիկատներից մեկը ատրազինն է: Այն արգելակում է ֆոտոսինթեզը՝ կապվելով II ֆոտոհամակարգի սպիտակուցներից մեկին և դադարեցնելով էլեկտրոնների տեղափոխումը։ Թունաքիմիկատների դիմադրությունը տեղի է ունենում այս պլաստոքինոն կապող սպիտակուցի կետային մուտացիաների արդյունքում (սերինի փոխարինումը գլիկինով), ինչը հանգեցնում է նրան, որ այն կորցնում է թունաքիմիկատի հետ փոխազդելու ունակությունը: Մի շարք դեպքերում հնարավոր է եղել մուտանտի սպիտակուցի գենը տեղափոխել ատրազինի նկատմամբ զգայուն բույսեր՝ օգտագործելով Ti պլազմիդ։ Բույսի քրոմոսոմում ինտեգրված դիմադրողական գենը հագեցած էր ազդանշանային հաջորդականությամբ, որն ապահովում էր սինթեզված սպիտակուցի տեղափոխումը քլորոպլաստներ: Քիմերային բույսերը զգալի դիմադրություն են ցուցաբերել ատրազինի կոնցենտրացիաների նկատմամբ, որոնք առաջացրել են հսկիչ բույսերի մահը վայրի տիպի սպիտակուցային գենով: Որոշ բույսեր կարողանում են ապաակտիվացնել ատրազինը՝ վերացնելով քլորի մնացորդը գլուտատիոն-S-տրանսֆերազ ֆերմենտի միջոցով։ Նույն ֆերմենտը ակտիվացնում է տրիազինների շարքի այլ հարակից հերբիցիդները (պրոպազին, սիմազին և այլն):

Կան բույսեր, որոնց բնական դիմադրությունը թունաքիմիկատների նկատմամբ հիմնված է դետոքսիկացիայի վրա: Այսպիսով, բույսերի դիմադրողականությունը քլորսուլֆուրոնի նկատմամբ կարող է կապված լինել թունաքիմիկատի մոլեկուլի ապաակտիվացման հետ՝ դրա հիդրօքսիլացման և ներմուծված հիդրօքսիլ խմբի հետագա գլիկոզիլացման հետ: Պաթոգենների և վնասատուների նկատմամբ կայուն բույսերի ստեղծում Բույսերի դիմադրողականությունը որոշակի ախտածինների նկատմամբ ամենից հաճախ բարդ բազմածին հատկանիշ է:

Մի քանի տեղամասերի միաժամանակյա փոխանցումը դժվար է նույնիսկ գենետիկական ինժեներիայի մեթոդների կիրառմամբ, էլ չեմ խոսում ընտրության դասական մեթոդների մասին: Մեկ այլ միջոց ավելի պարզ է. Հայտնի է, որ դիմացկուն բույսերը փոխում են իրենց նյութափոխանակությունը, երբ հարձակվում են հարուցիչների կողմից։ Կուտակվում են այնպիսի միացություններ, ինչպիսիք են H2O2-ը, սալիցիլաթթուն, ֆիտոալեքսինները։ Այս միացությունների մակարդակի բարձրացումն օգնում է բույսին դիմակայել պաթոգեններին:

Ահա մի օրինակ, որն ապացուցում է սալիցիլաթթվի դերը բույսերի իմունային պատասխանում: Ծխախոտի տրանսգեն բույսերը, որոնք պարունակում են բակտերիալ գեն, որը վերահսկում է սալիցիլատ հիդրոլազի սինթեզը (այս ֆերմենտը քայքայում է սալիցիլաթթուն), չկարողացան իմունային պատասխան ստեղծել: Հետևաբար, սալիցիլաթթվի մակարդակը կամ բույսերում արտադրությունը ի պատասխան պաթոգեն H2O2-ի գենետիկորեն փոփոխելը կարող է խոստումնալից լինել դիմացկուն տրանսգեն բույսեր ստեղծելու համար:

Բուսական վիրուսաբանության մեջ լայնորեն հայտնի է վիրուսային վարակների նկատմամբ բույսերի խաչաձև դիմադրության ֆենոմենը։ Այս երևույթի էությունն այն է, որ բույսի վարակումը վիրուսի մեկ շտամով կանխում է այս բույսերի հետագա վարակումը մեկ այլ վիրուսային շտամով: Վիրուսային վարակի ճնշման մոլեկուլային մեխանիզմը դեռևս պարզ չէ։ Ցույց է տրվել, որ առանձին վիրուսային գեների ներմուծումը, օրինակ՝ կապսիդային սպիտակուցների գեները, բավարար են բույսերը իմունիզացնելու համար: Այսպիսով, ծխախոտի խճանկարային վիրուսի ծրարային սպիտակուցի գենը տեղափոխվեց ծխախոտի բջիջներ և ստացվեցին տրանսգեն բույսեր, որոնցում տերևի բոլոր սպիտակուցների 0,1%-ը ներկայացված էր վիրուսային սպիտակուցով: Այս բույսերի զգալի մասը վիրուսով վարակվելիս հիվանդության որևէ ախտանիշ չի ցուցաբերել: Հնարավոր է, որ բջիջներում սինթեզված վիրուսային ծածկույթի սպիտակուցը խանգարում է վիրուսային ՌՆԹ-ի նորմալ գործելուն և լիարժեք վիրուսային մասնիկների ձևավորմանը: Հաստատվել է, որ ծխախոտի խճանկարային վիրուսի, առվույտի մոզաիկ վիրուսի, վարունգի մոզաիկ վիրուսի և կարտոֆիլի վիրուսի X կապսիդային սպիտակուցի արտահայտումը համապատասխան տրանսգեն բույսերում (ծխախոտ, լոլիկ, կարտոֆիլ, վարունգ, պղպեղ) ապահովում է բարձր մակարդակ. պաշտպանություն հետագա վիրուսային վարակներից. Ավելին, վերափոխված բույսերում պտղաբերության նվազում, բնօրինակ նմուշների և նրանց սերունդների աճի և ֆիզիոլոգիական բնութագրերի անցանկալի փոփոխություններ չեն եղել: Ենթադրվում է, որ վիրուսների նկատմամբ բույսերի ինդուկտիվ դիմադրությունը պայմանավորված է հատուկ հակավիրուսային սպիտակուցով, որը շատ նման է կենդանական ինտերֆերոնին: Թվում է, թե հնարավոր է օգտագործել գենային ինժեներիան՝ ուժեղացնելու այս սպիտակուցը կոդավորող գենի էքսպրեսիան՝ ուժեղացնելով այն կամ փոխարինելով այն ավելի ուժեղ խթանողի տակ:

Պետք է նշել, որ բույսերը տարբեր պաթոգեն միկրոօրգանիզմներից պաշտպանելու համար գենետիկ ինժեներիայի կիրառումը մեծապես խոչընդոտում է բույսերի պաշտպանության ռեակցիաների մեխանիզմների մասին գիտելիքների պակասը: Բուսաբուծության մեջ միջատների վնասատուների դեմ պայքարելու համար օգտագործվում են քիմիական նյութեր՝ միջատասպաններ: Սակայն դրանք վնասակար ազդեցություն են ունենում կաթնասունների վրա, սպանում են օգտակար միջատներին, աղտոտում շրջակա միջավայրը, ճանապարհները, բացի այդ միջատները արագ հարմարվում են նրանց։ Հայտնի է միջատների ավելի քան 400 տեսակներ, որոնք դիմացկուն են օգտագործվող միջատասպաններին: Հետևաբար, ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է գրավում կենսաբանական հսկողության միջոցները, որոնք ապահովում են գործողության խիստ ընտրողականությունը և օգտագործվող բիոպեստիցիդին վնասատուների հարմարվողականության բացակայությունը:

Bacillus thuringiensis բակտերիան հայտնի է բավականին երկար ժամանակ, որն արտադրում է մի սպիտակուց, որը շատ թունավոր է միջատների շատ տեսակների համար, բայց միևնույն ժամանակ անվտանգ է կաթնասունների համար: Սպիտակուցը (դելտա էնդոտոքսին, CRY սպիտակուց) արտադրվում է B. thuringiensis-ի տարբեր շտամներով։ Թույնի փոխազդեցությունը ընկալիչների հետ խիստ սպեցիֆիկ է, ինչը բարդացնում է տոքսին-միջատ համակցության ընտրությունը։ Բնության մեջ հայտնաբերվել են B. thuringiensis-ի մեծ թվով շտամներ, որոնց թունավոր նյութերը ազդում են միայն որոշ տեսակի միջատների վրա։ B. thuringiensis-ի պատրաստուկները տասնամյակներ շարունակ օգտագործվել են դաշտերում միջատների դեմ պայքարելու համար: Ամբողջովին ապացուցված է թույնի և դրա բաղկացուցիչ սպիտակուցների անվտանգությունը մարդկանց և այլ կաթնասունների համար: Այս սպիտակուցի գենը բույսի գենոմի մեջ մտցնելը հնարավորություն է տալիս ստանալ տրանսգենային բույսեր, որոնք միջատները չեն ուտում:

Ի հավելումն միջատների վրա տեսակի հատուկ ազդեցության, պրոկարիոտ դելտա-տոքսինի գեների ինտեգրումը բույսերի գենոմում, նույնիսկ ուժեղ էուկարիոտիկ խթանիչների հսկողության ներքո, չի հանգեցրել արտահայտման բարձր մակարդակի: Ենթադրաբար, այս երեւույթն առաջացել է այն պատճառով, որ այս բակտերիալ գեները զգալիորեն ավելի շատ ադենինային և թիմին նուկլեոտիդային հիմքեր են պարունակում, քան բույսերի ԴՆԹ-ն։ Այս խնդիրը լուծվեց մոդիֆիկացված գեների ստեղծմամբ, որտեղ որոշ բեկորներ կտրվեցին և ավելացվեցին բնական գենից՝ պահպանելով դելտատոքսինի ակտիվ մասերը կոդավորող տիրույթները։ Օրինակ՝ նման մոտեցումների կիրառմամբ ստացվել են Կոլորադոյի կարտոֆիլի բզեզին դիմացկուն կարտոֆիլ։ Ստացվել են տրանսգենային ծխախոտի բույսեր, որոնք ունակ են սինթեզել թույնը։ Նման բույսերը անզգայուն էին Manduca sexta թրթուրների նկատմամբ։ Վերջինս մահացել է տոքսին արտադրող բույսերի հետ շփվելուց 3 օրվա ընթացքում։ Որպես գերիշխող հատկանիշ ժառանգվել է տոքսինների արտադրությունը և դրա արդյունքում միջատների նկատմամբ դիմադրողականությունը:

Ներկայումս բամբակի և եգիպտացորենի, այսպես կոչված, Bt բույսերը (B. thuringiensis-ից) զբաղեցնում են ԱՄՆ դաշտերում աճեցված այս մշակաբույսերի գենետիկորեն ձևափոխված բույսերի ընդհանուր ծավալի մեծ մասը:

Շնորհիվ գենետիկական ճարտարագիտության՝ մանրէաբանական ծագման տոքսինների հիման վրա էնտոմոպաթոգեն բույսեր կառուցելու ունակության շնորհիվ, բուսական ծագման տոքսիններն էլ ավելի մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում: Ֆիտոտոքսինները սպիտակուցների սինթեզի արգելակիչներ են և պաշտպանիչ գործառույթ են կատարում միջատների վնասատուների, միկրոօրգանիզմների և վիրուսների դեմ: Դրանցից ամենալավ ուսումնասիրվածը ռիցինն է՝ սինթեզված գերչակի մեջ. նրա գենը կլոնավորվել է և նուկլեոտիդային հաջորդականությունը որոշվել է: Այնուամենայնիվ, կաթնասունների համար ռիցինի բարձր թունավորությունը սահմանափակում է նրա հետ գենետիկական ինժեներիայի աշխատանքը միայն արդյունաբերական մշակաբույսերի համար, որոնք չեն օգտագործվում մարդկանց սննդի կամ կենդանիների կերակրման համար: Ամերիկյան ֆիտոլակկայի արտադրած թույնը արդյունավետ է վիրուսների դեմ և անվնաս է կենդանիների համար։ Նրա գործողության մեխանիզմը սեփական ռիբոսոմների ապաակտիվացումն է, երբ տարբեր պաթոգեններ, ներառյալ ֆիտովիրուսները, մտնում են բջիջներ: Վնասված բջիջները դառնում են նեկրոտիկ՝ կանխելով հարուցչի բազմացումը և տարածումը բույսով մեկ։ Ներկայումս կատարվում են հետազոտություններ՝ ուսումնասիրելու այս սպիտակուցի գենը և փոխանցելու այն այլ բույսեր:

