Генная инженерия. 3

Введение:

Генетика вначале  была использована для борьбы против дар-винизма. Устойчивость генов трактовалась как их неизменность. Мутационная  изменчивость отождествлялась непосредственно  с видообразованием и, как казалось, как будто отменяла естественный отбор в качестве главного фактора эволюции. Но уже к концу 20-х годов XX в, становилось все яснее, что генетика раскрывает конкретный механизм изменчивости, соотношение свойств организма и характера внешних воздействий в возникновении индивидуальных изменений.

Основатель  мутационной теории Гуго де Фриз считал, что каждая мутация ведет к  возникновению нового вида и сводил эволюцию к простому накоплению мутаций. На самом деле мутации лишь поддерживают наследственную неоднородность популяций  и других эволюционных групп. Но это необходимое, но еще недостаточное условие эволюционного процесса. Необходимы также необратимые изменения среды — как абио-тические по своему происхождению изменения климата, го-рообразование и т.п.), так и биогенные, порожденные самой жизнью, к которым присоединились антропогенные, обуслов-ленные человеческой деятельностью.

Важную роль в объединении генетики и эволюционной тео-рии, в разработке генетики популяций, сыграли С.С. Четве-риков, Н.П. Дубинин  и другие русские ученые. В 40-50-е  годы XX в. И.И. Шмальгаузен, опираясь на достижения гене-тики, конкретизировал учение о естественном отборе, выделив две его формы: стабилизирующий отбор и ведущий отбор.

Генетика —  наука о наследственности, способах передачи признаков от родителей  к детям, о механизмах индивидуальной изменчивости организмов и способах управления ею.

Исходные законы наследственности были открыты чешским  ученым Грегором Менделем в 1865 г. и переоткрыты  независимо от него Гуго де Фризом в  Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии. Они и есть основатели генетики. Вторым крупнейшим этапом в истории генетики явилось обоснование Г. Морганом хромосомной теории наследственности, согласно которой основную роль в передаче наследственной информации играют хромосомы клеточного ядра.

Важнейшим в  генетике является понятие«ген».Ген  вначале представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом  установили, что ген — участок  цепочки ДНК и он сам имеет  сложную структуру. Число возможных  различных сочетаний четырех  органических оснований по длине цепочки ДНК составляет гигантскую величину 4^{10 000}, которая превышает число атомов в Солнечной системе. На основе такого разнообразия действительно может возникнуть практически бесконечное число наследственных изменений, обеспечивающих эволюцию и разнообразие органического мира. Наследственность обеспечивает преемственность живого на Земле, а изменчивость — многообразие форм жизни. И то, и другое связаны неразрывно.

Генетика различает  основные формы изменчивости;генотипическую, передаваемую по наследству, ифенотипическую, не передаваемую по наследству. Наиболее ярко наследственная изменчивость проявляется в мутациях— перестройках наследственного основания, генотипа организма. Крупная мутация всегда выражается в форме более или менее резкого наследственного морфофизиологического уклонения единственной особи среди многих других, остающихся неизменными. Но в большинстве случаев мутации имеют вид небольших уклонений.

Важно понять, что мутации сами по себе не являются приспособительными изменениями, непосредственно направленными на выживание организмов в данных определенных условиях. Они возникают случайно, хотя и под воздействием внутренней и внешней среды, т.е. не беспричинно. Они зависят от условий среды и могут быть получены специальным воздействием ионизирующей радиации, химических реагентов и т.п.

Но экспериментально получаемые мутации тоже не носят  характера адаптивных изменений. Адаптации, приспособления создаются лишь в  результате отбора.

Сначала под  генотипом понимали систему всех генов, входящих в состав клеток, сейчас объем этого понятия сужен до совокупности хромосомных ДНК организма, а совокупность всех генов называют геномом.

