Генная инженерия. 8
ВВЕДЕНИЕ
В данном реферате рассматриваются основные характеристики, проблемы и перспективы такой новейшей технологии, как генная инженерия. В настоящее время эта тема весьма актуальна. На начало XXI-го века в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу XXI-го века население Земли может увеличиться до 10 миллиардов. Как прокормить такое количество людей качественной пищей, если и при 5 миллиардах в некоторых регионах население голодает? Впрочем, даже если бы такой проблемы не существовало, то человечество, для решения других своих проблем, стремилось бы внедрять в сельское хозяйство наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий как раз и является генная инженерия.
Систематизация
и обобщение материалов, посвященных
генной инженерии очень затруднительны,
так как в источниках существует много
разногласий, много точек зрения. Генная
инженерия большое развитие получила
именно в наши дни, поэтому очень мало
выпущено книг, посвященных этой теме,
поэтому основным ресурсом информации
по это теме является Интернет.
1 ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
Любое растение или животное имеет тысячи различных признаков. Например, у растений: цвет листьев, величина семян, наличие в плодах определённого витамина и тому подобное. За наличие каждого конкретного признака отвечает определённый ген. Ген - от греческого genos, и переводится как "род", "происхождение". Ген представляет собой маленький отрезочек молекулы ДНК и генерирует или порождает определённый признак растения или животного. Если убрать ген, отвечающий за появление определённого признака, то исчезнет и сам признак. И, наоборот, если добавить, например, растению новый ген, то у растения появится и новый признак. Изменённое же растение может теперь именоваться мутантом (с лат. - изменённый).
А
началось все с того, что в 1962 г.
Дж. Уотсон и Ф. Крик совершили одно
из величайших открытий XX века, установив
молекулярную структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновой
кислоты, из которой и состоят
гены) и определив ее роль в передаче
наследственной информации. Десятью годами
позже группа американских исследователей
сообщила о выделении в лаборатории первой
гибридной (рекомбинантной) молекулы ДНК
– то есть вещества, объединившего в себе
гены разных организмов. С этого момента
формально и взяла старт генная инженерия.
Вживляя ген, "одолженный" у одного
растения (или животного) другому, биотехнологи
добиваются появления новых видов с определенными
заданными свойствами. В 1983 году американцы
вывели трансгенный табак, неуязвимый
для определенного вида вредителей. И
вот тогда начался настоящий бум. Уже через
4 года трансгенные растения, устойчивые
к насекомым и гербицидам, поступили в
массовую продажу. Кроме того, необыкновенная
притягательность трансгенов кроется
в том существенном факте, что биотехнологии
позволяют выводить новые культуры за
2-3 года. Обычные же методы селекции путем
отбора и скрещивания - это 10 и более лет.
За эти годы получены, в частности, помидоры
и картофель, огурцы и соя, кукуруза, рапс
и т.д.
2 ХАРАКЕТРИСТИКИ ГЕННОЙ ИНЖЕНРИИ И ГМО ПРОДУКТОВ
На сегодняшний день существует несколько сотен генетически изменённых продуктов. Уже на протяжении нескольких лет их употребляют миллионы людей в большинстве стран мира. Есть данные, что подобными технологиями пользуются для получения продуктов, реализуемых через сеть McDonalds. Многие крупные концерны, типа Unilever, Nestle, Danon и другие используют для производства своих товаров генно-инженерные продукты и экспортируют их во многие страны мира. Но во многих странах такие продукты обязательно должны содержать на упаковке надпись "Сделано из генетически модифицированного продукта".
Некоторые считают, что, внося изменения в генный код растения или животного, учёные делают то же самое, что и сама природа. Абсолютно все живые организмы от бактерии до человека - это результат мутаций и естественного отбора.
Пример.
Какое-либо растение выбросило несколько
тысяч семян, и они проросли. Среди
тысяч появившихся ростков
3 ФАКТЫ О ГМ-РАСТЕНИЯХ В МИРЕ
Самые распространенные - соя, кукуруза, масличный рапс и хлопок. В некоторых странах для выращивания одобрены трансгенные помидоры, рис, кабачки. Эксперименты проводятся на подсолнечнике, сахарной свекле, табаке, винограде, деревьях и т. д. В тех странах, где пока нет разрешения на выращивание трансгенов, проводятся полевые испытания.