Միջատների շրջանում տարածված են վիրուսային հիվանդությունները, ուստի միջատների վնասատուների դեմ պայքարելու համար կարող են օգտագործվել բնական միջատների վիրուսները, որոնց պատրաստուկները կոչվում են վիրուսային թունաքիմիկատներ։ Ի տարբերություն թունաքիմիկատների՝ դրանք ունեն գործողության նեղ սպեկտր, չեն սպանում օգտակար միջատներին, արագ քայքայվում են արտաքին միջավայրում և վտանգավոր չեն բույսերի և կենդանիների համար։ Միջատների վիրուսների հետ մեկտեղ որոշ սնկեր, որոնք հարձակվում են միջատների վնասատուների վրա, օգտագործվում են որպես բիոպեստիցիդներ: Ներկայումս օգտագործվող բիոպեստիցիդները էնտոմոպաթոգեն վիրուսների և սնկերի բնական շտամներ են, սակայն չի կարելի բացառել ապագայում նոր արդյունավետ բիոպեստիցիդների ստեղծման հնարավորությունը՝ գենետիկական ինժեներիայի մեթոդներով:

Բույսերի դիմադրության բարձրացում սթրեսային պայմանների նկատմամբ

Բույսերը շատ հաճախ ենթարկվում են շրջակա միջավայրի տարբեր անբարենպաստ գործոնների. բարձր և ցածր ջերմաստիճան, խոնավության պակաս, հողի աղիություն և շրջակա միջավայրի աղտոտում, պակասություն կամ, ընդհակառակը, որոշ օգտակար հանածոների ավելցուկ և այլն:

Այս գործոններից շատերը կան, և, հետևաբար, դրանցից պաշտպանության մեթոդները բազմազան են՝ ֆիզիոլոգիական հատկություններից մինչև կառուցվածքային հարմարվողականություններ, որոնք թույլ են տալիս հաղթահարել դրանց վնասակար հետևանքները:

Բույսերի դիմադրությունը որոշակի սթրեսային գործոնին շատ տարբեր գեների ազդեցության արդյունք է, ուստի հնարավոր չէ խոսել հանդուրժողականության հատկությունների ամբողջական փոխանցման մասին մի բույս ​​տեսակից մյուսը՝ օգտագործելով գենային ինժեներիայի մեթոդները: Այնուամենայնիվ, գենետիկական ճարտարագիտությունը որոշակի ներուժ ունի բույսերի դիմադրողականությունը բարելավելու համար: Սա վերաբերում է առանձին գեների հետ աշխատանքին, որոնք վերահսկում են բույսերի նյութափոխանակության արձագանքը սթրեսային պայմաններին, օրինակ՝ պրոլինի գերարտադրությունը՝ ի պատասխան օսմոտիկ շոկի, աղիության, հատուկ սպիտակուցների սինթեզին՝ ի պատասխան ջերմային շոկի և այլն։ Լրացուցիչ խորը ուսումնասիրություն։ ֆիզիոլոգիական, կենսաքիմիական և գենետիկական հիմքերի վրա Բույսի արձագանքը շրջակա միջավայրի պայմաններին, անկասկած, հնարավորություն կտա կիրառել գենետիկական մեթոդներ՝ դիմացկուն բույսեր նախագծելու համար:

Առայժմ կարելի է նշել միայն ցրտադիմացկուն բույսեր ստանալու անուղղակի մոտեցում՝ հիմնված Pseudomonas syringae-ով գենետիկական մանիպուլյացիաների վրա: Այս միկրոօրգանիզմը, գոյակցելով բույսերի հետ, նպաստում է նրանց վաղ ցրտահարությանը:Երևույթի մեխանիզմը պայմանավորված է նրանով, որ միկրոօրգանիզմի բջիջները սինթեզում են հատուկ սպիտակուց, որը տեղայնացված է արտաքին թաղանթում և հանդիսանում է սառույցի բյուրեղացման կենտրոնը: Հայտնի է, որ ջրի մեջ սառույցի առաջացումը կախված է նյութերից, որոնք կարող են ծառայել որպես սառույցի առաջացման կենտրոններ։ Սպիտակուցը, որն առաջացնում է բույսի տարբեր մասերում (տերևներ, ցողուններ, արմատներ) սառույցի բյուրեղների ձևավորում, վաղ ցրտահարության նկատմամբ զգայուն բույսերի հյուսվածքների վնասման հիմնական գործոններից մեկն է: Բազմաթիվ փորձեր խիստ վերահսկվող պայմաններում ցույց են տվել, որ ստերիլ բույսերը չեն տուժել ցրտահարությունից մինչև -6 - 8 ° C, մինչդեռ համապատասխան միկրոֆլորա ունեցող բույսերում վնասը տեղի է ունեցել արդեն 1,5 - 2 ° C ջերմաստիճանում: Այս բակտերիաների մուտանտները, որը կորցրել է սպիտակուցը սինթեզելու ունակությունը, որն առաջացնում է սառցե բյուրեղների ձևավորում, չի բարձրացրել սառույցի ձևավորման ջերմաստիճանը, և նման միկրոֆլորա ունեցող բույսերը դիմացկուն են ցրտահարությանը: Նման բակտերիաների մի շտամ, որը ցողված էր կարտոֆիլի պալարների վրա, մրցում էր սովորական բակտերիաների հետ, ինչը հանգեցրեց բույսերի ցրտահարության բարձրացմանը: Թերևս նման բակտերիաները, որոնք ստեղծվել են գենետիկական ինժեներիայի մեթոդներով և օգտագործվել որպես արտաքին միջավայրի բաղադրիչ, ծառայեն ցրտահարության դեմ պայքարին։

Կենսաբանական ազոտի ամրագրման արդյունավետության բարելավում

Լավ ուսումնասիրված է մոլեկուլային ազոտի ամոնիումի վերածելու համար պատասխանատու ֆերմենտը: - ազոտային; Նիտրոգենազի կառուցվածքը նույնն է ազոտ ամրագրող բոլոր օրգանիզմներում։ Ազոտի ֆիքսման ժամանակ անփոխարինելի ֆիզիոլոգիական պայման է ազոտի պաշտպանությունը թթվածնի ազդեցության տակ ոչնչացումից։ Լավագույն ուսումնասիրված ազոտի ֆիքսատորներն են ռիզոբիան, որը սիմբիոզ է կազմում հատիկաընդեղենների հետ և ազատ ապրող Klebsiella pneumoniae բակտերիան։ Հաստատվել է, որ այդ բակտերիաներում ազոտի ֆիքսման համար պատասխանատու են 17 գեն, այսպես կոչված, nif գեներ։ Այս բոլոր գեները կապված են միմյանց հետ և գտնվում են քրոմոսոմի վրա՝ հիստիդինի կենսասինթեզի ֆերմենտների գեների և շիկիմաթթվի կլանումը որոշող գեների միջև։ Արագ աճող ռիզոբիայում nif գեները գոյություն ունեն մեգապլազմիդի տեսքով, որը պարունակում է 200-300 հազար բազային զույգ։

Ազոտի ֆիքսման գեների շարքում հայտնաբերվել են գեներ, որոնք վերահսկում են ազոտի կառուցվածքը՝ էլեկտրոնների փոխադրման մեջ ներգրավված սպիտակուցային գործոնը և կարգավորող գեները։ Ազոտի ֆիքսման գեների կարգավորումը բավականին բարդ է, ուստի ազոտի ամրագրման ֆունկցիայի գենետիկորեն մշակված փոխանցումը բակտերիայից ուղղակիորեն բարձր բույսեր այժմ այլևս չի քննարկվում: Ինչպես ցույց են տվել փորձերը, նույնիսկ ամենապարզ էուկարիոտիկ օրգանիզմում՝ խմորիչում, հնարավոր չի եղել հասնել nif գեների արտահայտման, թեև դրանք պահպանվել են 50 սերունդ։

Այս փորձերը ցույց տվեցին, որ դիազոտրոֆիան (ազոտի ֆիքսացիան) բնորոշ է բացառապես պրոկարիոտ օրգանիզմներին, և nif գեները չեն կարողացել հաղթահարել պրոկարիոտներին և էուկարիոտներին բաժանող արգելքը՝ նրանց չափազանց բարդ կառուցվածքի և կարգավորման պատճառով, որոնք գտնվում են nif շրջանից դուրս: Ավելի հաջող կարող է լինել nif գեները Ti պլազմիդների միջոցով քլորոպլաստների մեջ տեղափոխելը, քանի որ քլորոպլաստներում և պրոկարիոտ բջիջներում գեների արտահայտման մեխանիզմները նման են: Ամեն դեպքում, նիտրոգենազը պետք է պաշտպանված լինի թթվածնի արգելակող ազդեցությունից: Բացի այդ, մթնոլորտային ազոտի ֆիքսումը շատ էներգատար գործընթաց է: Քիչ հավանական է, որ nif գեների ազդեցության տակ գտնվող բույսը կարող է այնքան արմատապես փոխել իր նյութափոխանակությունը, որ ստեղծի այս բոլոր պայմանները: Թեեւ հնարավոր է, որ ապագայում, օգտագործելով գենետիկական ինժեներիայի մեթոդները, հնարավոր լինի ստեղծել ավելի տնտեսապես գործող ազոտային համալիր։

Ավելի իրատեսական է օգտագործել գենային ինժեներիայի մեթոդները հետևյալ խնդիրները լուծելու համար. ռիզոբիայի կարողությունը մեծացնել լոբազգիները գաղութացնելու, ազոտի ամրագրման և յուրացման արդյունավետության բարձրացում՝ ազդելով գենետիկ մեխանիզմի վրա, ստեղծել ազոտը ֆիքսող նոր միկրոօրգանիզմներ՝ դրանց մեջ nif գեներ ներմուծելով: , սիմբիոզի կարողությունը հատիկներից փոխանցելով մյուսներին :

Կենսաբանական ազոտի ամրագրման արդյունավետությունը բարելավելու գենետիկական ինժեներիայի առաջնային նպատակը ռիզոբիայի շտամներ ստեղծելն է՝ ուժեղացված ազոտի ամրագրման և գաղութացման ունակությամբ: Բուսաբուծական բույսերի գաղութացումը ռիզոբիայով ընթանում է շատ դանդաղ, դրանցից միայն մի քանիսն են առաջացնում հանգույցներ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ռիզոբիայի ներխուժման վայրը միայն մեկ փոքր տարածք է արմատի աճի կետի և մոտակա արմատային մազերի միջև, որը գտնվում է ձևավորման փուլում: Բույսի արմատի բոլոր մյուս մասերը և զարգացած արմատային մազերը անզգայուն են գաղութացման նկատմամբ։ Որոշ դեպքերում ձևավորված հանգույցները չեն կարողանում ֆիքսել ազոտը, որը կախված է շատ բույսերի գեներից (առնվազն հինգը հայտնաբերվել են), մասնավորապես՝ երկու ռեցեսիվ գեների անբարենպաստ համակցությունից։

Օգտագործելով գենետիկայի և սելեկցիայի ավանդական մեթոդները, հնարավոր եղավ ստանալ ռիզոբիայի լաբորատոր շտամներ՝ ավելի բարձր գաղութացման ունակությամբ։ Բայց դաշտային պայմաններում նրանք մրցակցություն են զգում տեղական շտամներից: Նրանց մրցունակության բարձրացմանը, ըստ երևույթին, կարելի է հասնել գենետիկական ինժեներիայի մեթոդներով։ Ազոտի ֆիքսման գործընթացի արդյունավետության բարձրացումը հնարավոր է գենային ինժեներիայի մեթոդների կիրառմամբ, որոնք հիմնված են գեների կրկնօրինակների ավելացման վրա, ուժեղացնելով այն գեների տրանսկրիպցիան, որոնց արտադրանքները «խցան» են կազմում ազոտի ֆիքսման կասկադային մեխանիզմում, ներմուծելով ավելի ուժեղ խթանիչներ և այլն: Կարևոր է բարձրացնել ազոտի ինքնին գենազային համակարգի արդյունավետությունը, որն ուղղակիորեն մոլեկուլային ազոտը վերածում է ամոնիակի:

Ֆոտոսինթեզի արդյունավետության բարձրացում

C4 բույսերը բնութագրվում են բարձր աճի տեմպերով և ֆոտոսինթեզի արագությամբ, նրանք գործնականում չունեն տեսանելի ֆոտոշնչառություն: C3 բույսերին պատկանող մշակաբույսերի մեծ մասն ունի ֆոտոշնչառության բարձր ինտենսիվություն: Ֆոտոսինթեզը և ֆոտոշնչառությունը սերտորեն կապված գործընթացներ են, որոնք հիմնված են նույն հիմնական ֆերմենտի՝ ​​ռիբուլոզ բիսֆոսֆատ կարբոքսիլազայի (RuBPC) երկֆունկցիոնալ գործունեության վրա: RuBP կարբոքսիլազը կարող է ավելացնել ոչ միայն CO2, այլ նաև O2, այսինքն՝ իրականացնում է կարբոքսիլացման և թթվածնացման ռեակցիաներ։ Երբ RuBP-ը թթվածնով է լցվում, ձևավորվում է ֆոսֆոգլիկոլատ, որը ծառայում է որպես ֆոտոշնչառության հիմնական սուբստրատ՝ լույսի ներքո CO2-ի արտազատման գործընթաց, որի արդյունքում ֆոտոսինթետիկ արտադրանքի մի մասը կորչում է: Ցածր ֆոտոշնչառությունը C4 բույսերում բացատրվում է ոչ թե գլիկոլատային ճանապարհի ֆերմենտների բացակայությամբ, այլ օքսիգենազային ռեակցիայի սահմանափակմամբ, ինչպես նաև CO2 ֆոտոշնչառության վերաձուլմամբ։

Գենետիկական ինժեներիայի առջև ծառացած մարտահրավերներից մեկը կարբոքսիլազային գերակշռող ակտիվությամբ RuBPA-ի ստեղծման հնարավորության ուսումնասիրությունն է:

Նոր հատկություններով բույսերի ձեռքբերում

Վերջին տարիներին գիտնականները նոր մոտեցում են կիրառում տրանսգենային բույսեր արտադրելու «հակազգայական ՌՆԹ»-ով (հակադարձ կամ հակազգայական ՌՆԹ), որը թույլ է տալիս վերահսկել հետաքրքրող գենի աշխատանքը: Այս դեպքում վեկտոր կառուցելիս ներդրված գենի ԴՆԹ-ի պատճենը (c-DNA) շրջվում է 180°-ով։ Արդյունքում տրանսգեն բույսում ձևավորվում է նորմալ mRNA մոլեկուլ և շրջված, որը նորմալ mRNA-ի կոմպլեմենտարության պատճառով կազմում է նրա հետ բարդույթ, և կոդավորված սպիտակուցը չի սինթեզվում։

Այս մոտեցումը օգտագործվել է տրանսգենային լոլիկի բույսեր ստանալու համար՝ բարելավված մրգի որակով: Վեկտորը ներառում էր PG գենի c-DNA, որը վերահսկում է պոլիգալակտուրոնազի սինթեզը՝ ֆերմենտի, որը մասնակցում է բույսերի հյուսվածքների միջբջջային տարածության հիմնական բաղադրիչի՝ պեկտինի ոչնչացմանը: PG գենի արտադրանքը սինթեզվում է լոլիկի պտուղների հասունացման շրջանում, և դրա քանակի ավելացումը հանգեցնում է նրան, որ լոլիկը դառնում է ավելի մեղմ, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է դրանց պահպանման ժամկետը: Այս գենը տրանսգեններում անջատելը հնարավորություն տվեց ձեռք բերել լոլիկի բույսեր նոր մրգային հատկություններով, որոնք ոչ միայն շատ ավելի երկար տևեցին, այլև բույսերն իրենք ավելի դիմացկուն էին սնկային հիվանդությունների նկատմամբ:

Նույն մոտեցումը կարող է օգտագործվել լոլիկի հասունացման ժամկետները կարգավորելու համար, և այս դեպքում որպես թիրախ օգտագործվում է EFE (էթիլեն առաջացնող ֆերմենտ) գենը, որի արտադրանքը էթիլենի կենսասինթեզում ներգրավված ֆերմենտ է։ Էթիլենը գազային հորմոն է, որի գործառույթներից է մրգի հասունացման գործընթացը վերահսկելը։

Հակամիտ կոնստրուկտների ռազմավարությունը լայնորեն կիրառելի է գեների արտահայտումը փոփոխելու համար: Այս ռազմավարությունն օգտագործվում է ոչ միայն նոր որակներով բույսեր ձեռք բերելու, այլ նաև բույսերի գենետիկայի հիմնարար հետազոտությունների համար։ Հարկ է նշել բույսերի գենետիկական ճարտարագիտության ևս մեկ ուղղություն, որը մինչև վերջերս հիմնականում օգտագործվում էր հիմնարար հետազոտություններում՝ ուսումնասիրել հորմոնների դերը բույսերի զարգացման մեջ։ Փորձերի էությունը տրանսգենային բույսեր ստանալն էր որոշակի բակտերիալ հորմոնալ գեների համակցությամբ, օրինակ՝ միայն iaaM կամ ipt և այլն։ Այս փորձերը զգալի ներդրում ունեցան ուկսինների և ցիտոկինինների դերը բույսերի տարբերակման գործում ցուցադրելու գործում:

Վերջին տարիներին այս մոտեցումը սկսել է կիրառվել գործնական ընտրության մեջ։ Պարզվել է, որ iaaM գենով տրանսգեն բույսերի պտուղները, որոնք գտնվում են Def գենի պրոմոտորի տակ (գեն, որն արտահայտվում է միայն մրգերում), պարթենոկարպիկ են, այսինքն՝ գոյացած առանց փոշոտման։ Պարթենոկարպիկ պտուղները բնութագրվում են կա՛մ սերմերի իսպառ բացակայությամբ, կա՛մ դրանց շատ փոքր քանակով, ինչը հնարավորություն է տալիս լուծել «լրացուցիչ սերմերի» խնդիրը, օրինակ՝ ձմերուկում, ցիտրուսային մրգերում և այլն: Արդեն ձեռք են բերվել տրանսգենային ցուկկինի բույսեր, որոնք հիմնականում չեն տարբերվում հսկիչներից, սակայն գործնականում սերմեր չեն պարունակում։

Գիտնականներն ակտիվորեն օգտագործում են զինաթափված Ti-պլազմիդը՝ զուրկ օնկոգեններից, մուտացիաներ ստանալու համար։ Այս մեթոդը կոչվում է T-DNA ներդրումային մուտագենեզ: T-DNA-ն, ինտեգրվելով բույսի գենոմին, անջատում է այն գենը, որի մեջ այն ինտեգրվել է, և ֆունկցիայի կորստով կարելի է հեշտությամբ ընտրել մուտանտները (լռեցման ֆենոմենը՝ գենի լռեցում)։ Այս մեթոդը ուշագրավ է նաև նրանով, որ թույլ է տալիս անմիջապես հայտնաբերել և կլոնավորել համապատասխան գենը։ Ներկայումս այս եղանակով բազմաթիվ նոր բույսերի մուտացիաներ են ստացվել և համապատասխան գեները կլոնավորվել են։ Մ.Ա.Ռամենսկոյը, հիմնվելով T-DNA մուտագենեզի վրա, ստացել է լոլիկի բույսեր, որոնք ունեն ոչ սպեցիֆիկ դիմադրողականություն ուշ բծի նկատմամբ: Պակաս հետաքրքիր չէ աշխատանքի մեկ այլ կողմ՝ ձեռք են բերվել տրանսգենային բույսեր՝ փոփոխված դեկորատիվ հատկություններով։

Օրինակներից մեկը գունավոր ծաղիկներով petunia բույսերի արտադրությունն է: Հաջորդը կապույտ վարդերն են՝ գենով, որը վերահսկում է դելֆինիումից կլոնավորված կապույտ պիգմենտի սինթեզը:

Գենետիկական ձևափոխություն ( ԳՄ) - կենդանի օրգանիզմի գենոմի փոփոխություն գենետիկական ինժեներիայի տեխնոլոգիայի միջոցով՝ մեկ դոնոր օրգանիզմից մյուսը վերցված մեկ կամ մի քանի գեների ներմուծմամբ։ Նման ներմուծումից (փոխանցումից) հետո ստացված բույսը կկոչվի գենետիկորեն ձևափոխված կամ տրանսգենիկ: Ի տարբերություն ավանդական բուծման, բույսի սկզբնական գենոմը գրեթե չի տուժում, և բույսը ստանում է նոր հատկանիշներ, որոնք ինքը նախկինում չուներ: Նման բնութագրերը (բնութագրերը, հատկությունները) ներառում են շրջակա միջավայրի տարբեր գործոնների դիմադրություն (ցրտահարություն, երաշտ, խոնավություն և այլն), հիվանդությունների, միջատների վնասատուների, աճի բարելավված հատկությունների, թունաքիմիկատների, թունաքիմիկատների դիմադրություն: Վերջապես, գիտնականները կարող են փոխել բույսերի սննդային հատկությունները՝ համը, բույրը, կալորիականությունը, պահպանման ժամանակը: Գենային ինժեներիայի միջոցով հնարավոր է մեծացնել բերքատվությունը, ինչը շատ կարևոր է, հաշվի առնելով, որ աշխարհի բնակչությունը տարեցտարի աճում է, իսկ զարգացող երկրներում սովյալների թիվն ավելանում է:

Ավանդական բուծմամբ նոր տեսակ կարելի է ձեռք բերել միայն մեկ տեսակի մեջ: Օրինակ՝ բրնձի բոլորովին նոր տեսականի կարելի է մշակել՝ միմյանց հետ հատելով բրնձի տարբեր տեսակներ։ Սա առաջացնում է հիբրիդային համակցություն, որից հետո բուծողը ընտրում է միայն իրեն հետաքրքրող ձևերը:

Քանի որ հիբրիդացումը տեղի է ունենում առանձին բույսերի միջև, գրեթե անհնար է զարգացնել մի տեսակ, որը կունենա մեզ հետաքրքրող բնութագրերը, որոնք կժառանգվեն հաջորդ սերունդներին: Նման խնդրի լուծումը բավականին շատ ժամանակ է պահանջում։ Եթե ​​անհրաժեշտ է մշակել ցորենի նոր տեսականի, և որպեսզի այս սորտը ձեռք բերի բրնձի որոշ բնութագրեր, ապա ավանդական ընտրությունն անզոր է։ Այն օգնության է հասել, երբ օգտագործվում է, հնարավոր է որոշակի բնութագրեր (հատկություններ) փոխանցել փորձարարական գործարանին և այդ ամենը կիրականացվի մակարդակով. ԴՆԹ, առանձին գեներ. Նման կերպ, օրինակ, կարող եք ցորեն փոխանցել գենցրտահարության դիմադրություն.