Под генотипом  следует понимать только наследственную структуру организма. Понятие же фенотипа обозначает совокупность доступных наблюдений индивидуальных признаков особи. Один из создателей современной генетики академик Н.П. Дубинин сравнивает соотношение генотипа и фенотипа с соотношением сущности и явления, подчеркивая большую устойчивость генотипа и подвижность, текучесть фенотипа. Фенотип является результатом взаимодействия генотипа и среды, поэтому он может быть сложнее и многообразнее генотипа.

Индивидуальное  развитие живого организма от зарождения до смерти осуществляется под влиянием как генетических программ и подпрограмм, так и внешних условий. Из-за этого одинаковая генетическая основа (генотип) не всегда приводит к формированию организмов с одинаковым фенотипом, одинаковым набором свойств. У организма складываются такие признаки, которые облегчают его существование именно в данных конкретных условиях. Удачные приспособительные изменения (смена сезонной окраски, усиление или ослабление теплого шерстного покрова и т.п.) регулируются естественным отбором, обеспечивая выживание организмов с генотипами, способными оптимально реагировать на изменение внешней среды.

Генная инженерия  это новая, революционная технология, при помощи которой ученые могут  извлекать гены из одного организма  и внедрять их в любой другой. Гены это программа жизни - это биологические конструкции, из которых состоит ДНK и которые обуславливают специфические характеристики, присущие тому или другому живому организму. Пересадка генов изменяет программу организма - получателя и его клетки начинают производить различные вещества, которые, в свою очередь, создают новые характеристики внутри этого организма. При помощи этого метода исследователи могут менять особые свойства и характеристики в нужном им направлении, например: они могут вывести сорт томатов с более длительным сроком хранения или сорт соевых бобов, устойчивых к воздействию гербицидов. Генная инженерия - это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Но гены образования не химические, а функциональные. С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков, хранящих определенный объем информации - генов. В основе действия гена лежат его способность через посредство РНК определять синтез белков. В молекуле ДНК как бы записана информация, определяющая химическую структуру белковых молекул. Ген - участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо одного белка (один ген - один белок). Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов. Совокупность всех генов клетки составляет ее геном. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов, но в каждой из них реализуется различная часть хранимой информации. Поэтому, например, нервные клетки и по структурно-функциональным, и по биологическим особенностям отличаются от клеток печени. Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Изменения генов, прежде всего, связано с преобразованием химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.

1.Генетика  и эволюция.

Понять сущность эволюционных процессов помогает генетика — наука о наследственности, изменчивости организмов и методах управления ими.

Ген является элементарной единицей наследственности. Задачами генетики являются:

изучение структуры  единиц наследственности (генов);

анализ механизма  функционирования генов;

реализация  генетической информации (в частности, для увеличения производительности животноводства и сельхоз-структур);

анализ функционирования генов на разных этапах развития организма.

Таким образом, генетика изучает два фундаментальных  свойства живых систем - наследственность и изменчивость.

На сегодня  известно, что гены и хромосомы (генотип — совокупность наследственных структур) определяютфенотип -совокупность всех признаков организма, который является результатом взаимодействия генотипа и окружающей Среды (питание., температура, радиация и др.).

Перестройку гена называют мутацией.

Новый организм, носитель мутации — мутант, а факторы, вызывающие эти изменения, — мутагены.

Наиболее сильное  влияние из факторов окружающей Среды (в сотни раз сильнее других) оказывают радиоактивные элементы, а количество мутаций пропорционально дозе облучения, что доказал американский генетик К. Миллер, работавший с лучами Рентгена¹.

В познании закономерностей  наследственности существенную роль сыграл чешский исследователь Г. Мендель (1822 -18 84), сформулировавший законы наследственности. Доказано, что признаки организмов определяются дискретными наследственными факторами.

Хромосома любого организма содержит длинную непрерывную цепь ДНК, несущую множество генов.

_____________________________________________________________

¹ В. Рентген (1845—1923), немецкий физик.

Установлены принципиальные их характеристики, имеющие всеобщее и фундаментальное значение, например дискретность и линейное расположение в хромосоме. Другие определенные закономерности, например расщепление признаков в потомстве гибридов, отмечены только у диплоидных эукариотических организмов.