Но какие же новые характеристики чаще всего «прививают» растениям посредством генной инженерии? Чаще всего культурные растения наделяют устойчивостью к гербицидам, насекомым или вирусам. Устойчивость к гербицидам позволяет «избранному» растению быть невосприимчивым к смертельным для других дозам химикатов. В результате поле очищается от всех лишних растений, то есть сорняков, а культуры, устойчивые или толерантные (терпимые) к гербицидам, выживают. Чаще всего компания, продающая семена подобных растений, предлагает в наборе и соответствующие гербициды. Устойчивая к насекомым флора становится поистине бесстрашной: например, непобедимый колорадский жук, съедая листик картофеля, погибает. Почти все такие растения содержат встроенный ген природного токсина - земляной бактерии Bacillus thuringiensis. Устойчивость к вирусу растение приобретает благодаря встроенному гену, взятому из этого же самого вируса.
Основная масса трансгенов культивируется в США, в Канаде, Аргентине, Китае, меньше - в других странах.
Европа же очень озабочена. Под натиском общественности и организаций потребителей, которые хотят знать, что они едят, в некоторых странах введен мораторий на ввоз таких продуктов (Австрия, Франция, Греция, Великобритания, Люксембург). В других принято жесткое требование маркировать генетически измененное продовольствие.
Австрия и Люксембург запретили производство генных мутантов, а греческие фермеры под черными знаменами и с плакатами в руках ворвались на поля в Беотии, в Центральной Греции, и уничтожили плантации, на которых британская фирма "Зенека" экспериментировала с помидорами. 1300 английских школ исключили из своих меню пищу, содержащую трансгенные растения, а Франция очень неохотно и медленно дает одобрение на продажу любых новых продуктов с чужими генами. В ЕС разрешены только три вида генетически измененных растений, а если точнее - три сорта кукурузы.
Соя - пока единственная трансгенная культура, разрешенная к применению в России. На подходе - трансгенный картофель, кукуруза и сахарная свекла.
Если в 1996 году в мире под трансгенными культурами было занято 1,8 миллионов гектаров, то в 1999 году уже почти 40 миллионов. А в 2001 году, по прогнозам, будет не менее 60 миллионов. Это не считая Китая, который не дает официальной информации, но, по оценкам, около миллиона китайских фермеров выращивают трансгенный хлопок примерно на 35 млн. гектаров.
Первым искусственно изменённым продуктом стал помидор. Его новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым.
Американские
компании Origen Therapeutics и Embrex планируют
наладить массовое производство клонированных
цыплят. Смысл всей затеи очевиден:
тиражирование одной
Американцы добились изменения клубники, тюльпанов. Вывели сорт картофеля, который при жарке впитывает меньше жира. Они же скоро планируют получить помидоры-гиганты кубической формы, чтобы их было легче упаковывать в ящики. Швейцарцы начали выращивать кукурузу, которая выделяет собственный яд против вредителей.
Был создан "помидор с жабрами" - помидор, в который для увеличения морозоустойчивости вживили ген североамериканской плоской рыбы. Кстати, именно этот гибрид овоща и рыбы получил кличку "завтрак Франкенштейна".
В
Московском институте картофелеводства
выводится картофель с
Сегодня ученые работают над созданием "умных растений", которые могут посылать фермерам сигнал SOS, светиться, когда им не хватает воды или при первых признаках заболевания. Полным ходом идут работы по созданию пластмассы, которая бы разрушалась, попадая в окружающую среду - в масличные культуры вводят гены бактерий, позволяющие выращивать эту биоразлагаемую пластмассу прямо на полях. Недавно американцы заявили, что им удалось добавить в генную структуру обычного хлопка гены растений, цветущих голубым цветом. Появилась реальная возможность революционизировать рынок джинсовой ткани - красильное производство прекратит сброс в окружающую среду ядовитых сточных вод.
Эксперименты
ведутся и в другой области - области
запахов. Некоторые не любят запах
роз, считая его слишком приторным,
- для таких людей можно выращивать розы,
благоухающие лимоном. Можно даже вырастить
розу, издающую аромат духов - манипуляции
с генами, отвечающими за запах, позволяют
вывести растения с любым ароматом.
4 ПРЕИМУЩЕСТВО ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
1.
По заверениям ученых
2.
С помощью генной инженерии
можно увеличить в генетически
измененной продукции
3.
Можно существенно расширить
ареалы посева
4. Путем генетической модификации растений можно существенно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами и гербицидами. Ярким примером здесь является уже состоявшееся внедрение в геном кукурузы гена земляной бактерии Bacillus thuringiensis, уже снабжающего растение собственной защитой, так называемым Bt-токсином, и делающего по замыслу генетиков дополнительную обработку бессмысленной.
5.
Генетически измененным
6. Еда из генетически измененных растений может быть дешевле и вкуснее.
7.
Модифицированные виды помогут
решить и некоторые
8.