Գենետիկական մոդիֆիկացիայի մեթոդը թույլ է տալիս, գոնե տեսականորեն, առանձնացնել առանձին գեներ, որոնք պատասխանատու են կենդանի օրգանիզմների որոշակի հատկությունների համար և փոխպատվաստել դրանք բոլորովին այլ օրգանիզմների վրա՝ դրանով իսկ զգալիորեն կրճատելով նոր տեսակ ստեղծելու ժամանակը: Այդ իսկ պատճառով աշխարհի շատ սելեկցիոներներ և գիտնականներ օգտագործում են այս տեխնոլոգիան նոր սորտեր մշակելիս։ Ներկայումս արդեն մշակվել են գյուղատնտեսական մշակաբույսերի որոշ կոմերցիոն սորտեր, որոնք դիմացկուն են թունաքիմիկատների (թունաքիմիկատների), միջատների վնասատուների և հիվանդությունների նկատմամբ։ Նաև ձեռք են բերվել բարելավված համով և երաշտի և ցրտահարության նկատմամբ դիմադրող սորտեր։

ԳԻՏԱԿԱՆ ԳՐԱԴԱՐԱՆ - ՌԵՖԱՑԻԱՆԵՐ - Գենի մոդիֆիկացում

Գենային փոփոխություն

Գենետիկները և բուծողները քննարկում են բույսերի և կենդանիների բուծման ամենաբարդ խնդիրները, բժշկության մեջ գենետիկ տեխնոլոգիաների կիրառումը և գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքի անվտանգությունը:

1. Գենետիկական ճարտարագիտություն

Գենետիկական ճարտարագիտությունը մոլեկուլային գենետիկայի մի ճյուղ է, որը կապված է գենետիկական նյութի նոր համակցությունների նպատակային ստեղծման հետ: Կիրառական գենետիկ ինժեներիայի հիմքը գենային տեսությունն է։ Ստեղծված գենետիկ նյութը ընդունակ է բազմապատկվել հյուրընկալ բջիջում և սինթեզել նյութափոխանակության վերջնական արտադրանքը։

Գենետիկական ճարտարագիտությունը ծագել է 1972 թվականին ԱՄՆ-ի Սթենֆորդի համալսարանում։ Այնուհետև Պ.Բերգի լաբորատորիան ստացավ առաջին ռեկոմբինանտ (հիբրիդ) ԴՆԹ կամ (recDNA): Այն միավորում էր լամբդա ֆագի, Էշերիխիա կոլիի և սիմիական վիրուսի SV40 ԴՆԹ-ի բեկորները:

Ռեկոմբինանտ ԴՆԹ-ի կառուցվածքը. Հիբրիդային ԴՆԹ-ն օղակի ձև ունի։ Այն պարունակում է գեն (կամ գեներ) և վեկտոր։ Վեկտորը ԴՆԹ բեկոր է, որն ապահովում է հիբրիդային ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը և գենետիկական համակարգի վերջնական արտադրանքի՝ սպիտակուցների սինթեզը։ Վեկտորների մեծ մասը ստացվում է լամբդա ֆագից, պլազմիդներից, SV40 վիրուսներից, պոլիոմայից, խմորիչից և այլ բակտերիաներից։

Սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում ընդունող բջիջում: Ամենատարածված հյուրընկալող բջիջը Escherichia coli-ն է, սակայն օգտագործվում են նաև այլ բակտերիաներ, խմորիչ, կենդանական կամ բուսական բջիջներ: Վեկտոր-հյուրընկալող համակարգը չի կարող կամայական լինել. վեկտորը հարմարեցված է ընդունող բջիջին: Վեկտորի ընտրությունը կախված է տեսակների առանձնահատկություններից և հետազոտության նպատակներից:

Երկու ֆերմենտներ հիբրիդային ԴՆԹ-ի կառուցման բանալին են: Առաջինը՝ սահմանափակող ֆերմենտը, ԴՆԹ-ի մոլեկուլը կտրում է բեկորների՝ խիստ սահմանված վայրերում: Իսկ երկրորդը՝ ԴՆԹ-ի լիգազները, ԴՆԹ-ի բեկորները կարում են մեկ ամբողջության մեջ: Միայն նման ֆերմենտների մեկուսացումից հետո արհեստական ​​գենետիկական կառուցվածքների ստեղծումը դարձավ տեխնիկապես իրագործելի խնդիր։

Գենի սինթեզի փուլերը. Կլոնավորման ենթակա գեները կարելի է բեկորներով ստանալ ընդհանուր ԴՆԹ-ի մեխանիկական կամ սահմանափակող ֆերմենտային մարսման միջոցով: Բայց կառուցվածքային գեները, որպես կանոն, պետք է կամ սինթեզվեն քիմիապես և կենսաբանորեն, կամ ստացվեն ընտրված գենին համապատասխանող սուրհանդակային ՌՆԹ-ի ԴՆԹ-ի պատճենի տեսքով։ Կառուցվածքային գեները պարունակում են միայն վերջնական արտադրանքի կոդավորված գրառումը (սպիտակուց, ՌՆԹ) և լիովին զուրկ են կարգավորող շրջաններից: Եվ հետևաբար այդ գեները չեն կարողանում գործել հյուրընկալ բջիջում:

Երբ ստացվում է recDNA, առավել հաճախ ձևավորվում են մի քանի կառուցվածքներ, որոնցից միայն մեկն է անհրաժեշտ։ Հետևաբար, պարտադիր քայլ է recDNA-ի ընտրությունը և մոլեկուլային կլոնավորումը, որը ներմուծվել է ընդունող բջիջ փոխակերպմամբ:

Գոյություն ունի recDNA-ի ընտրության 3 եղանակ՝ գենետիկ, իմունոքիմիական և հիբրիդացում պիտակավորված ԴՆԹ-ով և ՌՆԹ-ով:

Գենետիկական ինժեներիայի մեթոդների ինտենսիվ զարգացման արդյունքում ստացվել են բազմաթիվ գեների կլոններ՝ ռիբոսոմային, տրանսպորտային և 5S ՌՆԹ, հիստոններ, մուկ, նապաստակ, մարդու գլոբին, կոլագեն, օվալբումին, մարդու ինսուլին և այլ պեպտիդ հորմոններ, մարդու ինտերֆերոն, և այլն: Սա հնարավորություն տվեց ստեղծել բակտերիաների շտամներ, որոնք արտադրում են բազմաթիվ կենսաբանական ակտիվ նյութեր, որոնք օգտագործվում են բժշկության, գյուղատնտեսության և մանրէաբանական արդյունաբերության մեջ:

Գենային ինժեներիայի հիման վրա առաջացավ դեղագործական արդյունաբերության մի ճյուղ, որը կոչվում էր «ԴՆԹ արդյունաբերություն»։ Սա կենսատեխնոլոգիայի ժամանակակից ճյուղերից է։

Կասկածից վեր է, որ գենետիկների փնտրտուքը մարդուն ազատություն է խոստանում բազմաթիվ հիվանդություններից։ Գենետիկական ճարտարագիտությունն արդեն սկսում է ակտիվորեն կիրառվել ուռուցքաբանության մեջ՝ հատուկ ուռուցքի դեմ ուղղված դեղամիջոցների ստեղծմամբ: Գիտնականներին հաջողվել է բացահայտել գեները, որոնք հակված են շաքարախտի զարգացմանը, ինչը նշանակում է, որ նոր հեռանկարներ են ի հայտ եկել այս լուրջ հիվանդության բուժման մեջ։ Մարդու ինսուլինը (հումուլին), որը ստացվել է recDNA-ի միջոցով, հաստատված է թերապևտիկ օգտագործման համար: Բացի այդ, հիմնվելով դրանց ուսումնասիրության ընթացքում ստացված առանձին գեների բազմաթիվ մուտանտների վրա, ստեղծվել են բարձր արդյունավետ փորձարկման համակարգեր՝ բացահայտելու շրջակա միջավայրի գործոնների գենետիկական ակտիվությունը, ներառյալ քաղցկեղածին միացությունների նույնականացումը:

Կարճ ժամանակահատվածում գենետիկական ճարտարագիտությունը հսկայական ազդեցություն ունեցավ մոլեկուլային գենետիկական մեթոդների զարգացման վրա և հնարավորություն տվեց զգալիորեն առաջ գնալ գենետիկական ապարատի կառուցվածքի և գործունեության իմացության ճանապարհով: Գենային ինժեներիան մեծ խոստումներ ունի ժառանգական հիվանդությունների բուժման գործում, որոնցից այսօր գրանցվել է մոտ 2000-ը:Գենային ինժեներիան կոչված է օգնելու ուղղել բնության սխալները:

Մյուս կողմից, գենետիկ տեխնոլոգիաները բոլորովին նոր խնդիրներ են առաջացրել՝ կապված կենդանի էակների, այդ թվում՝ մարդկանց կլոնավորման հնարավորության հետ։ Համաշխարհային գիտական ​​հանրությունը գիտակցում է, որ միանման մարդու կլոնավորումը տեխնիկապես հնարավոր է: Բայց հարցը, թե արդյոք մարդկությանը նման փորձեր են պետք, բաց է մնում։ Ապացուցված է, որ դեպքերի 99 տոկոսում առկա է բնածին դեֆորմացիաների վտանգ, ինչը նշանակում է, որ նման փորձերը մարդկանց վրա անընդունելի են:

Այնուամենայնիվ, տրանսգենեզի և կլոնավորման վրա հիմնված նոր գենետիկ տեխնոլոգիաները կենսական դեր են խաղում բարձր արտադրողական բույսերի սորտերի և կենդանիների ցեղատեսակների ստեղծման գործում: Միաժամանակ, առաջին պլան են մղվում ինչպես գենետիկական անվտանգության, այնպես էլ բարոյական ու իրավական խնդիրները։

Ռուսաստանում կլոնավորման բոլոր հետազոտություններն իրականացվում են միայն կենդանիների վրա։ Ամբողջ աշխարհում, այդ թվում՝ Ռուսաստանում, կատաղի քննարկումներ են ընթանում ժամանակակից գիտության մեկ այլ արտադրանքի՝ գենետիկորեն ձևափոխված մթերքների շուրջ։

2. Արդյո՞ք գենետիկ մոդիֆիկացիան անվտանգ է:

Գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքի ստեղծողները պնդում են, որ դրանք լիովին անվտանգ են։ Դրանց լայնածավալ օգտագործման կողմնակիցները վստահ են, որ երկար տարիների հետազոտություններն ապացուցել են նման արտադրանքի անվնասությունը։ Ընդդիմախոսները հակառակն են համոզված.

Դեռևս ապացուցված չէ, որ այս ապրանքներն անվտանգ են մարդկանց համար: Գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքի շատ տեսակներ արգելված են փորձի վերջին փուլերում օգտագործել որպես ուժեղ ալերգեններ:

Արդյո՞ք ճիշտ են այն թերահավատները, ովքեր պնդում են, որ տրանսգենային մթերքները վտանգավոր են: Իսկ գուցե 21-րդ դարում մեր ուտելի՞քն են դառնալու։

Մոտ 30 տարի առաջ իրականացվեցին բույսերի գենետիկ մոդիֆիկացիայի առաջին փորձերը։ Օրինակ, դուք կարող եք վերցնել մեկ գեն մեկ կենդանուց կամ բույսից և տեղադրել այն մեկ այլ կենդանու կամ բույսի մեջ: Այս կերպ, օրինակ, կարելի է ստանալ թունաքիմիկատների նկատմամբ դիմացկուն կարտոֆիլ։

Գենետիկորեն ձևափոխված մթերքները ոչ միայն ստեղծվում են, այլև դրանք ակտիվորեն օգտագործվում են։

Ավանդական բուծման մեջ խաչմերուկը տեղի է ունենում մեկ տեսակի ներսում: Նույնիսկ լոլիկը բարելավվել է ընտրովի բուծմամբ։ Բայց ընտրության ժամանակ փոխանակում է տեղի ունենում նույն տեսակի անհատների միջև։ Իսկ գենետիկական ճարտարագիտությունը հնարավորություն է տալիս ստեղծել նոր ԴՆԹ և շահարկել այն: Օրինակ, եթե հրաբուխի գենը մտցվում է ծխախոտի ԴՆԹ-ի մեջ, ծխախոտի ծաղիկը սկսում է փայլել, եթե այն ջրելու կարիք ունի: Սա հնարավոր չէ հասնել ընտրության մեթոդների միջոցով:

Ցուցարարները մեծ ուշադրություն են դարձնում այս տեխնիկայի բացասական գործընթացներին: Բայց ոչ ոք չի պնդում, որ գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքը թեստավորման կարիք ունի:

Կենսատեխնոլոգիական արդյունաբերության պաշտպանները պնդում են, որ գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքի հետ կապված բոլոր գործընթացները խստորեն վերահսկվում են:

Կատարվում է սովորական և տրանսգենային բույսերի վերլուծություն։ Գիտնականները պետք է տեսուչներին ապացուցեն, որ սննդամթերքը որակով չի տարբերվում։

Ապրանքի փորձարկումն անցնում է հետևյալ փուլերով.