Методы генетического  анализа очень разнообразны, одним  из первых является гибридологический. Суть его заключается в скрещивании  организмов, отличающихся друг от друга  по одному или нескольким признакам, и детальном анализе потомства.

Такие исследования позволили Г. Менделю сформулировать законы наследования.

Первый, или закон единообразия:

У гибридов первого  поколения проявляются признаки только одного родителя (доминантный признак), не проявляющиеся при этом признаки Мендель назвал рецессивными.

Второй, или закон расщепления:

В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается  явление расщепления; в случае полного доминирования четверть особей из гибридов второго поколения имеет рецессивный признак, три четверти — доминантный.

Третий или закон независимого комбинирования:

Расщепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов. Этот закон справедлив только в случаях независимого наследования, когда гены, отвечающие за эти признаки, расположены в разных парах гомологичных хромосом.

Понятие наследования признака употребляют обычно как  образное выражение, так как наследуется  лишь ген, отвечающий за этот признак.  Признаки формируются в ходе индивидуального развития организма и обусловливаются генотипом и влиянием внешней среды.

Законы генетики носят статистический характер, так  как при образовании зиготы сочетание  генов имеет случайный характер, а ожидаемый результат скрещивания будет выполняться тем точнее, чем больше число потомков.

Признаки организма (способы их описания с целью различия) можно разделить на две группы —качественные и количественные.

Качественными называют признаки, устанавливаемые описательным (биологическим) путем (окраска, форма, масть, половые различия). Наследование качественных признаков происходит по законам Менделя.

Изменчивость (разнообразие) в целом носит не только качественный, но и количественный характер, который определяется измерением (яйценоскость, масса семян...), Большинство признаков, важных при разведении животных и выращивании растений, носит количественный характер.

Живые организмы  постоянно испытывают воздействие  разнообразных факторов Среды обитания. Среда может влиять на формирование как количественных, так и качественных признаков. Среда приводит кестественному отбору как фактору эволюции в результате борьбы за существование. Он основывается на преимущественном выживании наиболее приспособленных особей каждого вида и гибели менее приспособленных. Под борьбой за существование понимают внутривидовую и межвидовую конкуренцию, отношения хищник-жертва, взаимодействие с абиотическими факторами Среды и т. д. Однако наряду с конкуренцией существует и взаимопомощь у особей в пределах вида.

В процессе эволюции происходит направленное изменение фенотипа и генотипа вследствие размножения организмов. Приспособленность к определенным условиям Среды не означает прекращения естественного отбора в популяций. Существует форма отбора, которая постоянно исключает уклоняющихся от нормы особей, — так называемый стабилизирующий отбор.

К середине XX века эволюционная теория Дарвина была дополнена следующими положениями: отрицание наследования приобретенных  признаков; доказательство постепенности  эволюционного процесса; осознание эволюции как процесса, протекающего на популяционном уровне; подтверждение фундаментальной роли естественного отбора; выявление механизмов наследственной изменчивости и оценка ее вклада в эволюционный процесс; установление эволюционных закономерностей — онтогенеза (индивидуального развития организма).

Как резюмировал  Вернадский, "Живой, динамический процесс бытия, науки, связывающий прошлое с настоящим, стихийно отражается в среде обитания человечества, является все растущей геологической силой, превращающей биосферу в ноосферу. Это природный процесс, независимый от исторических случайностей"'².

_____________________________________________________________

²Вернадский В.И. "Биосфера и ноосфера" — М: 1988.

Законы эволюции требуют дальнейшего изучения, но существуют современные гипотезы, подкрепленные фактами палеонтологии, биогеографии, сравнительной эмбриологии и биохимии.

Рассматривая  эволюцию на молекулярном уровне, можно  сказать, что направленная эволюция обусловливает развитие популяции молекул в определенном направлении, благодаря циклам селекции, амплификации и мутаций.

Молекулярный  биолог может читать гены какого-либо организма как исторический документ, свидетельствующий о его эволюции, но написанный химическим языком (структура молекулы ДНК). В настоящее время исследуется и сам механизм, производящий эволюционные изменения. Разработанные математические модели эволюции позволяют выявить общие закономерности эволюции различных систем. Они опираются на теорию информации и самоорганизации.