Генная инженерия позволит
5 ПРОБЛЕМЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Возможность воздействовать на гены позволяет устранять причины наследственных болезней, изменять свойства организмов в нужном направлении, пересаживать гены из одного организма в другой и привносить в него новые признаки. Например, уже создаются новые организмы, сочетающие в себе свойства животных и растений. Однако довольно сложно определить долговременные последствия генных манипуляций.
В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.
В середине 1998 года английский ученый Арпад Пустаи на основании проведенных опытов впервые заявил о том, что употребление подопытными крысами генетически модифицированного картофеля привело к серьезным повреждениям их внутренних органов и иммунной системы. У животных возник целый набор серьезных изменений желудочно-кишечного тракта, печени, зоба, селезенки. Но самое зловещее - уменьшился объем мозга.
Это
заявление вызвало
Однако независимая комиссия, созданная из 20 ученых из разных стран, признала, что выводы Пустаи правильны, а безвредность генетически модифицированных продуктов действительно подлежит существенной переоценке.
Дополнительным подтверждением того, что воздействие генетически измененных продуктов на организм человека и окружающую среду является мало изучено, стало заявление года ученого Джона Лузи.
Так, в мае 1999 года он сообщил о том, что пыльца генетически модифицированной пшеницы, изначально содержащая небольшую долю пестицидов, способна убивать личинок бабочки-данаиды.
В то же время некоторые ученые опять высказали мнение о том, что лабораторные исследования не могут смоделировать условия живой природы, поэтому на них нельзя полностью полагаться.
В
ноябре 1999 года для обсуждения результатов
исследований Пустаи и Лузи была организована
специальная научная
При этом само существование подобных противоречий свидетельствует, что выведение генетически модифицированных видов растений и животных представляет определенную опасность, обусловленную непредсказуемостью их развития и поведения в естественной среде.
Риски,
связанные с применением генной
инженерии к продуктам питания,
можно разделить на три категории:
экологические, медицинские и социально-
Так же существуют следующие опасности использования генной инженерии: 1) Появление супервредителей. В сущности, такие уже появились. На Bt-кукурузе и хлопке уже живет коробочный (хлопковый) червь, которому наиболее ценный природный пестицид Bacillus thuringensis (Bt) не приносит вреда. Наивно думать, что вредители на ухищрения ученых не ответят своим контрударом. Как известно, в экстремальных условиях, а процесс вытеснения вредителей устойчивыми к ним растениями иначе как экстремальным не назовешь, скорость мутаций растет, и неизвестно, сколько понадобится насекомым времени для того, чтобы приспособиться к новым условиям окружающей среды. И все пойдет по новой, только на более высоком уровне. 2)Нарушение природного баланса. Уже доказано, что многие ГМ-растения, такие, как ГМ-табак или технический рис, применяемый для производства пластика и лекарственных веществ, смертельно опасны для живущих на поле или рядом с ним грызунов. Пока эти растения произрастают лишь на опытных полях, а что произойдет после полного вымирания грызунов в районах их массовых засевов - не берется предсказать никто.
Нечто
подобное случилось с озером Виктория
в 60-х годах прошлого века, когда
в него поселили нильского окуня.
Попав в благоприятную среду
и обладая несомненным
Кстати говоря, даже культурный рапс зачастую является сорняком для других культур, но в силу его изнеженности он считается сорняком малозначительным. Генетически модифицированный рапс изнеженным назвать нельзя. Вооруженный мощью современной науки, он даст фору в сто очков по выживанию любой культуре. И пшеничные поля весьма быстро могут превратиться в технические рапсовые. Уже были зафиксированы случаи, когда ГМ-рапс наделил устойчивостью к гербицидам свою сорную родственницу - дикую горчицу. Выход один: следует прикрывать прозрачным колпаком всякие посадки генетически модифицированных растений, чтобы, не дай бог, ни одно семечко, ни одна пылинка не вырвались наружу.
Не стоит забывать и о медицинских рисках, таких как: 1) Повышенная аллергеноопасность. В марте 1996 года ведущий генный инженер, исследователь Университета штата Небраска, подтвердил: при попытке повысить содержание белка в ГМ-сое в нее вместе с геном бразильского ореха был перенесен аллерген. Причем тестирование животных не выявило опасности. Тестирование ГМ-продуктов на аллергиках не входит в обязательную программу испытаний новых продуктов, а поэтому то, что аллерген был вовремя замечен, можно назвать счастливой случайностью, иначе жизни тысяч человек, не переносящих орехов, оказались бы в настоящей опасности.