1. Սովորական և տրանսգենային բույսերի կառուցվածքի և քիմիական կազմի համեմատություն.

2. Պահանջվում են ապացույցներ, որ նոր մթերք ուտելը չի ​​վնասում մարդու առողջությանը:

Տրանսգենային սոյայի հատիկները (թունաքիմիկատներ դիմացկուն) ներառվել են այն մթերքների մեջ, որոնք մենք օգտագործում ենք վերջին տարիներին:

Արդյո՞ք նոր սպիտակուցը թունավոր է: Սպիտակուցը մի քանի տարի փորձարկվել է թունավորության համար: Մկներին կերակրել են մարդկանց կողմից օգտագործված չափաբաժիններից 1000 անգամ ավելի մեծ չափաբաժիններով։ Գիտնականները պնդում են, որ մարդու օրգանիզմի համար վնասակար ոչինչ չի հայտնաբերվել։

Ինչպե՞ս են մարսվում նոր սպիտակուցները: Արհեստականորեն ստեղծված սպիտակուցները ընկղմվում են լուծույթի մեջ, որն իր կազմով նման է աղիքներին: Որքան արագ մարսվի արտադրանքը, այնքան լավ:

Փորձերը ցույց են տվել, որ նոր սպիտակուցը ալերգեն չէ։ Ստեղծված սպիտակուցը փորձարկելու այլ եղանակներ կան: Եթե ​​այն ձախողում է թեստը, այն ոչնչացվում է: Այնուամենայնիվ, տրանսգենային սոյայի սպիտակուցը հաջողությամբ անցավ թեստը: Կատարվել է 1800 փորձարկում, որոնք ցույց են տվել, որ սոյայի հատիկները վատ բան չեն եղել։

Փորձարկման համակարգը աշխատում է։ Պարզապես պետք է հետևել մեթոդաբանությանը, ասում են գիտնականները։

Սակայն թերահավատները կարծում են, որ գիտությունը դեռևս շատ քիչ բան գիտի՝ ասելու, որ «ամեն ինչ վերահսկվում է»։ Կենդանի օրգանիզմներն այնքան բարդ են, որ գրեթե անհնար է կանխատեսել նրանց վարքը։

Այնուամենայնիվ, բուծման ավանդական մեթոդները միշտ չէ, որ անվտանգ են: Ընդհակառակը, գենային ինժեներիայում հստակ հայտնի են գենի ներմուծման ուղիները: Կրկին թերահավատները վստահ են, որ նոր մեթոդների կիրառմամբ գենետիկական ճարտարագիտությունը կարող է անուղղելի վնաս հասցնել բնությանը: Նրանց ընդդիմախոսներն ասում են, որ ընտրությունը նույնպես վտանգավոր է, քանի որ այն գործ ունի ոչ թե մեկ, այլ մի քանի գենի հետ: Եվ հետևաբար ընտրության արդյունքն էլ ավելի անկանխատեսելի է։

Ամենավատն այն է, որ մոտ 30 տարի առաջ նրանք փորձեր արեցին գեների հետ՝ չհասկանալով, թե ինչ են անում։

Եվրոպայում գենետիկորեն ձևափոխված սննդամթերքի դեմ ընդդիմությունն ավելի ուժեղ է, քան աշխարհի ցանկացած այլ վայրում: Վերջերս տրանսգենային արտադրանքի ներմուծումը շատ դժվար էր. Անգլիայում ներմուծվեց մոտ 2000 այդպիսի ապրանք, իսկ այժմ մնացել է 100-ից քիչ:

3. Գենետիկական մոդիֆիկացիայի օրինակներ

Եվրոպայում հասարակական կազմակերպությունները կոչ են անում ոչնչացնել տրանսգեն բույսերը։ Տարօրինակ բույսեր են արտադրվում՝ դրանց մեջ կենդանական գեներ ներդնելով: Բնապահպանները դեմ են այս տեխնոլոգիաներին, իսկ հասարակությունը ամբարտավան ու արհամարհական է գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքի նկատմամբ։

3.1 Եգիպտացորենի կոճի մեծացում

Մեքսիկան ունի աղքատ հողեր, հետևաբար՝ եգիպտացորենի շատ վատ բերքատվություն: Գիտնականներին հանձնարարվել է մեծացնել եգիպտացորենի ձագի չափը: Հետազոտության արդյունքում եգիպտացորենի մեջ տեղադրվեց գեն, որը չեզոքացնում է ալյումինի աղերը և լուծարում ֆոսֆատները, ինչը թույլ տվեց բույսին լիովին զարգանալ առաջարկվող հողերի վրա:

Բերքը խոստանում էր 2 անգամ ավելի մեծ լինել, սակայն կառավարությունը բնապահպանական կազմակերպությունների ճնշման տակ արգելեց այս հետազոտությունը։ Բնապահպաններն անտեսում են փորձի արդյունքները։ Գենային ինժեներիայի հակառակորդները կարծում են, որ նման փորձերը վնասակար են շրջակա միջավայրի համար, վտանգավոր են առողջության համար և, ի վերջո, հանգեցնում են բնապահպանական աղետի: Ի վերջո, ոչ ոք չի կարող երաշխավորել, որ այս մեթոդները չեն հանգեցնի նոր միջատների և մոլախոտերի առաջացմանը:

3.2 Բամբակի պաշտպանություն

Արիզոնայի համալսարան. Գիտնականներն աշխատում են բամբակի բերքատվությունը բարձրացնելու ուղղությամբ։ Բույսը տառապում է վարդագույն արկղային որդով: Եթե ​​վնասատուների պոպուլյացիան մեծ է, ապա բամբակի բերքատվությունը կտրուկ նվազում է:

Պետք է բամբակի բույս ​​մտցնել այնպիսի գեն, որը կսպանի թրթուրը։ Վերջին 40 տարիների ընթացքում բույսերը ցողում են քիմիական նյութերով միջատներին ոչնչացնելու համար: Տուժել են և՛ մարդիկ, և՛ կենդանիները։ Նրանք փորձել են բակտերիաների գեն ներդնել բամբակի մեջ: Բույսի տերեւներում սպիտակուց է առաջացել, որը թունավոր է ճիճու համար։ Այսպիսով, բույսը քիմիական նյութերով պաշտպանելու կարիք չկա։

Արդյունքում ստացվել են հարյուրավոր հեկտարներով թունավոր բույսեր, որոնք իրենք իրենց պաշտպանում են վնասակար միջատներից։ Կրկին ժամանակ կանցնի, և վնասատուները կվարժվեն դրան և իմունիտետ կզարգացնեն:

Բայց միայն բզեզները չեն, վնասատուները, որոնք անհանգստություն են առաջացնում: Բնապահպանները մտավախություն ունեն, որ առանձնապես դիմացկուն մոլախոտեր կհայտնվեն, իսկ դա նշանակում է, որ քիմիական նյութերի նկատմամբ դիմացկուն մոլախոտերից փրկություն չի լինի։ Ի վերջո, մեղուները կարող են ծաղկափոշի տարածել մի քանի կիլոմետր, և այդ բույսերը կլցնեն ամբողջ տարածքը: Այնուամենայնիվ, կան ապացույցներ, որ 15 մ հեռավորության վրա փոշոտումն այլևս չի լինում: Բայց նույնիսկ եթե փոփոխված բույսի ծաղկափոշին անցնում է հեռավորությունը, այն պետք է խաչասերվի իր տեսակի հետ։ Սուպեր գոյատևումն այնքան էլ հեշտ չէ պահպանել...

3.3 Բրինձ «A» վիտամինով

Ասիա. 100 միլիոն երեխա չի ստանում վիտամին A, որն անհրաժեշտ է ճիշտ տեսողության համար։ Բանն այն է, որ բնակչության ամենաաղքատ խավերի հիմնական սնունդը բրինձն է։ Երեխաները կուրանում են վիտամին A-ի պակասից.

Վեհ խնդիրն է անմիջապես բրինձ աճեցնել «A» վիտամինով և դրանով դաշտեր ցանել հետամնաց երկրներում։ Ինչպե՞ս է դա հնարավոր: Նարգիզը թունավոր բույս ​​է։ Դրանից պետք է վերցնել 2 գեն և ներմուծել բրնձի մեջ, որն այս դեպքում կպարունակի վիտամին A!

4. Գենետիկ մոդիֆիկացիայի սարսափները

Բրինձին ավելացվել է մարդու լյարդի գեն. Գիտնականները սկսել են մարդու գեներ ավելացնել բրնձի մեջ՝ փորձելով գենետիկորեն ձևափոխված մթերքները հասցնել հաջորդ մակարդակի:

Հետազոտողները բրնձի մեջ ներմուծել են մարդու լյարդից ստացված գեն, որն արտադրում է ֆերմենտ, որն օգնում է քայքայել վնասակար քիմիական նյութերը մարդու օրգանիզմում: Նրանք հուսով են, որ CYP2B6 ֆերմենտը նույնը կանի թունաքիմիկատների և աղտոտիչների դեպքում, երբ խառնվի բրնձի հետ:

Սակայն գենետիկորեն ձևափոխված մթերքների հակառակորդներն ասում են, որ մարդկային գեների օգտագործումը կխանգարի սպառողներին, ովքեր զզվում են մարդակերության գաղափարից և գիտնականներին, ովքեր ստանձնում են Աստծո գործառույթները: Սյու Մայերը, բրիտանական GeneWatch կազմակերպությունից, ասում է. «Ես չեմ կարծում, որ որևէ մեկը կցանկանա գնել այս բրինձը»: «Մարդիկ արդեն արտահայտել են իրենց զզվանքը մարդկային գեների օգտագործման նկատմամբ և իրենց անհանգստությունն այն բանի համար, որ բիոտեխնոլոգիական արդյունաբերությունը չի լսում իրենց: Դա էլ ավելի կսասանի նրանց վստահությունը»:

Որպես կանոն, մշակաբույսերը գենետիկորեն ձևափոխելիս օգտագործվում են բակտերիայից ստացված գեներ: Նրանք դիմացկուն են միայն մեկ տեսակի թունաքիմիկատների նկատմամբ, ինչը նշանակում է, որ ֆերմերները կարող են բուժել իրենց դաշտերը այնքան հաճախ, որքան ցանկանում են վնասատուներին վերահսկելու համար, բայց միայն մեկ տեսակի քիմիական նյութով: Բրինձին մարդկային գեն ավելացնելու նպատակը մի քանի տեսակի թունաքիմիկատների նկատմամբ դիմացկուն բույս ​​ստեղծելն է:

Ճապոնական Ցուկուբայի գյուղատնտեսական գիտությունների ազգային ինստիտուտի գիտնականները պարզել են, որ բրնձի նոր տեսակը կարող է դիմացկուն լինել 14 տարբեր տեսակի թունաքիմիկատների նկատմամբ: Պրոֆեսոր Ռիչարդ Մեյլանը, ով նմանատիպ հետազոտություն է անցկացրել Ինդիանայի Փերդյու ինստիտուտում, ասում է, որ նման բրինձ կարելի է աճեցնել արդյունաբերական աղտոտվածությամբ հագեցած հողում։ Նա իր հետազոտություններում օգտագործել է նապաստակի գեները, սակայն ասում է, որ պատճառ չի տեսնում, թե ինչու չպետք է օգտագործվեն մարդկային գեները: Նա ասում է, որ «Ֆրանկենշտեյնի սննդի» մասին խոսակցությունները անհեթեթություն են և ավելացնում. «Չեմ կարծում, որ էթիկական նկատառումները կապ ունեն գենետիկական ճարտարագիտության մեջ մարդու գեների օգտագործման հետ՝ սնունդ աճեցնելու համար»:

Բրնձի արտադրությունը նվազում է ամբողջ աշխարհում, և կա մրցավազք՝ գտնելու բրնձի բերքատվությունը բարձրացնելու ուղիներ, ինչպես նաև բրնձի նոր տեսակներ, որոնք վիրուսակայուն են, քիչ ալերգեններ և սպիտակուցներ պարունակող:

Այնուամենայնիվ, Գիտության ինստիտուտը գենետիկ մոդիֆիկացիայի հակառակորդների հասարակության մեջ ասում է, որ CYP2B6 ֆերմենտը կարող է ազդել մարդկանց վրա՝ հանգեցնելով նոր վիրուսների կամ քաղցկեղի տեսակների ստեղծմանը։

Նրանք ավելացնում են. «Գենետիկական մոդիֆիկացիայի ջատագովները և բրինձ արտադրող խոշոր երկրները ուսումնասիրում և խթանում են գենետիկորեն ձևափոխված բրինձը՝ քիչ ուշադրություն դարձնելով անվտանգությանը կամ երկարաժամկետ հեռանկարներին»։

Եզրակացություն

Թերահավատները վստահ չեն, որ գենետիկ տեխնոլոգիաները կլուծեն սոցիալական խնդիրները։ Ամբողջ աշխարհում սննդամթերքի հավասար բաշխման երազանքները ուտոպիստական ​​են։

Եվրոպայում գենետիկորեն ձևափոխված սննդամթերքի դեմ ընդդիմությունն ավելի ուժեղ է, քան աշխարհի ցանկացած այլ վայրում: Գենետիկորեն ձևափոխված արտադրանքի ստեղծողները պնդում են, որ դրանք լիովին անվտանգ են։ Իր հերթին, գենետիկ մոդիֆիկացիայի հակառակորդներն այն համարում են «Պանդորայի արկղ»՝ անկանխատեսելի հետևանքներով։

Ակնհայտ է, որ գալիք տասնամյակներում գենետիկան դեռ շատ անակնկալներ է մատուցելու մարդկությանը, բազմաթիվ սենսացիաներ կառաջացնի՝ երևակայական և իրական, և դրա շուրջ վեճեր ու նույնիսկ սկանդալներ կմոլեգնեն։ Հասարակությունը հեշտությամբ լսում է այն մարդկանց, ովքեր վախենում են ամեն նոր բանից, բայց բջջային հեռախոսների վտանգը պակաս չէ։

Գլխավորն այն է, որ այս ամբողջ աղմուկը շատ չի խանգարում ամենահետաքրքիր ու հեռանկարային գիտական ​​ուղղություններից մեկի գիտնականների լուրջ աշխատանքին։

Տերմինաբանական բառարան

Գենային ինժեներիան- սեռական բջիջների գենետիկական ծրագրերը նպատակաուղղված փոփոխելու պրակտիկան՝ օրգանիզմների սկզբնական ձևերին նոր հատկություններ հաղորդելու կամ օրգանիզմների սկզբունքորեն նոր ձևեր ստեղծելու նպատակով։ Գենետիկական ինժեներիայի հիմնական մեթոդը բաղկացած է օրգանիզմի բջիջներից գենի կամ գեների խմբի դուրսբերումից, դրանք զուգակցելով որոշակի նուկլեինաթթվի մոլեկուլների հետ և արդյունքում ստացված հիբրիդային մոլեկուլները ներմուծելով այլ օրգանիզմի բջիջներ:

Կենսաբանական պաշտպանություն- գենետիկական ճարտարագիտության մեջ՝ մարդու և շրջակա միջավայրի օբյեկտների համար անվտանգ կենսաբանական նյութի համակցության ստեղծում և օգտագործում, որի հատկությունները բացառում են գենետիկորեն ինժեներական օրգանիզմների անցանկալի գոյատևումը շրջակա միջավայրում և/կամ գենետիկ տեղեկատվության փոխանցումը նրանց։

Կենսատեխնոլոգիա- լայն իմաստով` կենսաբանությանն ու տեխնոլոգիաներին սահմանակից գիտական ​​կարգապահություն և պրակտիկայի ոլորտ, որն ուսումնասիրում է մարդկանց շուրջ բնական միջավայրը փոխելու ուղիներն ու մեթոդները՝ նրանց կարիքներին համապատասխան:

Կենսատեխնոլոգիա- նեղ իմաստով - կենսաբանական նյութերի օգնությամբ մարդկանց համար օգտակար ապրանքներ և երևույթներ ստանալու մեթոդների և տեխնիկայի մի շարք: Կենսատեխնոլոգիան ներառում է գենետիկ, բջջային և շրջակա միջավայրի ճարտարագիտություն

Գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմների արտանետումը շրջակա միջավայր- գործողություն կամ անգործություն, որը հանգեցրել է շրջակա միջավայր գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմների ներմուծմանը:

Գենետիկական ինժեներական գործունեություն- գենետիկական ինժեներիայի մեթոդների և գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմների կիրառմամբ իրականացվող գործունեություն.

Գենետիկորեն մշակված օրգանիզմ- օրգանիզմ կամ մի քանի օրգանիզմներ, ցանկացած ոչ բջջային, միաբջիջ կամ բազմաբջիջ գոյացություն. - տարբերվում է բնական օրգանիզմներից; - ստացված գենետիկական ինժեներիայի մեթոդներով. և - գենետիկորեն մշակված նյութ պարունակող:

Գենային ախտորոշում- գենետիկական ճարտարագիտության մեջ - գենոմի կառուցվածքի փոփոխությունները հայտնաբերելու մեթոդների մի շարք:

Փակ համակարգ- գենետիկական ճարտարագիտության մեջ- գենետիկական գործունեության համակարգ, որտեղ գենետիկական փոփոխությունները ներմուծվում են օրգանիզմ կամ գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմներ, մշակվում, մշակվում, պահպանվում, օգտագործվում, փոխադրվում, ոչնչացվում կամ թաղվում են ֆիզիկական, քիմիական և կենսաբանական խոչընդոտների կամ դրանց համակցման պայմաններում, կանխել գենետիկորեն ինժեներական օրգանիզմների շփումը բնակչության և շրջակա միջավայրի հետ:

Բաց համակարգ- գենետիկական ճարտարագիտության մեջ- գենետիկական ինժեներական գործունեության իրականացման համակարգ, որը ներառում է գենետիկորեն մշակված օրգանիզմների շփումը բնակչության և շրջակա միջավայրի հետ՝ շրջակա միջավայր դիտավորյալ բաց թողնման, բժշկական նպատակներով օգտագործման, արտահանման և ներմուծման, տեխնոլոգիաների փոխանցման ժամանակ։

Տրանսգենային օրգանիզմներ- կենդանիներ, բույսեր, միկրոօրգանիզմներ, վիրուսներ, որոնց գենետիկական ծրագիրը փոխվել է գենետիկական ինժեներիայի մեթոդներով.

Ֆիզիկական պաշտպանություն- գենետիկական ճարտարագիտության մեջ- հատուկ տեխնիկական միջոցների և տեխնիկայի ստեղծում և օգտագործում, որոնք կանխում են գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմների արտանետումը շրջակա միջավայր և/կամ գենետիկական տեղեկատվության փոխանցումը նրանց:

գրականություն

1. Maniatis T., Methods of genetic engineering, M., 1984;

2. Գենետիկական ճարտարագիտություն Աղբյուր #"#">#"#">Ռուբրիկոն

Գենետիկորեն ձևափոխված մոդիֆիկացված օրգանիզմ՝ օրգանիզմ կամ մի քանի օրգանիզմ, ցանկացած ոչ բջջային, միաբջիջ կամ բազմաբջիջ գոյացություն. - տարբերվում է բնական օրգանիզմներից; - ստացված գենետիկական ինժեներիայի մեթոդներով. և - գենետիկորեն մշակված նյութ պարունակող:

Ֆագերը նույնն են, ինչ բակտերիոֆագները: ...phage (հունարեն Phagos - ուտող) բարդ բառերի մի մասն է, որն իմաստով համապատասխանում է «ուտող», «ներծծող» (օրինակ՝ բակտերիոֆագ) բառերին։

Կենսատեխնոլոգիան կենսաբանական նյութերի օգտագործմամբ մարդկանց համար օգտակար ապրանքներ և երևույթներ ստանալու մեթոդների և տեխնիկայի մի շարք է: Կենսատեխնոլոգիան ներառում է գենետիկ, բջջային և շրջակա միջավայրի ճարտարագիտություն:

Գենետիկան մշակել է սոյայի հատիկներ, որոնք կանխում են մազաթափությունը: Ճապոնիայում մշակվել է սոյայի գենետիկորեն ձևափոխված տեսականի, որը խթանում է մազերի աճը և կանխում է մազաթափությունը քիմիաթերապիայի հետևանքով: Եթե ​​նոր արտադրանքի անվտանգությունը հաստատվի, ապա ձեզ ճաղատությունից փրկելու համար պարզապես պետք է պարբերաբար ուտել այս հատիկները, չորեքշաբթի ասել է Կիոտոյի համալսարանի հետազոտական ​​խմբի ղեկավար, պրոֆեսոր Մասակի Յոշիկավան։ Հացահատիկի բերքի հրաշագործ հատկությունը տվել է գենետիկորեն ներմուծված բաղադրիչը (նովոկինինը), որն ունի հակահիպերտոնիկ ազդեցություն։ Այն ստացվել է ձվի սպիտակուցի ամինաթթուների բաղադրությունից: Գիտնականների խոսքով՝ այս բաղադրիչը նպաստում է մազերի աճին՝ լայնացնելով անոթները և նորմալացնելով արյան շրջանառությունը։ Լոբի արդյունավետությունը հաստատվել է մկների վրա կատարված փորձերի ժամանակ, որոնք սափրվել են, իսկ հետո սնվել փոփոխված լոբիներով՝ մեկ գրամի դիմաց մեկ գրամի հակահիպերտոնիկ նյութի հազարերորդական չափով: Հաղորդվել է, որ մորթու վերականգնումն ընթացել է արագացված տեմպերով, իսկ դոզան ավելացնելուց հետո մկները դադարել են մազաթափվել նույնիսկ քիմիաթերապիայի արդյունքում։ Մասնագետներն ասում են, որ դրանց լոբիները կարող են օգտագործվել նաև որպես սովորական դեղամիջոց արյան բարձր ճնշման դեմ: 13 ապրիլի, 2005 թ

StarCraft ռազմավարական համակարգչային խաղի տիեզերքում Zerg-ի այլմոլորակային մրցավազքը աչքի է ընկնում նրանով, որ սովորել է յուրացնել այլ օրգանիզմների գենետիկական նյութը և վերափոխել սեփական գեները՝ փոխվելով և հարմարվելով նոր պայմաններին: Այս, առաջին հայացքից, ֆանտաստիկ գաղափարը շատ ավելի մոտ է կենդանի օրգանիզմների իրական հնարավորություններին, քան թվում է։

Այսօր մենք շատ բան գիտենք ԴՆԹ-ի մասին. ավելի քան երկու միլիոն գիտական ​​հրապարակումներ են նվիրված այս երկշղթա մոլեկուլին: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը կարելի է համարել չորս տառից բաղկացած այբուբենի (նուկլեոտիդների) օգտագործմամբ գրված տեքստ: Ցանկացած օրգանիզմի քրոմոսոմները կազմող բոլոր նուկլեոտիդների ամբողջությունը կոչվում է գենոմ։ Մարդու գենոմը պարունակում է մոտավորապես երեք միլիարդ «տառ»:

Գենոմի առանձին հատվածները մեկուսացված գեներ են՝ ֆունկցիոնալ տարրեր, որոնք առավել հաճախ պատասխանատու են հատուկ սպիտակուցների սինթեզի համար։ Մարդիկ ունեն մոտ 20000 սպիտակուցներ կոդավորող գեն: Սպիտակուցները, ինչպես ԴՆԹ-ի մոլեկուլները, պոլիմերներ են, բայց դրանք բաղկացած են ոչ թե նուկլեոտիդներից, այլ ամինաթթուներից։ Սպիտակուցները կազմող ամինաթթուների «այբուբենը» բաղկացած է 20 մոլեկուլից։ Իմանալով գենի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը՝ հնարավոր է ճշգրիտ որոշել նրա կոդավորված սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Փաստն այն է, որ բոլոր օրգանիզմներն օգտագործում են նույն (թեթև տատանումներով) լավ ուսումնասիրված գենետիկ կոդը՝ կոդոնների (եռապատիկ նուկլեոտիդների) որոշակի ամինաթթուների համապատասխանության կանոններ: Այս բազմակողմանիությունը թույլ է տալիս մի օրգանիզմի գեներին աշխատել մեկ այլ օրգանիզմում և դեռ արտադրել նույն սպիտակուցը:

Բնական ճարտարագիտություն

Բույսերի գենետիկական ինժեներիայի հիմնական մեթոդներից մեկը օգտագործում է ագրոբակտերիաները և նրանց մշակած մեխանիզմը բույսերի գենոմը փոփոխելու համար (տե՛ս PM No 10 «2005 թ.): Հողում ապրող ագրոբակտերիաների գեները կոդավորում են հատուկ սպիտակուցներ, որոնք կարող են «քաշել» որոշակի ԴՆԹ: մոլեկուլը մտնում է բույսերի բջջի մեջ և ինտեգրում այն ​​բույսի գենոմին և դրանով իսկ ստիպում բույսին արտադրել բակտերիաների համար անհրաժեշտ սննդանյութերը: Գիտնականները վերցրեցին այս գաղափարը և օգտագործեցին այն՝ փոխարինելով բակտերիաների համար անհրաժեշտ գեները նրանցով, որոնք կոդավորում են անհրաժեշտ սպիտակուցները: գյուղատնտեսություն Օրինակ՝ Bt տոքսինները, որոնք արտադրվում են հողի բակտերիաների կողմից Bacillus thuringiensis, բացարձակապես անվտանգ է կաթնասունների համար և թունավոր որոշ միջատների կամ սպիտակուցների համար, որոնք բույսին դիմադրություն են տալիս կոնկրետ թունաքիմիկատների նկատմամբ։

Գեների փոխանակումը բակտերիաների հետ, նույնիսկ իրար հետ կապ չունեցող, շատ տարածված երեւույթ է։ Հենց դրա պատճառով է, որ պենիցիլինի նկատմամբ կայուն մանրէներ ի հայտ եկան դրա զանգվածային կիրառման մեկնարկից ընդամենը մի քանի տարի անց, և այսօր հակաբիոտիկների նկատմամբ կայունության խնդիրը դարձել է բժշկության մեջ ամենատագնապալիներից մեկը։

Վիրուսներից մինչև օրգանիզմներ

Բնական «գենետիկ ինժեներիան» ներառում է ոչ միայն բակտերիաներ, այլև վիրուսներ։ Շատ օրգանիզմների, այդ թվում՝ մարդկանց գենոմները պարունակում են տրանսպոզոններ՝ նախկին վիրուսներ, որոնք վաղուց ինտեգրվել են հյուրընկալողի ԴՆԹ-ին և, որպես կանոն, առանց տիրոջը վնասելու, կարող են «ցատկել» գենոմի մի տեղից մյուսը:

Ռետրովիրուսները (օրինակ՝ ՄԻԱՎ-ը) կարողանում են իրենց գենետիկական նյութը ուղղակիորեն ներդնել էուկարիոտ բջիջների (օրինակ՝ մարդու բջիջների) գենոմի մեջ։ Ադենովիրուսները չեն ինտեգրում իրենց գենետիկական տեղեկատվությունը կենդանիների և բույսերի գենոմների մեջ. նրանց գեները կարող են միանալ և աշխատել առանց դրա: Այս և այլ վիրուսներն ակտիվորեն օգտագործվում են գենային թերապիայի մեջ՝ ժառանգական հիվանդությունների մի ամբողջ շարք բուժելու համար:

Այսպիսով, բնական գենետիկական ճարտարագիտությունը շատ լայնորեն կիրառվում է բնության մեջ և հսկայական դեր է խաղում օրգանիզմների շրջակա միջավայրին հարմարվելու գործում: Ավելի կարևոր է, որ բոլոր կենդանի օրգանիզմները պատահական մուտացիաների միջոցով մշտապես ենթարկվում են գենետիկ փոփոխությունների: Այստեղից բխում է կարևոր եզրակացություն՝ իրականում յուրաքանչյուր օրգանիզմ (բացառությամբ կլոնների) եզակի է և գենետիկորեն ձևափոխված՝ համեմատած իր նախնիների հետ։ Նա ունի և՛ նոր մուտացիաներ, և՛ նախկինում գոյություն ունեցող գենային տարբերակների նոր համակցություններ. ցանկացած երեխայի գենոմում հայտնաբերվել են տասնյակ գենետիկ տարբերակներ, որոնք ծնողներից ոչ մեկը չի ունեցել: Բացի նոր մուտացիաների ի հայտ գալուց, յուրաքանչյուր սերնդում սեռական վերարտադրության ժամանակ առաջանում է ծնողների մոտ արդեն գոյություն ունեցող գենետիկական տարբերակների նոր համակցություն։

Փորձարկվել է փորձերում

Այսօր ակտիվորեն քննարկվում է գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմներ (ԳՁՕ) պարունակող սննդամթերքի անվտանգությունը։ Մարդկանց կողմից իրականացվող գենետիկական ինժեներիայի արտադրանքի համար «գենետիկորեն արդիականացված օրգանիզմներ» տերմինը շատ ավելի հարմար է, քանի որ գենետիկական ինժեներիան հնարավորություն է տալիս արագացնել գենետիկական փոփոխությունների այդ գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում բնության մեջ և ուղղել դրանք մարդու կողմից ցանկալի ուղղությամբ: . Այնուամենայնիվ, գենետիկական արդիականացման մեխանիզմների և գենետիկ մոդիֆիկացիայի բնական գործընթացների միջև չկան էական տարբերություններ, ուստի կարելի է ողջամտորեն ենթադրել, որ ԳՄ սննդամթերքի արտադրությունը լրացուցիչ ռիսկեր չի պարունակում:

Այնուամենայնիվ, ինչպես ցանկացած գիտական ​​վարկած, ԳՁՕ-ների անվտանգությունը փորձնական ստուգման կարիք ուներ: Հակառակ ԳՁՕ-ի հակառակորդների բազմաթիվ պնդումների, այս հարցը տասնամյակներ շարունակ շատ ու շատ ուշադիր ուսումնասիրվել է: Այս տարի ամսագրում Քննադատական ​​ակնարկներ կենսատեխնոլոգիայի մեջՀրապարակվել է վերջին տասը տարիների ընթացքում ԳՁՕ-ների անվտանգությունն ուսումնասիրող գրեթե 1800 գիտական ​​աշխատությունների ակնարկ: Միայն երեք ուսումնասիրություններ են կասկածներ հարուցել երեք հատուկ ԳՄ սորտերի բացասական ազդեցության վերաբերյալ, սակայն այդ կասկածներն արդարացված չեն, ևս երկու դեպքում հաստատվել է ԳՄ սորտերի պոտենցիալ ալերգենիկությունը: Միակ հաստատված դեպքը վերաբերում էր բրազիլական ընկույզի գենին, որը տեղադրված էր ԳՄ սոյայի սորտի մեջ: Ստանդարտ նման դեպքերում, ալերգիայով տառապող մարդկանց արյան շիճուկի արձագանքը նոր GM սորտի սպիտակուցին փորձարկելը ցույց է տվել վտանգի առկայությունը, և մշակողները հրաժարվել են սորտը շուկա հանել:

Բացի այդ, արժե առանձին նշել ամսագրում հրապարակված 2012թ Սննդի և քիմիական թունաբանություն, որն իր մեջ ներառում էր 12 ուսումնասիրություններ սննդի մեջ ԳՁՕ-ի օգտագործման անվտանգության վերաբերյալ մի քանի (երկուից հինգ) սերունդների կենդանիների վրա և ևս 12 կենդանիների ուսումնասիրություններ սննդի մեջ ԳՁՕ-ի երկարաժամկետ (երեք ամսից մինչև երկու տարի) օգտագործման վերաբերյալ: Վերանայման հեղինակները եզրակացրել են, որ ԳՁՕ-ների բացասական ազդեցություններ չկան (համեմատած ոչ արդիականացված անալոգների հետ):

Սկանդալային բացահայտումներ

Հետաքրքրություններ են առաջանում որոշ աշխատանքների շուրջ, որոնք իբր ցույց են տալիս ԳՄ բույսերի որոշ տեսակների վնասը: Տիպիկ օրինակ, որը սիրում են նշել ԳՁՕ-ի հակառակորդները, ֆրանսիացի հետազոտող Սերալինիի սենսացիոն հրապարակումն է ամսագրում։ Սննդի և քիմիական թունաբանություն, ով պնդում էր, որ ԳՄ եգիպտացորենը քաղցկեղ է առաջացնում և ավելացնում մահացությունը առնետների մոտ: Գիտական ​​հանրությունում Սերալինիի աշխատանքը բուռն քննարկումների տեղիք տվեց, բայց ոչ այն պատճառով, որ հետազոտողը ձեռք է բերել և հրապարակել եզակի տվյալներ։ Պատճառն այն էր, որ գիտական ​​տեսանկյունից աշխատանքն իրականացվել է չափազանց անփույթ և պարունակում է առաջին հայացքից նկատելի կոպիտ սխալներ։

Այնուամենայնիվ, Սերալինիի` մեծ ուռուցքներով առնետների լուսանկարները հսկայական տպավորություն թողեցին հանրության վրա: Չնայած այն հանգամանքին, որ նրա հոդվածը չդիմացավ օբյեկտիվ քննադատությանը և հանվեց ամսագրից, այն շարունակում է մեջբերվել ԳՁՕ-ի հակառակորդների կողմից, որոնց ակնհայտորեն չի հետաքրքրում հարցի գիտական ​​կողմը, իսկ հիվանդ առնետների լուսանկարները դեռևս ցուցադրվում են: էկրաններ.

ԳՁՕ-ների պոտենցիալ վտանգների քննարկման գիտական ​​մակարդակը ԶԼՄ-ներում և ընդհանուր առմամբ հասարակության մեջ ապշեցուցիչ միամիտ է: Խանութների դարակներում կարելի է գտնել օսլա, աղ և նույնիսկ «ոչ GMO» ջուր: ԳՁՕ-ները մշտապես շփոթվում են կոնսերվանտների, թունաքիմիկատների, սինթետիկ պարարտանյութերի և սննդային հավելումների հետ, որոնց հետ գենետիկական ինժեներիան ուղղակի կապ չունի։ Նման քննարկումները սննդամթերքի անվտանգության իրական խնդիրներից հեռացնում են շահարկումների և հասկացությունների փոխարինման տիրույթ:

Վտանգներ՝ իրական և ոչ

Այնուամենայնիվ, ոչ այս հոդվածը, ոչ էլ այլ գիտական ​​աշխատանքները չեն փորձում ապացուցել, որ ԳՁՕ-ները «բացարձակապես անվտանգ են»։ Իրականում, ոչ մի սննդամթերք բացարձակապես անվտանգ չէ, քանի որ Պարասելսուսն ասել է հայտնի արտահայտությունը. «Ամեն ինչ թույն է, և ոչինչ թունավոր չէ. Ընդամենը մեկ չափաբաժինն անտեսանելի է դարձնում թույնը»։ Նույնիսկ սովորական կարտոֆիլը կարող է ալերգիա առաջացնել, իսկ կանաչը պարունակում է թունավոր ալկալոիդներ՝ սոլանիններ։

Կարո՞ղ է արդյոք գոյություն ունեցող բույսերի գեների աշխատանքը ինչ-որ կերպ փոխվել նոր գենի ներդրման արդյունքում: Այո, կարող է, բայց ոչ մի օրգանիզմ անձեռնմխելի չէ գեների գործունեության փոփոխություններից։ Արդյո՞ք գենետիկական ինժեներիան կարող է հանգեցնել նոր բույսի բազմազանության, որը կտարածվի գյուղատնտեսական հողերից այն կողմ և ինչ-որ կերպ կազդի էկոհամակարգի վրա: Տեսականորեն դա հնարավոր է, բայց դա տեղի է ունենում նաև բնության մեջ ամենուր՝ հայտնվում են նոր տեսակներ, փոխվում են էկոհամակարգերը, որոշ տեսակներ մահանում են, մյուսները զբաղեցնում են իրենց տեղը։ Այնուամենայնիվ, հիմքեր չկան ենթադրելու, որ գենետիկական ճարտարագիտությունը լրացուցիչ վտանգ է ներկայացնում շրջակա միջավայրի կամ մարդկանց կամ կենդանիների առողջության համար: Բայց այդ ռիսկերը մշտապես շեփորվում են ԶԼՄ-ներում: Ինչո՞ւ։