Современные данные палеонтологии говорят о квантовом характере видообразования. В соответствии с геологическим временем этот процесс почти мгновенен. Анализ уравнений популяционной генетики показывает, что процесс видообразования похож на фазовый переход.

Биология как  наука о жизни.

Возможности одного из самых важных порождений науки ХХ века - генной инженерии - давно  будоражат воображение человечества, поскольку она подобралась к  самому важному в телесной оболочке человека, к законам жизнедеятельности  его организма. Но если еще лет пятнадцать назад результаты работы биотехнологов связывались в первую очередь с выведением новых сортов моркови или новой породы молочных коров, то уже пару лет назад оказалось возможным пообщаться с маленькой овечкой Долли, клонированной шотландскими биологами, а в прошлом году было оглашено о создании первой более-менее общей карты генома человека. На фоне достижений в сфере биологии уходят на второй план хиты предыдущих сезонов - новые информационные технологии. Мало кого сейчас интересует вопрос, когда человек сможет свободно ходить по Марсу, намного актуальней споры о том, когда можно будет клонировать человека и, соответственно, как этого не допустить - этакий реверанс в сторону морали и этики.

3. Генная инженерия.  Научно-исследовательские аспекты.

Генная инженерия— экспериментальная наука. Возникла на стыке молекулярной биологии и  генетики официально в 1972 г., когда в  лаборатории П. Берга (Стенфордский университет, США) была получена первая рекомбинантная (гибридная) ДНК на базе объединения генетического материала, полный геном вируса обезьян 40, часть генома измерного бактериофага и гены галактозного оперона.

Генная инженерия нацелена на создание организмов с новыми комбинациями наследственных свойств путем конструирования функционально-активных генетических структур в форме рекомбинантных ДНК из фрагментов геномов разных организмов, которые вводились в клетку.

Как отмечалось, впервые рекомбинантную ДНК получила группа П. Берга в 1972 г.

В 1973-74 гг. С. Коэном, Д. Хелинским, Г. Бойером и другими учеными впервые сконструированы функционально активные молекулы гибридной ДНК, то есть удалось их клонирование. Были созданы первые, не существующие в Природе, плазмиды (стабилизатор наследства) на базе ДНК из разных видов бактерий и высших организмов, из ДНК лягушки (кодирующей синтез рРНК), морского ежа (контролирующей синтез белков-гистон), и от мыши.

Вскоре аналогичная  работа была выполнена в нашей  стране группой специалистов под руководством С. И. Алиханяна и А. А. Баева.

Достижения генетики и химии нуклеиновых кислот позволили разработать методологию генной инженерии:

—открытие явления рестрикции — модификации ДНК и выделение ферментов  рестриктаз для получения специфических ферментов;

—создание методов химического и ферментативного синтеза генов;

—выявление векторных молекул ДНК, способных перенести в клетку чужеродную ДНК и обеспечить там экспрессию соответствующих генов;

— разработка методов трансформации у различных организмов и отбор клонов, несущих рекомбинантные ДНК.

Составляющие  методики.

Явление рестрикции — модификации ДНК впервые наблюдали Г. Бертани и Д. Ж. Вейгль, а его суть раскрыл В. Арберг: в бактериях действуют специальные ферменты, способные специфично распознать "свою" (бактериальную) ДНК от "чужой" (фаговой). Эти ферменты ограничивают возможность размножения фаговой ДНК в бактериях путем ее специфичной (в зависимости от типа фермента) деградации. Такие ферменты были названы эндонуклеазами рестрикции няирестриктазами.

В 1971 г. группой  Г. Смитга была выделена первая рестриктаза, специфично расщепляющая двухцепочную ДНК в строго определенных сайтах. Вскоре было установлено, что болынинство видов бактерий обладает специфичными системами рестрикции — модификации.

В генной инженерии  используют ферменты, разрывающие двухцепочную ДНК в зоне участка узнавания или на незначительном фиксированном расстоянии от него. Фермент распознает специфичную последовательность и разрезает ее. В последнем случае образуются выступающие одноцепочечные концы, получившие название "липких". В настоящее время известно несколько сотен таких рестриктаз, что обеспечивает возможность получения различных фрагментов ДНК, содержащих желаемые гены.

Работы в  направлении синтеза гена начались еще до 1972 г.

Так в 1969 г. появились публикации по выделению генов при помощи физических и генетических методов.

На начальном  этапе развития генной инженерии  широко использовался способ получения генов из природных источников, и он до сих пор применяется для создания банка генов.

В том же году группой Корани впервые осуществлен химический синтез расшифрованного гена аланиновой тРНК дрожжей, но функционально не активный; позднее и активный ген супрессорный тирозиновой тРНК, галактозного оперона.

Этому способствовало совершенствование методов определения первичных структур (секвенирования) нуклеиновых кислот, а также белков и других продуктов, кодируемых синтезированным геном.

Секвенирование  ДНК играет большую роль и в  изучении функций генов и генетических систем.

Метод химического  синтеза генов и введения их в клетки микроорганизмов обеспечил возможность получения продуцентов инсулина человека для лечения больных диабетом, открылся путь для производства продуктов белковой природы.

Широкое распространение  нашел метод ферментативного синтеза генов по механизму обратной транскрипции. Не вдаваясь в его суть, отметим, что он позволяет синтезировать практически любой ген в присутствии соответствующих иРНК, методы выделения которых достаточно хорошо разработаны.

С его помощью  созданы и клонированы в бактериях гены, кодирующие глобины человека, животных, птиц и т. п., интерферон человека, который используют для борьбы с вирусными инфекциями, злокачественными опухолями и рядом других заболеваний.

Однако остается нерешенной проблема стабильности гибридных молекул. Вектор должен обеспечивать стабильное наследование рекомбинантных ДНК в автономном, реже интегрированном с хромосомой состоянии, иметь генетические маркеры для обнаружения трансформированных клеток, содержать сайт узнавания и др. Он используется для получения банка генов, так как клонированные в них большие фрагменты ДНК легко хранить, выделять и анализировать. Создаются специальные векторы и для клонирования рекомбинантных ДНК в клетках животных и растений, при этом в клетках животных ими могут быть некоторые вирусы, а растений — агробактерии на основе специальных плазмид и передаваться клеткам в естественных условиях бактериями.

Схема, используемая в генной инженерии, едина:

1. Обработка  кольцевой векторной молекулы  рестриктазой с образованием линейной формы ДНК.

2. Формирование  гибридной структуры путем слияния  ее с фрагментом чужеродной  ДНК.

3. Введение  гибрида в клетку реципиента.

4. Отбор клонов  трансформированных клеток на  селективных средах.

5. Доказательство  присутствия рекомбинантной ДНК в этих клонах путем ее выделения из клеток, обработки соответствующими рестриктазами и анализа образовавшихся фрагментов методом электрофореза.

Известно несколько  методов объединения фрагментов ДНК из разных источников, позволяющих  включить клонируемую донорную ДНК в состав вектора.

Одним из перспективных  методов клеточной инженерии  в культуре клеток человека, животного  и растения является гибридизация соматических клеток (Б. Эфрусси и Г. Барски).

В культивируемые клетки млекопитающих или развивающиеся эмбрионы ДНК вводят методом микроинъекции ДНК в ядро с помощью микроманипулятора.

Развитие методов  микрохирургии клеток позволило  заменять ядра оплодотворенных яйцеклеток на ядра из соматических клеток и в результате получать организм, идентичный тому, чье ядро было перенесено в яйцеклетку.

Создание гибридов высших растений возможно путем слияния протопластов и соматической гибридизации растительных клеток.

Все эти методы могут использоваться для конструирования  новых форм микроорганизмов, животных и растений, несущих гены, детерминирующие желаемые признаки.

Не менее  важна генная инженерия как аппарат  фундаментальных исследований.

Потенциальные возможности генной инженерии в  действительности очень велики, и они будут реализовываться.

4. Историческая  перспектива.                                                                 Как известно жизнь зародилась на Земле приблизительно 4,6 миллиарда лет назад, и, какие бы формы она не принимала, за жизненные проявления каждого организма отвечало одно и то же вещество - дезоксирибонуклеиновая кислота (она же - ДНК). ДНК, закрепленная в генах, определяла, и все еще определяет (а в будущем, видимо, под чутким руководством человека) метаболическую активность клеток, необходимую для их выживания, а это и есть жизнь в самом простом определении. Собственно, термин "гены" не использовался до начала прошлого века, хотя исследования того, как они функционируют начались еще в ХIX веке. Австрийский монах Грегор Мендель в течение многих лет наблюдал за потомством растений гороха, который он выращивал на монастырсом огороде. Фиксируя внешние особенности - высоту стебля, окраску лепестков, форму горошин, он смог теоретически предположить существование неких "факторов", которые наследуются потомством от родительских растений. Как и Колумб, Мендель умер, так и не узнав о том, что же ему удалось открыть. С самого начала ХХ века разразился бум, связанный с исследованиями строения клеток. Биологам удалось установить, какие функции выполняет клеточное ядро, раскрыть загадку природы хромосом. Самым важным оказалось то, что стала понятной природа трансляция молекул ДНК: во время меозиса, предшествующего появлению яйцеклеток и сперматозоидов, количество хромосом, в которых и содержится ДНК, уменьшается в два раза, что впоследствии, при слиянии половых клеток, позволит объединить их ядра в единое целое - дать начало новому организму с совершенно уникальным набором генов. В 1953 году, наконец, удалось вычленить двойную спиральную структуру ДНК, которую сейчас в лицо знает каждый школьник. Теперь ДНК признана универсальным биологическим языком, который объединят все обитающие на Земле организмы: человека и бактерии, грибы и растения. Однако, ХХ век - это век не только фундаментальных открытий, но и век инженерии - практического применения этих самых открытий. Поэтому наряду с продолжающимися исследованиями про то, как "все это в целом устроено", семимильными шагами развивались различные отрасли генной инженерии и разнообразные биотехнологии. С самого начала инженерная мысль такого рода касалась в первую очередь того, каким образом можно использовать одни живые организмы, обладающие определенным геном, для того, чтобы улучшить другие - речь шла о растениях или животных. В семидесятых годах ученые научились вырезать участки ДНК одного организма и пересаживать его в другой, что совершило небольшой переворот в производстве разнообразных лекарств - инсулина, гормона человеческого роста и т.д. Не один год ведутся попытки осуществить так называемую терапию человеческими генами - людям, у которых в генном наборе не хватает определенных компонентов или они в какой-то мере неполноценны, пересаживаются гены других людей. Достаточно обширно знания, полученные благодаря генетике, используются в сфере воспроизводства людей. Многие знают, что при определенных условиях вполне реально выращивать детей "из пробирки", а при некоторых ситуациях женского бесплодия - обращаться за помощью к суррогатным матерям. Генетически измененные растения (морозоустойчивые злаки, трансгенный картофель, быстро созревающие помидоры и т.д.) уже появляются на обеденных столах, хотя пока особого ажиотажа не вызывают.

5. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.  ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

Эмбриогенез — это феноменальный процесс, при котором информация, заложенная в линейной структуре ДНК, реализуется в трехмерный организм.

ДНК представляет запись последовательности аминокислот для построения молекул различных белков. В эмбриональном развитии в разное время появляются разные белки. Существуют гены-регуляторы, которые определяют время и скорость синтеза. Установлены состав и структура гена, но неизвестно как кодируется форма организма и, соответственно, как линейные спирали цепочной структуры белков соединяются в объемные структуры.

Клонирование есть воспроизведение живого существа из его неполовых клеток. Это попытка прорыва сквозь запреты Природы.

Клонирование  органов и тканей — это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и др. областях медицины и биологии.

При пересадке  клонированных органов не возникает  реакции отторжения и возможных последствий (например, рака, развивающегося на фоне иммунодефицита). Клонированные органы — это спасение для людей, попавших в автомобильные аварии или иные катастрофы, а также нуждающихся в радикальной помощи из-за каких-либо заболеваний.

Клонирование может дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей, поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими заболеваниями. Так, если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца — появится здоровый ребенок, копия отца.

Более скромная, но не менее важная задача клонирования — регуляция пола сельскохозяйственных животных, а также клонирование в них человеческих генов "терапевтических белков", которые используются для лечения людей, например гемофиликов, у которых мутировал ген, кодирующий белок, участвующий в процессе свертывания крови. Это тем более важно, поскольку гемофилики считаются "группой риска" по СПИДу.

Бум, связанный  с рождением овечки Долли, это  всего лишь эпизод развитии клонирования. Когда она подрастет и обзаведется своим потомством, в ее молоке будет и человеческий белок, отличающийся от овечьего. Она станет на службу человечеству.

Американские  ученые несколько модифицировали метод  шотландцев, использовав ядра эмбриональных  (зародышевых) фибробластов — взятых у взрослого организма клеток. Это облегчило задачу введения "чужого" гена, поскольку в культуре фибробластов это делать значительно легче и дешевле.

А, кроме того, так был обойден теломерасный (теломерас — бессмертие гена) запрет и смягчен запрет на клонирование (не распространяется на животных, отдельные органы и ткани, а клонирование людей отодвигается на 10 лет).

Это сулит  уникальные перспективы для человечества, несмотря на все высказанные политическими, религиозными, научными и общественными деятелями морально-этические и чисто биологические возражения по использованию клонирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Естествознание  затрагивает широкий спектр вопросов о многочисленных и всесторонних проявлениях свойств Природы.

В 70-е годы XX века создана техника выделения гена из ДНК, а также методика размножения нужного гена. В результате этого возникла генная инженерия. Внедрение в живой организм чужеродной генетической информации и приемы, заставляющие организм эту информацию реализовывать, составляют одно из самых перспективных направлений в развитии биотехнологии. Методами генетической инженерии удалось получить интерферон и инсулин. Объектом биотехнологии выступает сегодня не только отдельный ген, но и клетка в целом.

Клеточная инженерия открывает широкие возможности практического использования биомассы культивируемых клеток и создания на их основе промышленных технологий, например, для быстрого клонального микроразмножения и оздоровления растений.

Применение  методов клеточной инженерии позволяет существенно интенсифицировать процесс создания новых форм организмов. Метод гибридизации соматических клеток — новый метод, дающий возможность получать межвидовые гибриды, т.е. преодолевать естественный барьер межвидовой нескрещиваемости, чего нельзя было достичь традиционными методами селекции. Для этого в искусственно созданных условиях выделяют и сливают протопласты - клетки, лишенные стенок, — обоих родительских растений и получают гибридные клетки, которые могут затем регенерировать целое гибридное растение с признаками обоих родителей. Это позволяет получать совершенно новые организмы, не существовавшие в природе. Но при этом возникает опасность, что искусственно созданные организмы могут вызвать непредсказуемые и необратимые последствия для всего живого на Земле, в том числе, и для человека.

Генная и  клеточная инженерия обратили внимание человечества на необходимость общественного контроля за всем, что происходит в науке.

В заключении можно сказать, что генная инженерия имеет множество преимуществ. Таких как:

• С помощью генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон;
• В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть получены сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам;
• С помощью генной инженерии можно увеличить в генетически измененной продукции содержание полезных веществ и витаминов по сравнению с «чистыми» сортами. Например, можно «вставить» витамин А в рис, с тем чтобы выращивать его в регионах, где люди испытывают его нехватку;
• Генетически измененным продуктам могут быть приданы лечебные свойства;
• Модифицированные виды помогут решить и некоторые экологические проблемы. Конструируются растения, эффективно поглощающие цинк, кобальт, кадмий, никель и прочие металлы из загрязненных промышленными отходами почв.