По
поводу аллергической опасности
ГМ-продуктов известный
В
1989 году одна из крупнейших японских химических
компаний Showa Denko поставила на американский
рынок новый ГМ-вариант
Директор Института сельскохозяйственной биологии Владимир Патыка вместе с коллегами из Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии (Санкт-Петербург) и чешскими микробиологами после двадцатилетних исследований пришел к выводу, что «при определенных условиях белок-токсин, если его ввести в ГМ-картофель, может выступить весьма сильным канцерогенным фактором». 3) Устойчивость к действиям антибиотиков. Для того чтобы понять, «встроился» ли нужный ген в цепочку ДНК, специалисты-генетики снабжают его специальным «флажком». Чаще всего в роли этого «флажка» выступает ген устойчивости к антибиотикам. Если целевая клетка после «опыления» новым геном выдерживает действие этого антибиотика, значит, цель достигнута, и ген успешно внедрен. Проблема состоит в том, что, единожды внедрив этот ген в ДНК, вывести его уже нельзя. В результате возникает двойная опасность. Во-первых, употребление в пищу устойчивых к антибиотикам продуктов неизбежно нейтрализует действие антибиотиков, принимаемых в качестве лекарства. А во-вторых, появление большого количества антибиотикоустойчивых растений может повлечь за собой появление антибиотикоустойчивых бактерий. Нечто подобное уже наблюдалось несколько лет назад в Дании, когда тысячи людей оказались жертвами эпидемии сальмонеллеза, вызванной новым, устойчивым к антибиотикам, штаммом сальмонеллы. 4) Могут возникнуть новые и опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов. Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Они могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей.
Генная инженерия несет в себе и социально-эеономические риски. Большинство социальных и экономических угроз, которые несет в себе развитие генной инженерии, подпадают под широкое определение «продовольственной безопасности», то есть способности людей обеспечить свои продовольственные потребности в здоровых, разнообразных и доступных по цене продуктах питания.
При этом сторонники генной инженерии заявляют, что создаваемые с ее помощью продукты могут решить проблему мирового голода. Однако их оппоненты подчеркивают высокую потенциальную опасность сосредоточения генетических технологий в руках частных компаний через патентование определенных жизненных форм, которые могут вытеснить традиционные сельскохозяйственные культуры и породы животных.
Тем не менее всеобъемлющее изучение экономического эффекта от использования генных технологий (в частности, уровня урожайности и количества используемых химических удобрений) были проведены лишь в прошлом году. И результаты довольно противоречивы.
Так,
в некоторых случаях
Таким образом, ученые пришли к выводу, что эффективность новых культур также зависит от многих частных факторов, в том числе распространения сорняковых растений и насекомых-паразитов, погодных условий и типа почвы.
При этом лишь незначительная часть продуктов питания из генетически модифицированных сельскохозяйственных культур имеют более высокие питательные свойства. А иногда они оказывают даже отрицательное воздействие, что ставит под сомнение перспективу их распространения.
Одно
из самых опасных свойств
Несколько
социально-экономических
1) они представляют угрозу для выживания миллионов мелких фермеров.
2) они сосредоточат контроль над мировыми пищевыми ресурсами в руках небольшой группы людей. Всего десять компаний могут контролировать 85% глобального агрохимического рынка.
3) они лишат
западных потребителей свободы выбора
в приобретении продуктов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Некоторые
особенности новых технологий XXI века
могут привести к большим опасностям,
чем существующие средства массового
уничтожения. Прежде всего, это способность
к саморепликации. Разрушающий и лавинно
самовоспроизводящийся объект, специально
созданный или случайно оказавшийся вне
контроля, может стать средством массового
поражения всех или избранных. Для этого
не потребуются комплексы заводов, сложная
организация и большие ассигнования. Угрозу
будет представлять само знание: устройства,
изобретённые и изготовленные в единичных
экземплярах, могут содержать в себе всё,
необходимое для дальнейшего размножения,
действия и даже дальнейшей эволюции –
изменению своих свойств в заданном направлении.
Конечно, выше описаны вероятные, но не
гарантированные варианты развития генной
инженерии. Успех в этой отрасли науки
сможет радикально поднять производительность
труда и способствовать решению многих
существующих проблем, прежде всего, подъему
уровня жизни каждого человека, но, в то
же время, и создать новые разрушительные
средства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Шевелуха В.С., Калашникова В.А.; под ред. В.С. Шевелухи. Сельскохозяйственная биотехнология. М.: Высшая школа, 2003г.
- Большой энциклопедический словарь. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1998
- Муромцев Г.С., Бутенко Р.Г., Тихоненко Т.И. Основы сельскохозяйственной биотехнологии. М., 1990
- Интернет ресурсы:
http://www.komok.ru/statyi/17-
http://www.grani.ru/cloning/
http://www.rg/vitrina/law/2.
http://polki.boom.ru/referats/
http://sos.priroda.ru/index.
http://www.ropnet.ru/mac/