ԳՁՕ-ի շուկան մեծապես մենաշնորհված է։ Հսկաների մեջ առաջին տեղում է Monsanto-ն։ Իհարկե, ԳՁ սերմերի և տեխնոլոգիաների խոշոր արտադրողները շահագրգռված են շահույթով, նրանք ունեն իրենց շահերը և սեփական լոբբին։ Բայց նրանք փող են աշխատում ոչ թե օդից, այլ մարդկությանը առաջարկելով առաջադեմ գյուղատնտեսական տեխնոլոգիաներ, որոնց օգտին ամենահամոզիչ կերպով քվեարկում են արտադրողները՝ դոլարով, պեսոյով, յուանով և այլն։

Հնացած տեխնոլոգիաների կիրառմամբ աճեցված և, հետևաբար, ավելի թանկ (բայց ոչ ավելի որակյալ) «օրգանական» արտադրանքի հիմնական արտադրողներն ու մատակարարները նույնպես ոչ թե մանր ֆերմերներն են, այլ բազմամիլիարդանոց շրջանառությամբ խոշոր ընկերությունները։ Միայն Միացյալ Նահանգներում օրգանական արտադրանքի շուկան 2012 թվականին կազմել է 31 միլիարդ դոլար: Սա լուրջ բիզնես է, և քանի որ օրգանական արտադրանքը ոչ մի առավելություն չունի ԳՁՕ-ի նկատմամբ, բայց ավելի թանկ է արտադրվում, նրանք չեն կարող մրցակցել ԳՄ սորտերի հետ: շուկայական մեթոդներ. Այսպիսով, լրատվամիջոցների միջոցով մենք պետք է դյուրահավատ սպառողների մեջ անհիմն վախ սերմանենք առասպելական «կարիճի գեների» նկատմամբ, ինչը պահանջում է թանկարժեք և ցածր տեխնոլոգիական «օրգանական ապրանքներ»: Բացի այդ, ԳՁՕ-ի հակառակորդները, նկարագրելով գենետիկորեն ձևափոխված սորտերի սարսափելի վտանգները, որոնք արտադրում են սպիտակուցներ. B. thuringiensis, նրանք սովորաբար մոռանում են նշել, որ նման մշակաբույսերի կամ դրանցից մեկուսացված սպիտակուցների վրա հիմնված պատրաստուկները թույլատրվում են (և լայնորեն կիրառվում) «օրգանական գյուղատնտեսությունում»։ Ինչպես նաև բնական գոմաղբը, որը կարող է լինել պաթոգեն բակտերիաների և այլ բնական տհաճությունների աղբյուր:

Մի քիչ քաղաքականություն

Այսօր գենետիկական ճարտարագիտությունը անվտանգության տեսանկյունից ամենաուսումնասիրված տեխնոլոգիաներից մեկն է։ Այն թույլ է տալիս ստեղծել ավելի որակյալ սննդամթերք, նվազեցնել դաշտերում օգտագործվող թունաքիմիկատների քանակը և պաշտպանել շրջակա միջավայրը (այո, պաշտպանել. Bt սորտերով ցանված դաշտերում ավելի շատ միջատներ և թռչուններ են ապրում, քան «սովորական», որոնք պետք է կանոնավոր կերպով ցանվեն։ բուժվում է միջատասպաններով):

Սակայն ԳՁՕ-ների դեմ «պայքարի» մեկ այլ պատճառ էլ կա՝ զուտ քաղաքական։ Կենսատեխնոլոգիայի ոլորտում զգալիորեն զիջող երկրները փորձում են պատճառ գտնել այլ երկրների ավելի էժան ապրանքների իրենց շուկա մուտքը կանխելու համար։ Այնուամենայնիվ, օտարերկրյա արտադրանքից հայրենական արտադրողների նման պաշտպանությունը իմաստ ունի միայն այն դեպքում, եթե դա օգնի ժամանակ շահել սեփական տեխնոլոգիաները զարգացնելու համար մրցունակ պետություն: Եթե ​​դա չարվի, ապա համաշխարհային գիտատեխնոլոգիական մակարդակից հետ մնալու լուրջ վտանգ կա։ Ընդմիշտ.

Պոլիմերիզմը ոչ ալելային բազմակի գեների փոխազդեցությունն է, որոնք միակողմանիորեն ազդում են նույն հատկանիշի զարգացման վրա. Հատկանիշի դրսևորման աստիճանը կախված է գեների քանակից։ Պոլիմերային գեները նշանակվում են միևնույն տառերով, և նույն տեղանքի ալելներն ունեն նույն ենթագիր:

Ոչ ալելային գեների պոլիմերային փոխազդեցությունը կարող է լինել կուտակային և ոչ կուտակային։ Կուտակային (կուտակային) պոլիմերացման դեպքում հատկանիշի դրսևորման աստիճանը կախված է մի քանի գեների ընդհանուր գործողությունից։ Որքան շատ են գերիշխող գենային ալելները, այնքան ավելի ընդգծված է որոշակի հատկանիշը: F2-ում տրոհումն ըստ ֆենոտիպի՝ երկհիբրիդային հատման ժամանակ տեղի է ունենում 1: 4: 6: 4: 1 հարաբերակցությամբ, և ընդհանուր առմամբ համապատասխանում է երրորդին, հինգերորդին (դիհիբրիդային խաչմերուկով), յոթերորդին (եռահիբրիդային խաչմերուկով) և այլն: գծեր Պասկալի եռանկյունու մեջ.

Ոչ կուտակային պոլիմերացման դեպքում հատկանիշը դրսևորվում է պոլիմերային գեների գերիշխող ալելներից առնվազն մեկի առկայությամբ։ Գերիշխող ալելների թիվը չի ազդում հատկանիշի արտահայտման աստիճանի վրա։ F2-ում տարանջատումն ըստ ֆենոտիպի՝ դիհիբրիդային հատման ժամանակ 15:1 է:

Պոլիմերացման օրինակ է մարդու մաշկի գույնի ժառանգումը, որը կախված է (առաջին մոտավորությամբ) չորս գեներից, որոնք ունեն կուտակային ազդեցություն։

Փոփոխիչ գեն

Գեն, որը չունի իր սեփական արտահայտությունը ֆենոտիպում, բայց ունի ուժեղացնող կամ թուլացնող ազդեցություն այլ գեների արտահայտման վրա (համապատասխանաբար, ուժեղացուցիչ գեն և արգելակող գեն ); երբեմն «փոփոխող գենի» հասկացությունն ավելի լայն է հասկացվում. ցանկացած գեն, որը որևէ ազդեցություն ունի մեկ այլ (ոչ ալելային) գենի արտահայտման աստիճանի վրա, ապա փոփոխող գեն, որը ազդում է ֆենոտիպի վրա միայն հիմնական գենի առկայության դեպքում ( դրա միջոցով) կոչվում է հատուկ գեն՝ փոփոխող։

20. Քրոմոսոմների տեսությունը և դրա ստեղծման պատմությունը.

21. Սեռական ժառանգության մեխանիզմներ. Ներքին և արտաքին միջավայրի գործոնների ազդեցությունը գենդերային բնութագրերի զարգացման վրա:

22. Սեռի հետ կապված հատկանիշների ժառանգություն.

Բոլոր երկսեռ օրգանիզմներն ունեն երկու տեսակի քրոմոսոմներ. Առաջին տեսակը աուտոսոմներն են (ոչ սեռական քրոմոսոմներ): Նույնն են իգական և արական օրգանիզմների մոտ։ Երկրորդ տեսակը սեռական քրոմոսոմներն են, ըստ որի օրգանիզմների միջև կան տարբերություններ ըստ սեռի՝ էգերն ունեն 2 նույնական XX քրոմոսոմներ, արուները՝ XY։ Սեքսի այս տեսակը կոչվում է հոմոգամետիկ: Բնութագիր կաթնասուններին, ձկներին, միջատներին։ Սեռի երկրորդ տեսակը հետերոգամետիկ է՝ իգական սեռի XY, տղամարդիկ՝ XX։ Սեռական քրոմոսոմները տարբերվում են չափերով: Օրգանիզմների մեծ մասում X քրոմոսոմը պարունակում է բազմաթիվ գեներ, մինչդեռ Y քրոմոսոմը պարունակում է միայնակ գեներ։ Միայն ձկների մոտ Y քրոմոսոմն է համեմատաբար հարուստ գեներով։ Եթե ​​գեները տեղայնացված են X քրոմոսոմում, իսկ Y քրոմոսոմը գենետիկորեն ինտերն է, ապա հատկությունների ժառանգության այս տեսակը կոչվում է սեռի հետ կապված ժառանգություն: Եթե ​​գեները առկա են միայն մեկ քրոմոսոմում, իսկ երկրորդը գենետիկորեն ինտերն է, ապա այդպիսի օրգանիզմները կոչվում են գենիզիգոտ:

23. Շղթայված ժառանգություն և հատում

Քանի որ օրգանիզմների մեծ մասն ունի բազմաթիվ (մի քանի հազար) գեներ և սահմանափակ թվով քրոմոսոմներ, մի քանի գեներ միաժամանակ տեղակայված են մեկ քրոմոսոմի վրա։ Մեկ քրոմոսոմի մաս կազմող գեները կոչվում են կապված և կազմում են կապող խումբ։ Նրանք ժառանգվում են որպես մեկ ամբողջություն, քանի որ դա որոշվում է մեյոզի քրոմոսոմի վարքագծով: Այս դեպքում տարանջատումն ըստ փոխկապակցված բնութագրերի չի ենթարկվում անկախ ժառանգության օրենքին: Եթե ​​գեները գտնվում են միմյանց մոտ, ապա դրանք միշտ պահպանվում են իրենց սկզբնական համակցություններում։

Օրինակ՝ AB/ab x ab/ab -> 1 Ab/ab՝ 1 ab/ab:

Սա այսպես կոչված ամբողջական զուգավորման դեպք է, որը հազվադեպ է նկատվում։ Շատ ավելի տարածված են այն իրավիճակները, երբ գեները գտնվում են միմյանցից որոշ հեռավորության վրա: Մասնակի կապակցման այս դեպքում նրանք կարող են բաժանվել մի գործընթացի միջոցով, որը կոչվում է անցում: Սա գենետիկական ռեկոմբինացիայի մեկ այլ տեսակ է: Խաչմերուկը տեղի է ունենում առաջին մեյոտիկ բաժանման պրոֆազում քրոմոսոմների միացման պահին: Այս պահին հոմոլոգ քրոմոսոմների քրոմատիդները փոխանակում են ժառանգական նյութի բեկորները, ինչի արդյունքում առաջանում են գեների նոր համակցություններ։

Օրինակ՝ AB/ab x ab/ab → AB/ab: ab/ab: Ab/ab: aB

Recombinant (կամ crossover) դասերի թիվը միշտ ավելի փոքր է, քան ոչ ռեկոմբինանտները, և յուրաքանչյուր խմբի ներսում երկու դասերի հարաբերակցությունը միշտ 1:1 է: Crossover արժեքը, որը հաշվարկվում է որպես ռեկոմբինանտների տոկոս սերունդների ընդհանուր թվի նկատմամբ, գեների միջև հեռավորության ցուցիչ է և օգտագործվում է քրոմոսոմների քարտեզագրման համար. Այս հեռավորությունները ունեն հավելման հատկություն, որը հետևյալն է. Եթե ​​կան A-B-C կարգով դասավորված երեք գեն, ապա AC = AB + BC: Այս հավելումը հստակ ցույց է տալիս քրոմոսոմների վրա գեների դասավորության գծայինությունը։

Եթե ​​դիտարկվում է մեծ թվով գեների միջև խաչմերուկ, ապա ի հայտ է գալիս շատ ավելի բարդ պատկեր՝ հատման առանձին ակտերը փոխազդում են միմյանց հետ: Փոխանցման գործողությունների այս փոխադարձ ազդեցությունը կոչվում է միջամտություն: