Τα πρώτα διαγονιδιακά φυτά (φυτά καπνού με παρεμβαλλόμενα γονίδια από μικροοργανισμούς) ελήφθησαν το 1983. Οι πρώτες επιτυχείς δοκιμές πεδίου διαγονιδιακών φυτών (φυτά καπνού ανθεκτικά σε ιογενείς λοιμώξεις) πραγματοποιήθηκαν στις ΗΠΑ ήδη το 1986.

Αφού περάσει όλα τα απαραίτητα τεστ για τοξικότητα, αλλεργιογένεση, μεταλλαξιογένεση κ.λπ. Τα πρώτα διαγονιδιακά προϊόντα κυκλοφόρησαν στο εμπόριο στις ΗΠΑ το 1994. Αυτές ήταν οι ντομάτες Flavr Savr της Calgen με καθυστέρηση ωρίμανσης και η σόγια ανθεκτική στα ζιζανιοκτόνα της Monsanto. Ήδη μετά από 1-2 χρόνια, οι εταιρείες βιοτεχνολογίας διαθέτουν στην αγορά μια σειρά από γενετικά τροποποιημένα φυτά: ντομάτες, καλαμπόκι, πατάτες, καπνός, σόγια, ελαιοκράμβη, μεδούλια, ραπανάκια, βαμβάκι.

Επί του παρόντος, εκατοντάδες εμπορικές εταιρείες σε όλο τον κόσμο με συνδυασμένο κεφάλαιο άνω των εκατό δισεκατομμυρίων δολαρίων συμμετέχουν στην απόκτηση και τη δοκιμή γενετικά τροποποιημένων φυτών. Το 1999, φυτεύτηκαν διαγονιδιακά φυτά σε συνολική έκταση περίπου 40 εκατομμυρίων εκταρίων, που είναι μεγαλύτερη από το μέγεθος μιας χώρας όπως το Ηνωμένο Βασίλειο. Στις ΗΠΑ, οι γενετικά τροποποιημένες καλλιέργειες (GM Crops) αντιπροσωπεύουν πλέον περίπου το 50% των καλλιεργειών καλαμποκιού και σόγιας και περισσότερο από 30-40% των καλλιεργειών βαμβακιού. Αυτό υποδηλώνει ότι η γενετικά τροποποιημένη φυτική βιοτεχνολογία έχει ήδη γίνει μια σημαντική βιομηχανία για την παραγωγή τροφίμων και άλλων χρήσιμων προϊόντων, προσελκύοντας σημαντικούς ανθρώπινους πόρους και οικονομικές ροές. Τα επόμενα χρόνια αναμένεται περαιτέρω ταχεία αύξηση της έκτασης που καταλαμβάνουν διαγονιδιακές μορφές καλλιεργούμενων φυτών.

Το πρώτο κύμα διαγονιδιακών φυτών που εγκρίθηκαν για πρακτική χρήση περιείχε πρόσθετα γονίδια για αντοχή (σε ασθένειες, ζιζανιοκτόνα, παράσιτα, αλλοίωση κατά την αποθήκευση και καταπονήσεις).

Το τρέχον στάδιο στην ανάπτυξη της φυτικής γενετικής μηχανικής έχει ονομαστεί «μεταβολική μηχανική». Ταυτόχρονα, το καθήκον δεν είναι τόσο να βελτιώσουμε ορισμένες υπάρχουσες ιδιότητες του φυτού, όπως στην παραδοσιακή αναπαραγωγή, αλλά να διδάξουμε το φυτό να παράγει εντελώς νέες ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην ιατρική, τη χημική παραγωγή και άλλους τομείς. Αυτές οι ενώσεις μπορεί να είναι, για παράδειγμα, ειδικά λιπαρά οξέα, ωφέλιμες πρωτεΐνες με υψηλή περιεκτικότητα σε απαραίτητα αμινοξέα, τροποποιημένοι πολυσακχαρίτες, βρώσιμα εμβόλια, αντισώματα, ιντερφερόνες και άλλες πρωτεΐνες «φαρμάκων», νέα φιλικά προς το περιβάλλον πολυμερή και πολλά άλλα. Η χρήση διαγονιδιακών φυτών καθιστά δυνατή τη δημιουργία μιας μεγάλης και φθηνής παραγωγής τέτοιων ουσιών και, ως εκ τούτου, τις καθιστά πιο προσιτές για ευρεία κατανάλωση.

Βελτίωση της ποιότητας των πρωτεϊνών αποθήκευσης φυτών

Οι πρωτεΐνες αποθήκευσης των κύριων καλλιεργούμενων ειδών κωδικοποιούνται από μια οικογένεια στενά συγγενών γονιδίων. Η συσσώρευση πρωτεϊνών αποθήκευσης σπόρων είναι μια πολύπλοκη βιοσυνθετική διαδικασία. Η πρώτη προσπάθεια γενετικής μηχανικής για τη βελτίωση της ιδιότητας ενός φυτού με την εισαγωγή ενός γονιδίου πρωτεΐνης αποθήκευσης από ένα άλλο πραγματοποιήθηκε από τους D. Kemp και T. Hall το 1983 στις ΗΠΑ. Το γονίδιο φασολίνης φαζολίνης μεταφέρθηκε στο γονιδίωμα του ηλίανθου χρησιμοποιώντας ένα πλασμίδιο Ti. Το αποτέλεσμα αυτού του πειράματος ήταν μόνο ένα χιμαιρικό φυτό, που ονομάζεται sanbin. Σε κύτταρα ηλίανθου βρέθηκαν ανοσολογικά σχετιζόμενα πολυπεπτίδια φαζολίνης, τα οποία επιβεβαίωσαν το γεγονός της μεταφοράς γονιδίων μεταξύ φυτών που ανήκουν σε διαφορετικές οικογένειες

Αργότερα, το γονίδιο της φαζολίνης μεταφέρθηκε στα κύτταρα του καπνού: στα αναγεννημένα φυτά, το γονίδιο εκφράστηκε σε όλους τους ιστούς, αν και σε μικρές ποσότητες. Η μη ειδική έκφραση του γονιδίου της φαζολίνης, όπως στην περίπτωση της μεταφοράς του σε κύτταρα ηλίανθου, είναι πολύ διαφορετική από την έκφραση αυτού του γονιδίου σε ώριμες κοτυληδόνες φασολιών, όπου η φαζολίνη αντιπροσώπευε το 25-50% της συνολικής πρωτεΐνης. Αυτό το γεγονός υποδεικνύει την ανάγκη διατήρησης άλλων ρυθμιστικών σημάτων αυτού του γονιδίου κατά την κατασκευή χιμαιρικών φυτών και τη σημασία του ελέγχου της γονιδιακής έκφρασης στη διαδικασία της οντογένεσης των φυτών.

Το γονίδιο που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη αποθήκευσης αραβοσίτου, ζεΐνη, μετά την ενσωμάτωσή της στο Τ-DNA, μεταφέρθηκε στο γονιδίωμα του ηλίανθου ως εξής. Στελέχη Agrobacterium που περιείχαν πλασμίδια Ti με το γονίδιο ζεΐνης χρησιμοποιήθηκαν για την πρόκληση όγκων σε μίσχους ηλίανθου. Ορισμένοι από τους ληφθέντες όγκους περιείχαν mRNA που συντέθηκε από γονίδια αραβοσίτου, γεγονός που δίνει λόγους να θεωρηθούν αυτά τα αποτελέσματα ως η πρώτη απόδειξη της μεταγραφής ενός γονιδίου μονοκοτυλήδονας σε ένα δίκοτυρο. Ωστόσο, η παρουσία πρωτεΐνης ζεΐνης σε ιστούς ηλίανθου δεν ανιχνεύθηκε.

Ένα πιο ρεαλιστικό έργο για τη γενετική μηχανική είναι η βελτίωση της σύνθεσης αμινοξέων των πρωτεϊνών. Όπως είναι γνωστό, στην πρωτεΐνη αποθήκευσης των περισσότερων δημητριακών υπάρχει ανεπάρκεια λυσίνης, θρεονίνης, τρυπτοφάνης, στα όσπρια - μεθειονίνη και κυστεΐνη. Η εισαγωγή πρόσθετων ποσοτήτων ανεπαρκών αμινοξέων σε αυτές τις πρωτεΐνες θα μπορούσε να εξαλείψει την ανισορροπία αμινοξέων. Οι παραδοσιακές μέθοδοι αναπαραγωγής έχουν επιτύχει να αυξήσουν σημαντικά την περιεκτικότητα σε λυσίνη στις πρωτεΐνες αποθήκευσης των δημητριακών. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, μέρος των προλαμινών (αλκοοδιαλυτές πρωτεΐνες αποθήκευσης δημητριακών) αντικαταστάθηκε από άλλες πρωτεΐνες που περιείχαν πολλή λυσίνη. Ωστόσο, σε τέτοια φυτά, το μέγεθος του κόκκου μειώθηκε και η απόδοση μειώθηκε. Προφανώς, οι προλαμίνες είναι απαραίτητες για το σχηματισμό φυσιολογικού κόκκου και η αντικατάστασή τους από άλλες πρωτεΐνες επηρεάζει αρνητικά την απόδοση. Δεδομένης αυτής της περίστασης, για να βελτιωθεί η ποιότητα της πρωτεΐνης αποθήκευσης σιτηρών, απαιτείται μια πρωτεΐνη που όχι μόνο έχει υψηλή περιεκτικότητα σε λυσίνη και θρεονίνη, αλλά μπορεί επίσης να αντικαταστήσει πλήρως ένα ορισμένο μέρος των προλαμινών κατά τον σχηματισμό κόκκων.

Τα φυτά μπορούν επίσης να παράγουν ζωικές πρωτεΐνες. Έτσι, η εισαγωγή στο γονιδίωμα των Arabidopsis thaliana και Brassica napus ενός χιμαιρικού γονιδίου που αποτελείται από ένα μέρος του γονιδίου της πρωτεΐνης Arabidopsis 25 και το κωδικοποιητικό τμήμα για το νευροπεπτίδιο εγκεφαλίνη οδήγησε στη σύνθεση της χιμαιρικής πρωτεΐνης έως και 200 ​​ng ανά 1 g. του σπόρου. Δύο δομικές πρωτεϊνικές περιοχές συνδέθηκαν με μια αλληλουχία που αναγνωρίζεται από τη θρυψίνη, η οποία κατέστησε δυνατή την περαιτέρω εύκολη απομόνωση της καθαρής εγκεφαλίνης.

Σε ένα άλλο πείραμα, μετά από διασταύρωση διαγονιδιακών φυτών, στο ένα από τα οποία εισήχθη το γονίδιο για την υπομονάδα γάμμα, και στο δεύτερο, το γονίδιο για την υπομονάδα κάπα της ανοσοσφαιρίνης, ήταν δυνατό να ληφθεί η έκφραση και των δύο αλυσίδων στους απογόνους. Ως αποτέλεσμα, το φυτό σχημάτισε αντισώματα, τα οποία αποτελούσαν έως και το 1,3% της συνολικής πρωτεΐνης των φύλλων. Έχει επίσης αποδειχθεί ότι οι πλήρως λειτουργικές εκκριτικές μονοκλωνικές ανοσοσφαιρίνες μπορούν να συναρμολογηθούν σε φυτά καπνού. Οι εκκριτικές ανοσοσφαιρίνες εκκρίνονται συνήθως στη στοματική κοιλότητα και στο στομάχι ανθρώπων και ζώων και χρησιμεύουν ως το πρώτο εμπόδιο στις εντερικές λοιμώξεις. Στην εργασία που αναφέρθηκε παραπάνω, μονοκλωνικά αντισώματα παρήχθησαν σε φυτά που ήταν ειδικά για τον Streptococcus mutans, βακτήρια που προκαλούν τερηδόνα. Υποτίθεται ότι με βάση τέτοια μονοκλωνικά αντισώματα που παράγονται από διαγονιδιακά φυτά, θα είναι δυνατή η δημιουργία μιας πραγματικά οδοντόκρεμας κατά της τερηδόνας. Από άλλες ζωικές πρωτεΐνες ιατρικού ενδιαφέροντος, έχει αποδειχθεί η παραγωγή ανθρώπινης β-ιντερφερόνης στα φυτά.

Έχουν επίσης αναπτυχθεί προσεγγίσεις για τη λήψη βακτηριακών αντιγόνων στα φυτά και τη χρήση τους ως εμβόλια. Ελήφθη ένα ολιγομερές που εκφράζει πατάτα της μη τοξικής υπομονάδας β-τοξίνης χολέρας. Αυτά τα διαγονιδιακά φυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενός φθηνού εμβολίου χολέρας.

Λίπη

Τα λιπαρά οξέα, το κύριο συστατικό του φυτικού ελαίου, είναι οι πιο σημαντικές πρώτες ύλες για τη λήψη διαφόρων ειδών χημικών ουσιών. Στη δομή τους, πρόκειται για αλυσίδες άνθρακα που έχουν διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες ανάλογα με το μήκος τους και τον βαθμό κορεσμού των δεσμών άνθρακα. Το 1995, ολοκληρώθηκε η πειραματική επαλήθευση και λήφθηκε άδεια από τις ομοσπονδιακές αρχές των ΗΠΑ για την καλλιέργεια και εμπορική χρήση διαγονιδιακών φυτών ελαιοκράμβης με τροποποιημένη σύνθεση φυτικού ελαίου, συμπεριλαμβανομένων, μαζί με συμβατικά 16- και 18-μελή λιπαρά οξέα, επίσης έως 45% των 12-μελών λιπαρών οξέων. Αυτή η ουσία χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή σκονών πλυσίματος, σαμπουάν και καλλυντικών.

Η πειραματική εργασία συνίστατο στο γεγονός ότι το συγκεκριμένο γονίδιο θειοεστεράσης κλωνοποιήθηκε από το φυτό Umbellularia califomica, όπου η περιεκτικότητα σε λαυρικό άλας στο λίπος των σπόρων έφτασε το 70%. Το δομικό μέρος του γονιδίου αυτού του ενζύμου, υπό τον έλεγχο του προαγωγέα-τερματιστή του γονιδίου πρωτεΐνης που είναι ειδικό για το πρώιμο στάδιο σχηματισμού σπόρων, εισήχθη στο γονιδίωμα της ελαιοκράμβης και του Arabidopsis, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση της περιεκτικότητας σε λαυρικό στο λάδι αυτών των φυτών.

Μεταξύ άλλων έργων που σχετίζονται με την αλλαγή της σύνθεσης των λιπαρών οξέων, μπορούμε να αναφέρουμε εργασίες που στοχεύουν στην αύξηση ή τη μείωση της περιεκτικότητας σε ακόρεστα λιπαρά οξέα στο φυτικό έλαιο. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν πειράματα με το πετροσελινικό οξύ, ένα ισομερές του ελαϊκού οξέος, όπου ο διπλός δεσμός βρίσκεται πίσω από το έκτο μέλος άνθρακα. Αυτό το λιπαρό οξύ αποτελεί μέρος της σύνθεσης του ελαίου κορίανδρου και καθορίζει το υψηλότερο σημείο τήξης του (33°C), ενώ παρουσία ελαϊκού οξέος, το σημείο τήξης είναι μόνο 12°C. Υποτίθεται ότι μετά τη μεταφορά γονιδίων που καθορίζουν τη σύνθεση του πετροσελινικού οξέος σε φυτά - παραγωγούς φυτικού ελαίου, θα είναι δυνατή η παραγωγή διαιτητικής μαργαρίνης που περιέχει ένα ακόρεστο λιπαρό οξύ. Επιπλέον, είναι πολύ εύκολο να ληφθεί λαυρικό από πετροσελινικό οξύ με οξείδωση με όζον. Περαιτέρω μελέτη των ιδιαιτεροτήτων της βιοχημικής σύνθεσης λιπαρών οξέων, προφανώς, θα οδηγήσει στην ικανότητα ελέγχου αυτής της σύνθεσης προκειμένου να ληφθούν λιπαρά οξέα διαφόρων μηκών και βαθμών κορεσμού, τα οποία θα αλλάξουν σημαντικά την παραγωγή απορρυπαντικών, καλλυντικών, ζαχαροπλαστικής , σκληρυντικά, λιπαντικά, φάρμακα, πολυμερή. , καύσιμο ντίζελ και πολλά άλλα, τα οποία συνδέονται με τη χρήση πρώτων υλών υδρογονανθράκων.

Πολυσακχαρίτες

Γίνονται εργασίες για τη δημιουργία διαγονιδιακών φυτών πατάτας και άλλων καλλιεργειών που συσσωρεύουν άμυλο, στις οποίες αυτή η ουσία θα είναι κυρίως με τη μορφή αμυλοπηκτίνης, δηλαδή μια διακλαδισμένη μορφή αμύλου ή κυρίως μόνο με τη μορφή αμυλόζης, δηλαδή γραμμική μορφές αμύλου. Το διάλυμα της αμυλοπηκτίνης στο νερό είναι πιο υγρό και διαφανές από αυτό της αμυλόζης, η οποία, όταν αλληλεπιδρά με το νερό, σχηματίζει μια άκαμπτη γέλη. Έτσι, για παράδειγμα, το άμυλο, που αποτελείται κυρίως από αμυλοπηκτίνη, είναι πιθανό να έχει ζήτηση στην αγορά των κατασκευαστών διαφόρων διατροφικών μειγμάτων, όπου το τροποποιημένο άμυλο χρησιμοποιείται επί του παρόντος ως πληρωτικό. Τα γονιδιώματα των πλαστιδίων και των μιτοχονδρίων μπορούν επίσης να υποστούν γενετική τροποποίηση. Τέτοια συστήματα μπορούν να αυξήσουν σημαντικά την περιεκτικότητα του προϊόντος στο διαγονιδιακό υλικό.

Δημιουργία φυτών ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα

Σε νέες, εντατικές γεωργικές τεχνολογίες, τα ζιζανιοκτόνα χρησιμοποιούνται ευρέως. Σχετίζεται με αυτό. ότι τα πρώην περιβαλλοντικά επικίνδυνα ζιζανιοκτόνα ευρέος φάσματος, τα οποία είναι τοξικά για τα θηλαστικά και παραμένουν στο εξωτερικό περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα, αντικαθίστανται από νέες, πιο προηγμένες και ασφαλείς ενώσεις. Ωστόσο, έχουν ένα μειονέκτημα - αναστέλλουν την ανάπτυξη όχι μόνο ζιζανίων, αλλά και καλλιεργούμενων φυτών.Τέτοια εξαιρετικά αποτελεσματικά ζιζανιοκτόνα όπως το glyphosate, οι ατραζίνες μελετώνται εντατικά για τον εντοπισμό του μηχανισμού ανοχής σε αυτά ορισμένων ζιζανίων. Έτσι, σε χωράφια όπου η ατραζίνη χρησιμοποιείται ευρέως, συχνά εμφανίζονται βιότυποι ανθεκτικοί στην ατραζίνη σε πολλά είδη φυτών.

Η μελέτη του μηχανισμού αντοχής στα ζιζανιοκτόνα για την απόκτηση καλλιεργημένων φυτών με αυτό το χαρακτηριστικό μέσω γενετικής μηχανικής περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα: αναγνώριση βιοχημικών στόχων δράσης ζιζανιοκτόνου σε φυτικό κύτταρο, επιλογή οργανισμών ανθεκτικών σε ένα δεδομένο ζιζανιοκτόνο ως πηγές γονιδίων ανθεκτικότητας. κλωνοποίηση αυτών των γονιδίων, εισαγωγή τους σε καλλιεργούμενα φυτά και μελέτη της λειτουργίας τους

Υπάρχουν τέσσερις θεμελιωδώς διαφορετικοί μηχανισμοί που μπορούν να παρέχουν αντοχή σε ορισμένες χημικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των ζιζανιοκτόνων: μεταφορά, εξάλειψη, ρυθμιστικό και επαφή. Ο μηχανισμός μεταφοράς της αντίστασης συνίσταται στην αδυναμία διείσδυσης του ζιζανιοκτόνου στο κύτταρο. Υπό τη δράση του μηχανισμού εξάλειψης της αντίστασης, ουσίες που έχουν εισέλθει στο κύτταρο μπορούν να καταστραφούν με τη βοήθεια επαγώγιμων κυτταρικών παραγόντων, τις περισσότερες φορές αποικοδομητικά ένζυμα, και επίσης να υποστούν έναν ή τον άλλο τύπο τροποποίησης, σχηματίζοντας ανενεργά προϊόντα που είναι αβλαβή για το κύτταρο. Με ρυθμιστική αντίσταση, μια πρωτεΐνη ή ένα κυτταρικό ένζυμο που αδρανοποιείται υπό τη δράση ενός ζιζανιοκτόνου αρχίζει να συντίθεται εντατικά, εξαλείφοντας έτσι την ανεπάρκεια του επιθυμητού μεταβολίτη στο κύτταρο. Ο μηχανισμός επαφής της αντίστασης παρέχεται από μια αλλαγή στη δομή του στόχου (πρωτεΐνη ή ένζυμο), η αλληλεπίδραση με την οποία συνδέεται με την καταστροφική επίδραση του ζιζανιοκτόνου.

Έχει διαπιστωθεί ότι το χαρακτηριστικό της αντοχής στα ζιζανιοκτόνα είναι μονογονικό, δηλαδή το χαρακτηριστικό καθορίζεται τις περισσότερες φορές από ένα μόνο γονίδιο. Αυτό διευκολύνει πολύ τη δυνατότητα χρήσης τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA για τη μεταφορά αυτού του χαρακτηριστικού. Γονίδια που κωδικοποιούν διάφορα ένζυμα αποδόμησης και τροποποίησης ζιζανιοκτόνων μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία για τη δημιουργία φυτών ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα με γενετική μηχανική.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι αναπαραγωγής για τη δημιουργία ποικιλιών ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα είναι πολύ, χρονοβόρες και αναποτελεσματικές. Το ζιζανιοκτόνο glyphosate (εμπορική ονομασία Roundup), το οποίο είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο στο εξωτερικό, αναστέλλει τη σύνθεση των πιο σημαντικών αρωματικών αμινοξέων δρώντας στο ένζυμο 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSP-synthase). Γνωστές περιπτώσεις αντοχής σε αυτό το ζιζανιοκτόνο σχετίζονται είτε με αύξηση του επιπέδου σύνθεσης αυτού του ενζύμου (ρυθμιστικός μηχανισμός) είτε με την εμφάνιση μεταλλαγμένου ενζύμου μη ευαίσθητου στη γλυφωσφορική (μηχανισμός επαφής). Το γονίδιο συνθάσης EPSP απομονώθηκε από φυτά ανθεκτικά στα γλυφωσφορικά και τοποθετήθηκε κάτω από τον προαγωγέα του ιού του μωσαϊκού του κουνουπιδιού. Χρησιμοποιώντας το πλασμίδιο Ti, αυτό το γενετικό κατασκεύασμα εισήχθη σε κύτταρα πετούνιας. Παρουσία ενός αντιγράφου του γονιδίου σε φυτά που αναγεννήθηκαν από μετασχηματισμένα κύτταρα, το ένζυμο συντέθηκε 20-40 φορές περισσότερο από ό,τι στα αρχικά φυτά, αλλά η αντίσταση στο γλυφωσφορικό αυξήθηκε μόνο 10 φορές.

Το Atrazine είναι ένα από τα πιο κοινά ζιζανιοκτόνα που χρησιμοποιούνται στη θεραπεία των καλλιεργειών. Αναστέλλει τη φωτοσύνθεση δεσμεύοντας σε μία από τις πρωτεΐνες του φωτοσυστήματος II και σταματώντας τη μεταφορά ηλεκτρονίων. Η αντοχή στα ζιζανιοκτόνα προκύπτει από σημειακές μεταλλάξεις σε αυτή την πρωτεΐνη που δεσμεύει την πλαστοκινόνη (αντικατάσταση της σερίνης από γλυκίνη), με αποτέλεσμα να χάνει την ικανότητά της να αλληλεπιδρά με το ζιζανιοκτόνο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ήταν δυνατή η μεταφορά του γονιδίου της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης σε φυτά ευαίσθητα στην ατραζίνη χρησιμοποιώντας ένα πλασμίδιο Ti. Το γονίδιο αντίστασης που ενσωματώθηκε στο φυτικό χρωμόσωμα εφοδιάστηκε με μια αλληλουχία σήματος που εξασφάλιζε τη μεταφορά της συντιθέμενης πρωτεΐνης σε χλωροπλάστες. Τα χιμαιρικά φυτά έδειξαν σημαντική αντοχή στις συγκεντρώσεις ατραζίνης που προκάλεσαν το θάνατο των φυτών ελέγχου με το γονίδιο πρωτεΐνης άγριου τύπου. Μερικά φυτά είναι σε θέση να αδρανοποιήσουν την ατραζίνη με διάσπαση του υπολείμματος χλωρίου από το ένζυμο γλουταθειόνη-S-τρανσφεράση. Το ίδιο ένζυμο απενεργοποιεί και άλλα σχετικά ζιζανιοκτόνα της σειράς τριαζινών (προπαζίνη, σιμαζίνη κ.λπ.).

Υπάρχουν φυτά των οποίων η φυσική αντοχή στα ζιζανιοκτόνα βασίζεται στην αποτοξίνωση. Έτσι, η αντοχή του φυτού στο chlorsulfuron μπορεί να συσχετιστεί με την απενεργοποίηση του μορίου του ζιζανιοκτόνου με την υδροξυλίωσή του και την επακόλουθη γλυκοζυλίωση της εισαγόμενης υδροξυλικής ομάδας. Ανάπτυξη φυτών ανθεκτικών σε παθογόνα και παράσιτα Η αντοχή των φυτών σε διάφορα παθογόνα είναι συνήθως ένα πολύπλοκο πολυγονιδιακό χαρακτηριστικό.

Η ταυτόχρονη μεταφορά πολλών τόπων είναι δύσκολη ακόμη και με μεθόδους γενετικής μηχανικής, για να μην αναφέρουμε τις κλασσικές μεθόδους επιλογής. Ο άλλος τρόπος είναι πιο απλός. Είναι γνωστό ότι ο μεταβολισμός αλλάζει στα ανθεκτικά φυτά όταν προσβάλλονται από παθογόνα. Συσσωρεύονται ενώσεις όπως H2O2, σαλικυλικό οξύ, φυτοαλεξίνες. Ένα αυξημένο επίπεδο αυτών των ενώσεων συμβάλλει στην αντοχή του φυτού στην καταπολέμηση των παθογόνων.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα που αποδεικνύει τον ρόλο του σαλικυλικού οξέος στην ανοσολογική απόκριση των φυτών. Τα διαγονιδιακά φυτά καπνού που περιέχουν το βακτηριακό γονίδιο που ελέγχει τη σύνθεση της σαλικυλικής υδρολάσης (αυτό το ένζυμο διασπά το σαλικυλικό οξύ) δεν ήταν σε θέση να δημιουργήσουν μια ανοσολογική απόκριση. Επομένως, μια γενετικά τροποποιημένη αλλαγή στο επίπεδο του σαλικυλικού οξέος ή στην παραγωγή στα φυτά ως απόκριση στο παθογόνο H2O2 μπορεί να είναι πολλά υποσχόμενη για τη δημιουργία ανθεκτικών διαγονιδιακών φυτών.

Στη φυτοϊολογία, το φαινόμενο της επαγόμενης διασταυρούμενης αντοχής των φυτών σε ιογενείς λοιμώξεις είναι ευρέως γνωστό. Η ουσία αυτού του φαινομένου είναι ότι η μόλυνση ενός φυτού με ένα στέλεχος ιού αποτρέπει την επακόλουθη μόλυνση αυτών των φυτών με ένα άλλο ιικό στέλεχος. Ο μοριακός μηχανισμός καταστολής της ιογενούς λοίμωξης είναι ακόμα ασαφής. Έχει αποδειχθεί ότι η εισαγωγή μεμονωμένων ιικών γονιδίων, για παράδειγμα γονιδίων για πρωτεΐνες καψιδίου, είναι επαρκής για την ανοσοποίηση των φυτών. Έτσι, το γονίδιο για την πρωτεΐνη φακέλου του ιού του μωσαϊκού του καπνού μεταφέρθηκε σε κύτταρα καπνού και ελήφθησαν διαγονιδιακά φυτά, στα οποία το 0,1% όλων των πρωτεϊνών των φύλλων αντιπροσωπεύονταν από την ιική πρωτεΐνη. Ένα σημαντικό μέρος αυτών των φυτών, όταν προσβλήθηκαν από τον ιό, δεν εμφάνισαν κανένα σύμπτωμα της νόσου. Είναι πιθανό ότι η πρωτεΐνη του περιβλήματος του ιού που συντίθεται στα κύτταρα εμποδίζει το ιικό RNA να λειτουργεί κανονικά και να σχηματίζει πλήρη ιικά σωματίδια. Έχει διαπιστωθεί ότι η έκφραση της καψιδικής πρωτεΐνης του ιού του μωσαϊκού καπνού, του ιού του μωσαϊκού της αλφάλφα, του ιού του μωσαϊκού αγγουριού, του ιού Χ της πατάτας στα αντίστοιχα διαγονιδιακά φυτά (καπνός, ντομάτες, πατάτες, αγγούρια, πιπεριές) παρέχει υψηλό επίπεδο προστασία από επακόλουθη ιογενή μόλυνση. Επιπλέον, στα μετασχηματισμένα φυτά, δεν παρατηρήθηκε μείωση της γονιμότητας, ανεπιθύμητες αλλαγές στην ανάπτυξη και τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά των αρχικών δειγμάτων και των απογόνων τους. Πιστεύεται ότι η επαγόμενη αντίσταση των φυτών στους ιούς οφείλεται σε μια ειδική αντιική πρωτεΐνη, πολύ παρόμοια με τη ζωική ιντερφερόνη. Φαίνεται δυνατό με τη γενετική μηχανική να ενισχυθεί η έκφραση του γονιδίου που κωδικοποιεί αυτήν την πρωτεΐνη ενισχύοντάς την ή υποκαθιστώντας την με έναν ισχυρότερο προαγωγέα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η χρήση της γενετικής μηχανικής για την προστασία των φυτών από διάφορους παθογόνους μικροοργανισμούς παρεμποδίζεται σε μεγάλο βαθμό από την έλλειψη γνώσης σχετικά με τους μηχανισμούς των αντιδράσεων άμυνας των φυτών. Τα εντομοκτόνα χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των εντόμων στη φυτική παραγωγή. Ωστόσο, έχουν βλαβερή επίδραση στα θηλαστικά, σκοτώνουν τα ωφέλιμα έντομα, μολύνουν το περιβάλλον, τους δρόμους και, επιπλέον, τα έντομα προσαρμόζονται γρήγορα σε αυτά. Περισσότερα από 400 είδη εντόμων είναι γνωστό ότι είναι ανθεκτικά στα εντομοκτόνα που χρησιμοποιούνται. Ως εκ τούτου, τα βιολογικά μέσα καταπολέμησης προσελκύουν όλο και περισσότερο την προσοχή, παρέχοντας αυστηρή επιλεκτικότητα δράσης και έλλειψη προσαρμογής των παρασίτων στο εφαρμοζόμενο βιοπαρασιτοκτόνο.

Το βακτήριο Bacillus thuringiensis είναι από καιρό γνωστό ότι παράγει μια πρωτεΐνη που είναι πολύ τοξική για πολλά είδη εντόμων, ενώ ταυτόχρονα είναι ασφαλής για τα θηλαστικά. Η πρωτεΐνη (δέλτα-ενδοτοξίνη, πρωτεΐνη CRY) παράγεται από διάφορα στελέχη του Β. thuringiensis. Η αλληλεπίδραση της τοξίνης με τους υποδοχείς είναι αυστηρά ειδική, γεγονός που περιπλέκει την επιλογή του συνδυασμού τοξίνης-εντόμου. Στη φύση, έχει βρεθεί μεγάλος αριθμός στελεχών του B. thuringiensis, των οποίων οι τοξίνες δρουν μόνο σε ορισμένους τύπους εντόμων. Παρασκευάσματα του B. thuringiensis χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες για τον έλεγχο των εντόμων στα χωράφια. Η ασφάλεια της τοξίνης και των πρωτεϊνών της για τον άνθρωπο και άλλα θηλαστικά έχει αποδειχθεί πλήρως. Η εισαγωγή του γονιδίου αυτής της πρωτεΐνης στο γονιδίωμα του φυτού καθιστά δυνατή τη λήψη διαγονιδιακών φυτών που δεν καταναλώνονται από τα έντομα.

Εκτός από την εξειδίκευση των ειδών όσον αφορά την επίδρασή τους στα έντομα, η εισαγωγή γονιδίων προκαρυωτικών δέλτα-τοξινών στο γονιδίωμα του φυτού, ακόμη και υπό τον έλεγχο ισχυρών ευκαρυωτικών προαγωγέων, δεν οδήγησε σε υψηλό επίπεδο έκφρασης. Πιθανώς, αυτό το φαινόμενο προέκυψε λόγω του γεγονότος ότι αυτά τα βακτηριακά γονίδια περιέχουν σημαντικά περισσότερες βάσεις νουκλεοτιδίων αδενίνης και θυμίνης από ότι το φυτικό DNA. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε με τη δημιουργία τροποποιημένων γονιδίων, όπου ορισμένα θραύσματα αποκόπηκαν και προστέθηκαν από το φυσικό γονίδιο, ενώ οι περιοχές που κωδικοποιούν τα ενεργά μέρη της τοξίνης δέλτα διατηρήθηκαν. Για παράδειγμα, πατάτες ανθεκτικές στο σκαθάρι της πατάτας του Κολοράντο έχουν ληφθεί χρησιμοποιώντας τέτοιες προσεγγίσεις. Έχουν ληφθεί διαγονιδιακά φυτά καπνού ικανά να συνθέσουν την τοξίνη. Τέτοια φυτά δεν ήταν ευαίσθητα στις κάμπιες Manduca sexta. Ο τελευταίος πέθανε μέσα σε 3 ημέρες από την επαφή με φυτά που παράγουν τοξίνες. Ο σχηματισμός τοξινών και η αντίσταση που προέκυψε στα έντομα κληρονομήθηκαν ως κυρίαρχο χαρακτηριστικό.

Επί του παρόντος, τα λεγόμενα φυτά Bt (από το B. thuringiensis) βαμβακιού και καλαμποκιού αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής ποσότητας γενετικά τροποποιημένων φυτών αυτών των καλλιεργειών που καλλιεργούνται στα χωράφια των Ηνωμένων Πολιτειών.

Σε σχέση με τις δυνατότητες της γενετικής μηχανικής για το σχεδιασμό εντομοπαθογόνων φυτών με βάση μια τοξίνη μικροβιακής προέλευσης, οι τοξίνες φυτικής προέλευσης παρουσιάζουν ακόμη μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Οι φυτοτοξίνες είναι αναστολείς της πρωτεϊνικής σύνθεσης και επιτελούν προστατευτική λειτουργία έναντι εντόμων μικροοργανισμών και ιών. Το καλύτερο που μελετήθηκε μεταξύ αυτών είναι η ρικίνη που συντίθεται σε φασόλια καστορίνης: το γονίδιο της έχει κλωνοποιηθεί και η αλληλουχία νουκλεοτιδίων έχει καθιερωθεί. Ωστόσο, η υψηλή τοξικότητα της ρικίνης για τα θηλαστικά περιορίζει τις εργασίες γενετικής μηχανικής με αυτήν μόνο σε βιομηχανικές καλλιέργειες που δεν χρησιμοποιούνται για ανθρώπινη τροφή και ζωοτροφές. Η τοξίνη που παράγεται από την American Phytolacca είναι αποτελεσματική κατά των ιών και είναι αβλαβής για τα ζώα. Ο μηχανισμός δράσης του είναι να αδρανοποιεί τα δικά του ριβοσώματα όταν διάφορα παθογόνα, συμπεριλαμβανομένων των φυτοϊών, εισέρχονται στα κύτταρα. Τα προσβεβλημένα κύτταρα γίνονται νεκρωτικά, εμποδίζοντας το παθογόνο να πολλαπλασιαστεί και να εξαπλωθεί σε όλο το φυτό. Επί του παρόντος, διεξάγονται μελέτες για τη μελέτη του γονιδίου αυτής της πρωτεΐνης και τη μεταφορά της σε άλλα φυτά.

Οι ιογενείς ασθένειες είναι ευρέως διαδεδομένες μεταξύ των εντόμων, επομένως οι φυσικοί ιοί των εντόμων, τα παρασκευάσματα των οποίων ονομάζονται ιογενή φυτοφάρμακα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των παρασίτων των εντόμων. Σε αντίθεση με τα φυτοφάρμακα, έχουν στενό φάσμα δράσης, δεν σκοτώνουν τα ωφέλιμα έντομα, καταστρέφονται γρήγορα στο περιβάλλον και δεν είναι επικίνδυνα για τα φυτά και τα ζώα. Μαζί με τους ιούς των εντόμων, ορισμένοι μύκητες που προσβάλλουν τα παράσιτα των εντόμων χρησιμοποιούνται ως βιοπαρασιτοκτόνα. Τα βιοπαρασιτοκτόνα που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι φυσικά στελέχη εντομοπαθογόνων ιών και μυκήτων, αλλά δεν αποκλείεται η πιθανότητα δημιουργίας νέων αποτελεσματικών βιοπαρασιτοκτόνων με μεθόδους γενετικής μηχανικής στο μέλλον.

Αύξηση της αντοχής των φυτών σε στρεσογόνες συνθήκες

Τα φυτά εκτίθενται πολύ συχνά σε διάφορους δυσμενείς περιβαλλοντικούς παράγοντες: υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, έλλειψη υγρασίας, αλάτωση του εδάφους και περιβαλλοντική ρύπανση, έλλειψη ή, αντίθετα, περίσσεια ορισμένων ορυκτών κ.λπ.

Υπάρχουν πολλοί από αυτούς τους παράγοντες και επομένως οι μέθοδοι προστασίας από αυτούς είναι ποικίλες - από φυσιολογικές ιδιότητες έως δομικές προσαρμογές που επιτρέπουν την υπέρβαση των επιβλαβών επιπτώσεών τους.

Η αντοχή των φυτών σε έναν συγκεκριμένο παράγοντα στρες είναι το αποτέλεσμα της επίδρασης πολλών διαφορετικών γονιδίων, επομένως δεν είναι απαραίτητο να μιλάμε για την πλήρη μεταφορά των χαρακτηριστικών ανοχής από ένα είδος φυτού σε άλλο με μεθόδους γενετικής μηχανικής. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες ευκαιρίες για τη γενετική μηχανική για τη βελτίωση της αντοχής των φυτών. Αυτό αφορά εργασία με μεμονωμένα γονίδια που ελέγχουν τις μεταβολικές αποκρίσεις των φυτών σε συνθήκες στρες, για παράδειγμα, υπερπαραγωγή προλίνης ως απόκριση σε οσμωτικό σοκ, αλατότητα, σύνθεση ειδικών πρωτεϊνών ως απόκριση σε θερμικό σοκ, κ.λπ. Περαιτέρω εις βάθος μελέτη της φυσιολογικής , βιοχημική και γενετική βάση Η απόκριση ενός φυτού στις περιβαλλοντικές συνθήκες θα επιτρέψει αναμφίβολα τη χρήση μεθόδων γενετικής μηχανικής για την κατασκευή ανθεκτικών φυτών.

Μέχρι στιγμής, μπορεί να σημειωθεί μόνο μια έμμεση προσέγγιση για την απόκτηση φυτών ανθεκτικών στον παγετό που βασίζεται σε χειρισμούς γενετικής μηχανικής με Pseudomonas syringae. Ο μικροοργανισμός αυτός, συνυπάρχει με τα φυτά, συμβάλλει στη βλάβη τους από τους πρώιμους παγετούς.Ο μηχανισμός του φαινομένου οφείλεται στο γεγονός ότι τα κύτταρα του μικροοργανισμού συνθέτουν μια ειδική πρωτεΐνη που εντοπίζεται στην εξωτερική μεμβράνη και είναι το κέντρο της κρυστάλλωσης του πάγου. Είναι γνωστό ότι ο σχηματισμός πάγου στο νερό εξαρτάται από ουσίες που μπορούν να χρησιμεύσουν ως κέντρα σχηματισμού πάγου. Η πρωτεΐνη που προκαλεί το σχηματισμό κρυστάλλων πάγου σε διάφορα μέρη του φυτού (φύλλα, μίσχοι, ρίζες) είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που ευθύνονται για τη βλάβη στους ιστούς των φυτών που είναι ευαίσθητα στους πρώιμους παγετούς. Πολυάριθμα πειράματα κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες έδειξαν ότι τα στείρα φυτά δεν υπέστησαν ζημιά από παγετούς έως και -6 - 8 ° C, ενώ σε φυτά με την κατάλληλη μικροχλωρίδα, ζημιές σημειώθηκαν ήδη σε θερμοκρασίες - 1,5 - 2 ° C. Μεταλλάξεις αυτών των βακτηρίων , αυτά που έχασαν την ικανότητα να συνθέτουν την πρωτεΐνη που προκαλεί το σχηματισμό κρυστάλλων πάγου δεν αύξησαν τη θερμοκρασία σχηματισμού πάγου και τα φυτά με τέτοια μικροχλωρίδα ήταν ανθεκτικά στον παγετό. Ένα στέλεχος τέτοιων βακτηρίων, ψεκασμένο πάνω από κονδύλους πατάτας, ανταγωνιζόταν τα συνηθισμένα βακτήρια, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση της αντοχής των φυτών στον παγετό. Είναι πιθανό τέτοια βακτήρια, που δημιουργούνται με μεθόδους γενετικής μηχανικής και χρησιμοποιούνται ως συστατικό του εξωτερικού περιβάλλοντος, να χρησιμεύουν για την καταπολέμηση των παγετών.

Αύξηση της αποτελεσματικότητας της βιολογικής δέσμευσης αζώτου

Το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την αναγωγή του μοριακού αζώτου σε αμμώνιο έχει μελετηθεί καλά. - νιτρογενάση. Η δομή της νιτρογενάσης είναι η ίδια σε όλους τους οργανισμούς που δεσμεύουν το άζωτο. Κατά τη δέσμευση του αζώτου, απαραίτητη φυσιολογική συνθήκη είναι η προστασία της νιτρογενάσης από την καταστροφή από το οξυγόνο. Τα καλύτερα μελετημένα μεταξύ των σταθεροποιητών αζώτου είναι τα ριζόβια που σχηματίζουν συμβίωση με τα όσπρια και το ελεύθερο βακτήριο Klebsiella pneumoniae. Έχει διαπιστωθεί ότι 17 γονίδια, τα λεγόμενα γονίδια nif, είναι υπεύθυνα για τη δέσμευση του αζώτου σε αυτά τα βακτήρια. Όλα αυτά τα γονίδια συνδέονται μεταξύ τους και βρίσκονται στο χρωμόσωμα μεταξύ των γονιδίων για τα ένζυμα βιοσύνθεσης ιστιδίνης και των γονιδίων που καθορίζουν την απορρόφηση του σικιμικού οξέος. Σε μια ταχέως αναπτυσσόμενη ριζόβια, τα γονίδια nif υπάρχουν με τη μορφή ενός μεγαπλασμιδίου που περιέχει 200-300 χιλιάδες ζεύγη βάσεων.

Μεταξύ των γονιδίων δέσμευσης αζώτου, εντοπίστηκαν γονίδια που ελέγχουν τη δομή της νιτρογενάσης, ενός πρωτεϊνικού παράγοντα που εμπλέκεται στη μεταφορά ηλεκτρονίων και ρυθμιστικά γονίδια. Η ρύθμιση των γονιδίων δέσμευσης αζώτου είναι αρκετά περίπλοκη, επομένως η γενετικά τροποποιημένη μεταφορά της λειτουργίας δέσμευσης αζώτου από τα βακτήρια απευθείας στα ανώτερα φυτά δεν συζητείται πλέον επί του παρόντος. Όπως έδειξαν πειράματα, ακόμη και στον απλούστερο ευκαρυωτικό οργανισμό - τη ζύμη, δεν ήταν δυνατό να επιτευχθεί η έκφραση των γονιδίων nif, παρόλο που αυτά παρέμειναν για 50 γενιές.

Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι η διαζωτροφία (δέσμευση αζώτου) είναι χαρακτηριστικό αποκλειστικά των προκαρυωτικών οργανισμών και τα γονίδια nif δεν μπορούσαν να ξεπεράσουν το φράγμα που χωρίζει προκαρυώτες και ευκαρυώτες λόγω της πολύ περίπλοκης δομής και ρύθμισής τους από γονίδια που βρίσκονται εκτός της περιοχής nif. Ίσως, η μεταφορά των γονιδίων nif με τη βοήθεια πλασμιδίων Ti σε χλωροπλάστες να είναι πιο επιτυχημένη, αφού οι μηχανισμοί έκφρασης γονιδίων στους χλωροπλάστες και στα προκαρυωτικά κύτταρα είναι παρόμοιοι. Σε κάθε περίπτωση, η νιτρογενάση πρέπει να προστατεύεται από την ανασταλτική δράση του οξυγόνου. Επιπλέον, η ατμοσφαιρική δέσμευση αζώτου είναι μια πολύ ενεργοβόρα διαδικασία. Είναι απίθανο ένα φυτό υπό την επίδραση των γονιδίων nif να μπορεί να αλλάξει το μεταβολισμό του τόσο ριζικά για να δημιουργήσει όλες αυτές τις συνθήκες. Αν και είναι πιθανό ότι στο μέλλον θα είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα πιο οικονομικά λειτουργικό σύμπλεγμα νιτρογενάσης χρησιμοποιώντας μεθόδους γενετικής μηχανικής.

Είναι πιο ρεαλιστικό να χρησιμοποιούνται μέθοδοι γενετικής μηχανικής για την επίλυση των ακόλουθων προβλημάτων: αύξηση της ικανότητας της ριζόβιας να αποικίζει ψυχανθή φυτά, αύξηση της αποτελεσματικότητας της δέσμευσης και αφομοίωσης του αζώτου επηρεάζοντας τον γενετικό μηχανισμό, δημιουργία νέων μικροοργανισμών που δεσμεύουν το άζωτο με την εισαγωγή γονιδίων nif στο τους, μεταφέροντας την ικανότητα συμβίωσης από ψυχανθή φυτά σε άλλα.

Το πρωταρχικό καθήκον της γενετικής μηχανικής για την αύξηση της αποτελεσματικότητας της βιολογικής δέσμευσης αζώτου είναι η δημιουργία στελεχών ριζοβίας με ενισχυμένη δέσμευση αζώτου και ικανότητα αποικισμού. Ο αποικισμός των ψυχανθών φυτών από τη ριζόβια προχωρά πολύ αργά, μόνο μερικά από αυτά δημιουργούν οζίδια. Αυτό συμβαίνει επειδή ο τόπος εισβολής της ριζόβιας είναι μόνο μια μικρή περιοχή μεταξύ του σημείου ανάπτυξης της ρίζας και της τρίχας της ρίζας που βρίσκεται πλησιέστερα σε αυτήν, η οποία βρίσκεται στο στάδιο του σχηματισμού. Όλα τα άλλα μέρη της ρίζας και οι ανεπτυγμένες τρίχες ρίζας του φυτού δεν είναι ευαίσθητα στον αποικισμό. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα σχηματισμένα οζίδια δεν είναι σε θέση να σταθεροποιήσουν το άζωτο, το οποίο εξαρτάται από πολλά φυτικά γονίδια (τουλάχιστον πέντε έχουν εντοπιστεί), ειδικότερα, από έναν δυσμενή συνδυασμό δύο υπολειπόμενων γονιδίων.

Χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους γενετικής και αναπαραγωγής, κατέστη δυνατό να ληφθούν εργαστηριακά στελέχη ριζοβίων με υψηλότερη ικανότητα αποικισμού. Αλλά βιώνουν ανταγωνισμό από τοπικά στελέχη στο πεδίο. Η αύξηση της ανταγωνιστικότητάς τους, προφανώς, μπορεί να γίνει με μεθόδους γενετικής μηχανικής. Η αύξηση της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας δέσμευσης αζώτου είναι δυνατή με τη χρήση τεχνικών γενετικής μηχανικής που βασίζονται στην αύξηση των αντιγράφων γονιδίων, ενισχύοντας τη μεταγραφή των γονιδίων των οποίων τα προϊόντα σχηματίζουν ένα «σημείο συμφόρησης» στον καταρράκτη δέσμευσης αζώτου, με την εισαγωγή ισχυρότερων προαγωγέων κ.λπ. Είναι σημαντικό να αυξήσει την αποτελεσματικότητα του συστήματος νιτρογενάσης που μειώνει άμεσα το μοριακό άζωτο σε αμμωνία.

Βελτίωση της αποτελεσματικότητας της φωτοσύνθεσης

Τα φυτά C4 χαρακτηρίζονται από υψηλούς ρυθμούς ανάπτυξης και ρυθμό φωτοσύνθεσης, πρακτικά δεν έχουν ορατή φωτοαναπνοή. Οι περισσότερες γεωργικές καλλιέργειες που ανήκουν σε φυτά C3 έχουν υψηλή ένταση φωτοαναπνοής. Η φωτοσύνθεση και η φωτοαναπνοή είναι στενά συνδεδεμένες διαδικασίες που βασίζονται στη διλειτουργική δραστηριότητα του ίδιου βασικού ενζύμου, της διφωσφορικής καρβοξυλάσης της ριβουλόζης (RuBPC). Η καρβοξυλάση RuBF μπορεί να προσκολλήσει όχι μόνο CO2, αλλά και O2, δηλαδή πραγματοποιεί αντιδράσεις καρβοξυλίωσης και οξυγόνωσης. Η οξυγόνωση του RuBF παράγει φωσφογλυκολικό άλας, το οποίο χρησιμεύει ως το κύριο υπόστρωμα για τη φωτοαναπνοή, τη διαδικασία απελευθέρωσης CO2 στο φως, με αποτέλεσμα να χάνονται ορισμένα φωτοσυνθετικά προϊόντα. Η χαμηλή φωτοαναπνοή στα φυτά C4 εξηγείται όχι από την απουσία ενζύμων της οδού των γλυκολικών, αλλά από τον περιορισμό της αντίδρασης της οξυγενάσης, καθώς και από την επανααφομοίωση του CO2 της φωτοαναπνοής.

Ένα από τα καθήκοντα που αντιμετωπίζει η γενετική μηχανική είναι να μελετήσει τη δυνατότητα δημιουργίας RuBPC με κυρίαρχη δραστηριότητα καρβοξυλάσης.

Απόκτηση φυτών με νέες ιδιότητες

Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μια νέα προσέγγιση για την παραγωγή διαγονιδιακών φυτών με «αντινόημα RNA» (αναποδογυρισμένο ή αντιπληροφοριακό RNA) που σας επιτρέπει να ελέγχετε τη λειτουργία του γονιδίου που σας ενδιαφέρει. Σε αυτή την περίπτωση, κατά την κατασκευή ενός φορέα, ένα αντίγραφο του DNA (cDNA) του εισαγόμενου γονιδίου αναστρέφεται κατά 180°. Ως αποτέλεσμα, στο διαγονιδιακό φυτό σχηματίζεται ένα κανονικό μόριο mRNA και ένα ανεστραμμένο, το οποίο, λόγω της συμπληρωματικότητας του φυσιολογικού mRNA, σχηματίζει σύμπλοκο με αυτό και η κωδικοποιημένη πρωτεΐνη δεν συντίθεται.

Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη διαγονιδιακών φυτών τομάτας με βελτιωμένη ποιότητα καρπού. Ο φορέας περιελάμβανε cDNA του γονιδίου PG, το οποίο ελέγχει τη σύνθεση της πολυγαλακτουρονάσης, ενός ενζύμου που εμπλέκεται στην καταστροφή της πηκτίνης, του κύριου συστατικού του μεσοκυττάριου χώρου των φυτικών ιστών. Το προϊόν του γονιδίου PG συντίθεται κατά την περίοδο ωρίμανσης των καρπών ντομάτας και η αύξηση της ποσότητας του οδηγεί στο γεγονός ότι οι ντομάτες γίνονται πιο μαλακές, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους. Η απενεργοποίηση αυτού του γονιδίου στα διαγονίδια κατέστησε δυνατή την απόκτηση φυτών τομάτας με νέες ιδιότητες φρούτων, οι οποίες όχι μόνο κράτησαν πολύ περισσότερο, αλλά τα ίδια τα φυτά ήταν πιο ανθεκτικά στις μυκητιακές ασθένειες.

Η ίδια προσέγγιση μπορεί να εφαρμοστεί για τη ρύθμιση της ωρίμανσης της τομάτας και σε αυτή την περίπτωση, το γονίδιο EFE (ένζυμο σχηματισμού αιθυλενίου), το προϊόν του οποίου είναι ένα ένζυμο που εμπλέκεται στη βιοσύνθεση του αιθυλενίου, χρησιμοποιείται ως στόχος. Το αιθυλένιο είναι μια αέρια ορμόνη, μια από τις λειτουργίες της οποίας είναι ο έλεγχος της διαδικασίας ωρίμανσης των καρπών.

Η στρατηγική των αντιπληροφοριακών κατασκευών χρησιμοποιείται ευρέως για την τροποποίηση της γονιδιακής έκφρασης. Αυτή η στρατηγική χρησιμοποιείται όχι μόνο για την απόκτηση φυτών με νέες ιδιότητες, αλλά και για βασική έρευνα στη γενετική των φυτών. Πρέπει να αναφερθεί μια ακόμη κατεύθυνση στη γενετική μηχανική των φυτών, η οποία μέχρι πρόσφατα χρησιμοποιήθηκε κυρίως στη θεμελιώδη έρευνα - για τη μελέτη του ρόλου των ορμονών στην ανάπτυξη των φυτών. Η ουσία των πειραμάτων ήταν να ληφθούν διαγονιδιακά φυτά με συνδυασμό ορισμένων βακτηριακών ορμονικών γονιδίων, για παράδειγμα, μόνο iaaM ή ipt κ.λπ. Αυτά τα πειράματα συνέβαλαν σημαντικά στην απόδειξη του ρόλου των αυξινών και των κυτοκινινών στη διαφοροποίηση των φυτών.

Τα τελευταία χρόνια, αυτή η προσέγγιση έχει χρησιμοποιηθεί στην πρακτική αναπαραγωγή. Αποδείχθηκε ότι οι καρποί των διαγονιδιακών φυτών με το γονίδιο iaaM κάτω από τον προαγωγέα του γονιδίου Def (γονίδιο που εκφράζεται μόνο στους καρπούς) είναι παρθενοκαρπικοί, δηλαδή σχηματίζονται χωρίς επικονίαση. Οι παρθενοκαρπικοί καρποί χαρακτηρίζονται είτε από πλήρη απουσία σπόρων είτε από πολύ μικρό αριθμό από αυτούς, γεγονός που επιτρέπει την επίλυση του προβλήματος των «έξτρα σπόρων», για παράδειγμα, στο καρπούζι, τα εσπεριδοειδή κ.λπ. Έχουν ήδη ληφθεί διαγονιδιακά φυτά σκουός, τα οποία γενικά δεν διαφέρουν από τα μάρτυρες, αλλά πρακτικά δεν περιέχουν σπόρους.

Αφοπλισμένοι, χωρίς ογκογονίδια Ti-πλασμίδιο, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ενεργά για να αποκτήσουν μεταλλάξεις. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται μεταλλαξιογένεση εισαγωγής Τ-DNA. Το T-DNA, ενσωματώνοντας στο φυτικό γονιδίωμα, απενεργοποιεί το γονίδιο στο οποίο είναι ενσωματωμένο, και με την απώλεια της λειτουργίας, μπορούν εύκολα να επιλεγούν μεταλλάκτες (φαινόμενο σίγησης - σίγασης γονιδίων). Αυτή η μέθοδος είναι επίσης αξιοσημείωτη στο ότι σας επιτρέπει να ανιχνεύσετε και να κλωνοποιήσετε αμέσως το αντίστοιχο γονίδιο. Επί του παρόντος, πολλές νέες φυτικές μεταλλάξεις έχουν ληφθεί με αυτόν τον τρόπο και τα αντίστοιχα γονίδια έχουν κλωνοποιηθεί. Η MA Ramenskaya με βάση τη μεταλλαξιογένεση Τ-DNA έλαβε φυτά τομάτας με μη ειδική αντοχή στην όψιμη μάστιγα. Όχι λιγότερο ενδιαφέρουσα είναι μια άλλη πτυχή της εργασίας - ελήφθησαν διαγονιδιακά φυτά με αλλοιωμένες διακοσμητικές ιδιότητες.

Ένα παράδειγμα είναι η παραγωγή φυτών πετούνιας με πολύχρωμα άνθη. Στη σειρά ακολουθούν τα μπλε τριαντάφυλλα με ένα γονίδιο που ελέγχει τη σύνθεση της μπλε χρωστικής, που έχει κλωνοποιηθεί από ένα δελφίνιο.



Στο σύμπαν του στρατηγικού παιχνιδιού υπολογιστή StarCraft, η εξωγήινη φυλή Zerg είναι αξιοσημείωτη στο ότι έχει μάθει να απορροφά το γενετικό υλικό άλλων οργανισμών και να μεταμορφώνει τα δικά της γονίδια, αλλάζοντας και προσαρμόζοντας τις νέες συνθήκες. Αυτή η, με την πρώτη ματιά, φανταστική ιδέα είναι πολύ πιο κοντά στις πραγματικές δυνατότητες των ζωντανών οργανισμών από όσο φαίνεται.

Σήμερα γνωρίζουμε πολλά για το DNA: περισσότερες από δύο εκατομμύρια επιστημονικές δημοσιεύσεις είναι αφιερωμένες σε αυτό το δίκλωνο μόριο. Το μόριο DNA μπορεί να θεωρηθεί ως κείμενο γραμμένο χρησιμοποιώντας ένα αλφάβητο τεσσάρων γραμμάτων (νουκλεοτίδια). Το σύνολο όλων των νουκλεοτιδίων που αποτελούν τα χρωμοσώματα οποιουδήποτε οργανισμού ονομάζεται γονιδίωμα. Το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει περίπου τρία δισεκατομμύρια «γράμματα».

Ξεχωριστά τμήματα του γονιδιώματος είναι απομονωμένα γονίδια - λειτουργικά στοιχεία που είναι πιο συχνά υπεύθυνα για τη σύνθεση συγκεκριμένων πρωτεϊνών. Οι άνθρωποι έχουν περίπου 20.000 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες, όπως και τα μόρια DNA, είναι πολυμερή, αλλά δεν αποτελούνται από νουκλεοτίδια, αλλά από αμινοξέα. Το «αλφάβητο» των αμινοξέων που συνθέτουν τις πρωτεΐνες έχει 20 μόρια. Γνωρίζοντας την αλληλουχία νουκλεοτιδίων ενός γονιδίου, μπορεί κανείς να προσδιορίσει με ακρίβεια την αλληλουχία αμινοξέων της πρωτεΐνης που κωδικοποιεί. Το γεγονός είναι ότι όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν τον ίδιο (με μικρές παραλλαγές) καλά μελετημένο γενετικό κώδικα - τους κανόνες για την αντιστοίχιση κωδικονίων (τριπλάσια νουκλεοτίδια) με ορισμένα αμινοξέα. Αυτή η ευελιξία επιτρέπει στα γονίδια από έναν οργανισμό να λειτουργούν σε έναν άλλο οργανισμό και να παράγουν την ίδια πρωτεΐνη.

φυσική μηχανική

Μία από τις κύριες μεθόδους γενετικής μηχανικής των φυτών χρησιμοποιεί αγροβακτήρια και τον μηχανισμό τροποποίησης των φυτικών γονιδιωμάτων που αναπτύχθηκαν από αυτά (βλ. "PM" No. 10 "2005). Τα γονίδια των αγροβακτηρίων που ζουν στο έδαφος κωδικοποιούν ειδικές πρωτεΐνες που μπορούν να "σύρουν " ένα συγκεκριμένο μόριο DNA σε ένα φυτικό κύτταρο, το ενσωματώνει στο γονιδίωμα του φυτού και έτσι αναγκάζει το φυτό να παράγει τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται τα βακτήρια. Οι επιστήμονες δανείστηκαν αυτήν την ιδέα και την εφάρμοσαν αντικαθιστώντας τα γονίδια που χρειάζονται τα βακτήρια με αυτά που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες απαιτείται στη γεωργία. Για παράδειγμα, οι τοξίνες Bt, οι οποίες παράγονται από βακτήρια του εδάφους Bacillus thuringiensis, οι οποίες είναι απολύτως ασφαλείς για τα θηλαστικά και δηλητηριώδεις για ορισμένα έντομα, ή πρωτεΐνες που προσδίδουν στο φυτό αντοχή σε ένα συγκεκριμένο ζιζανιοκτόνο.

Η ανταλλαγή γονιδίων για βακτήρια, ακόμη και άσχετα, είναι ένα πολύ συχνό φαινόμενο. Εξαιτίας αυτού, τα μικρόβια ανθεκτικά στην πενικιλίνη εμφανίστηκαν μέσα σε λίγα χρόνια μετά την έναρξη της μαζικής χρήσης της και σήμερα το πρόβλημα της αντοχής στα αντιβιοτικά έχει γίνει ένα από τα πιο ανησυχητικά στην ιατρική.

Από ιούς σε οργανισμούς

Η φυσική «γενετική μηχανική» πραγματοποιείται όχι μόνο από βακτήρια, αλλά και από ιούς. Στα γονιδιώματα πολλών οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, υπάρχουν τρανσποζόνια - πρώην ιοί που έχουν ενσωματωθεί από καιρό στο DNA του ξενιστή και, κατά κανόνα, χωρίς να το βλάπτουν, μπορούν να "πηδούν" από το ένα μέρος του γονιδιώματος στο άλλο.

Οι ρετροϊοί (όπως ο HIV) μπορούν να εισάγουν το γενετικό τους υλικό απευθείας στο γονιδίωμα των ευκαρυωτικών κυττάρων (όπως τα ανθρώπινα κύτταρα). Οι αδενοϊοί δεν ενσωματώνουν τις γενετικές τους πληροφορίες στο γονιδίωμα των ζώων και των φυτών: τα γονίδιά τους μπορούν να ενεργοποιηθούν και να λειτουργήσουν χωρίς αυτό. Αυτοί και άλλοι ιοί χρησιμοποιούνται ενεργά στη γονιδιακή θεραπεία για τη θεραπεία ενός ευρέος φάσματος κληρονομικών ασθενειών.

Έτσι, η φυσική γενετική μηχανική χρησιμοποιείται πολύ ευρέως στη φύση και παίζει τεράστιο ρόλο στην προσαρμογή των οργανισμών στο περιβάλλον. Το πιο σημαντικό είναι ότι όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί υφίστανται συνεχώς γενετικές αλλαγές ως αποτέλεσμα τυχαίων μεταλλάξεων. Από αυτό προκύπτει ένα σημαντικό συμπέρασμα: στην πραγματικότητα, κάθε οργανισμός (εκτός από τους κλώνους) είναι μοναδικός και γενετικά τροποποιημένος σε σύγκριση με τους προγόνους του. Έχει τόσο νέες μεταλλάξεις όσο και νέους συνδυασμούς προηγούμενων γονιδιακών παραλλαγών - στο γονιδίωμα κάθε παιδιού, βρέθηκαν δεκάδες γενετικές παραλλαγές που κανένας από τους γονείς δεν είχε. Εκτός από την εμφάνιση νέων μεταλλάξεων, κατά τη διάρκεια της σεξουαλικής αναπαραγωγής σε κάθε γενιά, προκύπτει ένας νέος συνδυασμός γενετικών παραλλαγών που υπάρχουν ήδη στους γονείς.

Δοκιμασμένο σε πειράματα

Σήμερα, η ασφάλεια των προϊόντων διατροφής που περιέχουν γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς (ΓΤΟ) συζητείται ενεργά. Για τα προϊόντα γενετικής μηχανικής που εκτελούνται από τον άνθρωπο, ο όρος "γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί" ταιριάζει πολύ καλύτερα, καθώς η γενετική μηχανική σάς επιτρέπει να επιταχύνετε τις διαδικασίες γενετικών αλλαγών που συμβαίνουν ανεξάρτητα στη φύση και να τις κατευθύνετε στη σωστή κατεύθυνση για ένα άτομο . Ωστόσο, δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των μηχανισμών γενετικού εκσυγχρονισμού και των φυσικών διαδικασιών γενετικής τροποποίησης, επομένως μπορεί εύλογα να θεωρηθεί ότι η παραγωγή γενετικά τροποποιημένων τροφίμων δεν ενέχει πρόσθετους κινδύνους.

Ωστόσο, όπως κάθε επιστημονική υπόθεση, η ασφάλεια των ΓΤΟ χρειαζόταν πειραματική επαλήθευση. Σε αντίθεση με τις πολυάριθμες δηλώσεις των αντιπάλων των ΓΤΟ, αυτό το θέμα έχει μελετηθεί πολύ, πολύ προσεκτικά για περισσότερα από δώδεκα χρόνια. Φέτος στο περιοδικό Κριτικές κριτικές στη βιοτεχνολογίαδημοσίευσε μια ανασκόπηση σχεδόν 1800 επιστημονικών εργασιών σχετικά με τη μελέτη της ασφάλειας των ΓΤΟ τα τελευταία δέκα χρόνια. Μόνο τρεις μελέτες έθεσαν υποψίες σχετικά με τον αρνητικό αντίκτυπο τριών συγκεκριμένων γενετικά τροποποιημένων ποικιλιών, αλλά αυτές οι υποψίες δεν ήταν δικαιολογημένες, σε δύο ακόμη περιπτώσεις διαπιστώθηκε η πιθανή αλλεργιογένεση των γενετικά τροποποιημένων ποικιλιών. Η μόνη επιβεβαιωμένη περίπτωση αφορούσε την εισαγωγή του γονιδίου του ξηρού καρπού Βραζιλίας σε μια γενετικά τροποποιημένη ποικιλία σόγιας. Η τυπική δοκιμή σε τέτοιες περιπτώσεις για την αντίδραση του ορού αίματος ατόμων με αλλεργίες στην πρωτεΐνη μιας νέας ποικιλίας γενετικά τροποποιημένων έδειξε την ύπαρξη κινδύνου και οι προγραμματιστές αρνήθηκαν να προωθήσουν την ποικιλία στην αγορά.

Επιπλέον, αξίζει να αναφερθεί ξεχωριστά η κριτική του 2012 που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Τροφίμων και Χημικής Τοξικολογίας, οι οποίες περιλάμβαναν 12 μελέτες για την ασφάλεια των ΓΤΟ στα τρόφιμα σε αρκετές (δύο έως πέντε) γενιές ζώων και 12 μελέτες σε ζώα για μακροχρόνια (από τρεις μήνες έως δύο χρόνια) κατανάλωση ΓΤΟ στα τρόφιμα. Οι συντάκτες της ανασκόπησης κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι δεν υπήρχαν αρνητικές επιπτώσεις των ΓΤΟ (σε σύγκριση με τους μη εκσυγχρονισμένους αντίστοιχους).

Σκανδαλώδεις αποκαλύψεις

Προκύπτουν περιέργειες γύρω από ορισμένα έργα που υποτίθεται ότι δείχνουν τη βλάβη ορισμένων γενετικά τροποποιημένων φυτικών ποικιλιών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα που λατρεύουν να αναφέρουν οι αντίπαλοι των ΓΤΟ είναι η συγκλονιστική δημοσίευση του Γάλλου ερευνητή Séralini στο περιοδικό Τροφίμων και Χημικής Τοξικολογίας, ο οποίος ισχυρίστηκε ότι το γενετικά τροποποιημένο καλαμπόκι προκαλεί καρκίνο και αυξημένη θνησιμότητα σε αρουραίους. Στην επιστημονική κοινότητα, το έργο του Seralini προκάλεσε έντονες συζητήσεις, αλλά όχι επειδή ο ερευνητής έλαβε και δημοσίευσε μερικά μοναδικά δεδομένα. Ο λόγος ήταν ότι, από επιστημονική άποψη, η εργασία έγινε εξαιρετικά απρόσεκτα και περιείχε χονδροειδή λάθη που ήταν αντιληπτά με την πρώτη ματιά.

Ωστόσο, οι φωτογραφίες αρουραίων με μεγάλους όγκους που παρουσίασε ο Séralini έκαναν τεράστια εντύπωση στο κοινό. Παρά το γεγονός ότι το άρθρο του δεν άντεξε την αντικειμενική κριτική και αποσύρθηκε από το περιοδικό, συνεχίζει να αναφέρεται από τους αντιπάλους των ΓΤΟ, οι οποίοι σαφώς δεν ενδιαφέρονται για την επιστημονική πλευρά του θέματος, και εξακολουθούν να εμφανίζονται φωτογραφίες άρρωστων αρουραίων από τις οθόνες.

Το επιστημονικό επίπεδο συζήτησης για τους πιθανούς κινδύνους των ΓΤΟ στα μέσα ενημέρωσης και στην κοινωνία στο σύνολό της είναι εντυπωσιακό στην αφέλειά του. Στα ράφια των καταστημάτων μπορείτε να βρείτε άμυλο, αλάτι, ακόμη και νερό «μη ΓΤΟ». Οι ΓΤΟ συγχέονται συνεχώς με τα συντηρητικά, τα φυτοφάρμακα, τα συνθετικά λιπάσματα και τα πρόσθετα τροφίμων, με τα οποία η γενετική μηχανική δεν σχετίζεται άμεσα. Από τα πραγματικά προβλήματα της ασφάλειας των τροφίμων, τέτοιες συζητήσεις οδηγούν στη σφαίρα της κερδοσκοπίας και της υποκατάστασης των εννοιών.

Κίνδυνοι - πραγματικοί και μη

Ωστόσο, ούτε αυτό το άρθρο ούτε άλλες επιστημονικές εργασίες επιχειρούν να αποδείξουν ότι οι ΓΤΟ είναι «απόλυτα ασφαλείς». Στην πραγματικότητα, κανένα φαγητό δεν είναι απολύτως ασφαλές, γιατί ακόμη και ο Παράκελσος είπε την περίφημη φράση: «Όλα είναι δηλητήριο, και τίποτα δεν στερείται δηλητηρίου. μια δόση κάνει το δηλητήριο αόρατο. Ακόμη και οι συνηθισμένες πατάτες μπορούν να προκαλέσουν αλλεργίες και οι πράσινες περιέχουν τοξικά αλκαλοειδή - σολανίνες.

Μπορεί το έργο των υπαρχόντων φυτικών γονιδίων να αλλάξει με κάποιο τρόπο ως αποτέλεσμα της εισαγωγής ενός νέου γονιδίου; Ναι, μπορεί, αλλά κανένας οργανισμός δεν έχει ανοσία από αλλαγές στο έργο των γονιδίων. Μπορεί η γενετική μηχανική να παράγει μια νέα φυτική ποικιλία που θα εξαπλωθεί πέρα ​​από τη γεωργική γη και με κάποιο τρόπο θα επηρεάσει το οικοσύστημα; Θεωρητικά, αυτό είναι δυνατό, αλλά συμβαίνει παντού στη φύση: νέα είδη εμφανίζονται, τα οικοσυστήματα αλλάζουν, κάποια είδη πεθαίνουν, άλλα παίρνουν τη θέση τους. Ωστόσο, δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι η γενετική μηχανική εγκυμονεί πρόσθετους κινδύνους για το περιβάλλον ή την υγεία των ανθρώπων ή των ζώων. Αλλά αυτοί οι κίνδυνοι διαρκώς διατυμπανίζονται στα μέσα ενημέρωσης. Γιατί;

Η αγορά ΓΤΟ είναι σε μεγάλο βαθμό μονοπωλιακή. Από τους γίγαντες, η Monsanto είναι στην πρώτη θέση. Φυσικά, οι μεγάλοι παραγωγοί γενετικά τροποποιημένων σπόρων και τεχνολογιών ενδιαφέρονται για το κέρδος, έχουν τα δικά τους συμφέροντα και το δικό τους λόμπι. Αλλά δεν κερδίζουν χρήματα «από τον αέρα», αλλά προσφέροντας στην ανθρωπότητα προοδευτικές γεωργικές τεχνολογίες, για τις οποίες οι παραγωγοί ψηφίζουν με τον πιο πειστικό τρόπο - σε δολάρια, πέσος, γιουάν κ.λπ.

Οι κύριοι παραγωγοί και προμηθευτές «βιολογικών» προϊόντων που καλλιεργούνται με απαρχαιωμένες τεχνολογίες και, επομένως, πιο ακριβά (αλλά όχι καλύτερα) δεν είναι επίσης καθόλου μικροκαλλιεργητές, αλλά οι ίδιες μεγάλες εταιρείες με τζίρο πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων. Μόνο στις ΗΠΑ, η αγορά βιολογικών τροφίμων είχε αξία 31 δισεκατομμυρίων δολαρίων το 2012. Πρόκειται για μια σοβαρή υπόθεση, και δεδομένου ότι τα βιολογικά προϊόντα δεν έχουν κανένα πλεονέκτημα έναντι των ΓΤΟ, αλλά είναι πιο ακριβά στην παραγωγή τους, δεν μπορούν να ανταγωνιστούν τις γενετικά τροποποιημένες ποικιλίες χρησιμοποιώντας μεθόδους της αγοράς . Πρέπει λοιπόν να εμπνεύσουμε τους ευκολόπιστους καταναλωτές μέσω των ΜΜΕ με έναν αβάσιμο φόβο για τα μυθικά «γονίδια του σκορπιού», που δημιουργεί ζήτηση για ακριβά και χαμηλής τεχνολογίας «βιολογικά προϊόντα». Επιπλέον, αντι-ΓΤΟ που περιγράφουν τους τρομερούς κινδύνους των γενετικά τροποποιημένων ποικιλιών που παράγουν πρωτεΐνες Β. thuringiensis, συνήθως ξεχνούν να αναφέρουν ότι παρασκευάσματα που βασίζονται σε τέτοιες καλλιέργειες ή πρωτεΐνες που απομονώνονται από αυτές επιτρέπονται στη «βιολογική γεωργία» (και χρησιμοποιούνται ευρέως). Καθώς και η φυσική κοπριά, η οποία μπορεί να είναι πηγή μιας δέσμης παθογόνων βακτηρίων και άλλων φυσικών λάσπης.

Λίγο πολιτική

Σήμερα, η γενετική μηχανική είναι μια από τις πιο μελετημένες τεχνολογίες όσον αφορά την ασφάλεια. Σας επιτρέπει να δημιουργήσετε καλύτερη τροφή, να μειώσετε την ποσότητα των φυτοφαρμάκων που χρησιμοποιούνται στα χωράφια και να προστατεύσετε το περιβάλλον (ναι, για προστασία: περισσότερα έντομα και πτηνά ζουν σε χωράφια που έχουν σπαρθεί με ποικιλίες Bt παρά σε «κανονικά», τα οποία πρέπει να γίνονται τακτικά αντιμετωπίζονται με εντομοκτόνα) .

Υπάρχει όμως και ένας άλλος λόγος για τον «αγώνα» κατά των ΓΤΟ - αποκλειστικά πολιτικός. Χώρες πολύ πίσω στη βιοτεχνολογία προσπαθούν να βρουν μια δικαιολογία για να κρατήσουν μακριά από τις αγορές τους φθηνότερα προϊόντα από άλλες χώρες. Ωστόσο, μια τέτοια προστασία των εγχώριων παραγωγών από ξένα προϊόντα έχει νόημα μόνο εάν συμβάλλει στην εξεύρεση χρόνου για την ανάπτυξη των δικών τους τεχνολογιών σε μια ανταγωνιστική κατάσταση. Εάν αυτό δεν γίνει, υπάρχει σοβαρός κίνδυνος να υστερήσουμε σε σχέση με το παγκόσμιο επιστημονικό και τεχνολογικό επίπεδο. Για πάντα.

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ - ΠΕΡΙΛΗΨΕΙΣ - Γονιδιακή τροποποίηση

Γονιδιακή τροποποίηση

Οι γενετιστές και οι κτηνοτρόφοι συζητούν τα πιο περίπλοκα προβλήματα της εκτροφής φυτών και ζώων, τη χρήση γενετικών τεχνολογιών στην ιατρική και την ασφάλεια των γενετικά τροποποιημένων προϊόντων.

1. Γενετική μηχανική

Η γενετική μηχανική είναι ένας κλάδος της μοριακής γενετικής που σχετίζεται με τη στοχευμένη δημιουργία νέων συνδυασμών γενετικού υλικού. Η βάση της εφαρμοσμένης γενετικής μηχανικής είναι η θεωρία του γονιδίου. Το γενετικό υλικό που δημιουργείται είναι ικανό να αναπαραχθεί στο κύτταρο ξενιστή και να συνθέσει τελικά προϊόντα του μεταβολισμού.

Η γενετική μηχανική ξεκίνησε το 1972 στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ των Η.Π.Α. Στη συνέχεια το εργαστήριο του P. Berg έλαβε το πρώτο ανασυνδυασμένο (υβριδικό) DNA ή (recDNA). Συνδύαζε θραύσματα DNA του λάμδα φάγου, Escherichia coli και του ιού πιθήκου SV40.

Η δομή του ανασυνδυασμένου DNA. Το υβριδικό DNA έχει τη μορφή δακτυλίου. Περιέχει ένα γονίδιο (ή γονίδια) και έναν φορέα. Ένας φορέας είναι ένα θραύσμα DNA που εξασφαλίζει την αναπαραγωγή του υβριδικού DNA και τη σύνθεση τελικών προϊόντων του γενετικού συστήματος - πρωτεϊνών. Οι περισσότεροι από τους φορείς λήφθηκαν με βάση τον φάγο λάμδα, από πλασμίδια, ιούς SV40, πολύωμα, ζυμομύκητες και άλλα βακτήρια.

Η πρωτεϊνοσύνθεση λαμβάνει χώρα στο κύτταρο ξενιστή. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο κύτταρο ξενιστής είναι το Escherichia coli, αλλά χρησιμοποιούνται και άλλα βακτήρια, ζυμομύκητες, ζωικά ή φυτικά κύτταρα. Το σύστημα ξενιστή-φορέα δεν μπορεί να είναι αυθαίρετο: ο φορέας είναι προσαρμοσμένος στο κύτταρο ξενιστή. Η επιλογή του φορέα εξαρτάται από την ιδιαιτερότητα του είδους και τους στόχους της μελέτης.

Δύο ένζυμα είναι βασικής σημασίας για την κατασκευή του υβριδικού DNA. Το πρώτο - το ένζυμο περιορισμού - κόβει το μόριο DNA σε θραύσματα σε αυστηρά καθορισμένα σημεία. Και η δεύτερη - οι λιγάσες του DNA - ράβουν θραύσματα DNA σε ένα ενιαίο σύνολο. Μόνο μετά την απομόνωση τέτοιων ενζύμων η δημιουργία τεχνητών γενετικών δομών έγινε τεχνικά εφικτό έργο.

Στάδια γονιδιακής σύνθεσης. Τα γονίδια που πρόκειται να κλωνοποιηθούν μπορούν να ληφθούν ως θραύσματα με μηχανικό ή περιορισμό κατακερματισμού του συνολικού DNA. Αλλά τα δομικά γονίδια, κατά κανόνα, πρέπει είτε να συντίθενται χημικά και βιολογικά είτε να λαμβάνονται με τη μορφή αντιγράφου DNA του αγγελιαφόρου RNA που αντιστοιχεί στο επιλεγμένο γονίδιο. Τα δομικά γονίδια περιέχουν μόνο μια κωδικοποιημένη εγγραφή του τελικού προϊόντος (πρωτεΐνη, RNA) και στερούνται εντελώς ρυθμιστικές περιοχές. Και έτσι αυτά τα γονίδια δεν είναι σε θέση να λειτουργήσουν στο κύτταρο ξενιστή.

Κατά τη λήψη του recDNA, σχηματίζονται συχνότερα διάφορες δομές, από τις οποίες μόνο μία είναι απαραίτητη. Επομένως, το υποχρεωτικό βήμα είναι η επιλογή και η μοριακή κλωνοποίηση του recDNA που εισάγεται με μετασχηματισμό στο κύτταρο ξενιστή.

Υπάρχουν 3 τρόποι επιλογής recDNA: γενετικός, ανοσοχημικός και υβριδισμός με επισημασμένο DNA και RNA.

Ως αποτέλεσμα της εντατικής ανάπτυξης μεθόδων γενετικής μηχανικής, έχουν ληφθεί κλώνοι πολλών γονιδίων: ριβοσωμικό, μεταφορικό και 5S RNA, ιστόνες, ποντίκι, κουνέλι, ανθρώπινη σφαιρίνη, κολλαγόνο, ωολευκωματίνη, ανθρώπινη ινσουλίνη και άλλες πεπτιδικές ορμόνες, ανθρώπινη ιντερφερόνη, και τα λοιπά. Αυτό κατέστησε δυνατή τη δημιουργία στελεχών βακτηρίων που παράγουν πολλές βιολογικά δραστικές ουσίες που χρησιμοποιούνται στην ιατρική, τη γεωργία και τη μικροβιολογική βιομηχανία.

Με βάση τη γενετική μηχανική, προέκυψε ένας κλάδος της φαρμακευτικής βιομηχανίας που ονομάζεται «βιομηχανία DNA». Είναι ένας από τους σύγχρονους κλάδους της βιοτεχνολογίας.

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η αναζήτηση γενετιστή υπόσχεται σε ένα άτομο να απαλλαγεί από πολλές ασθένειες. Ήδη, η γενετική μηχανική αρχίζει να χρησιμοποιείται ενεργά στην ογκολογία, δημιουργούνται φάρμακα που στοχεύουν σε έναν συγκεκριμένο όγκο. Οι επιστήμονες εντόπισαν γονίδια που προδιαθέτουν στην ανάπτυξη διαβήτη, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν εμφανιστεί νέες προοπτικές στη θεραπεία αυτής της σοβαρής ασθένειας. Η ανθρώπινη ινσουλίνη (χουμουλίνη) που λαμβάνεται μέσω του recDNA έχει εγκριθεί για θεραπευτική χρήση. Επιπλέον, με βάση πολυάριθμα μεταλλάγματα για μεμονωμένα γονίδια που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της μελέτης τους, έχουν δημιουργηθεί εξαιρετικά αποτελεσματικά συστήματα δοκιμών για την ανίχνευση της γενετικής δραστηριότητας περιβαλλοντικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης καρκινογόνων ενώσεων.

Σε σύντομο χρονικό διάστημα, η γενετική μηχανική είχε τεράστιο αντίκτυπο στην ανάπτυξη των μεθόδων μοριακής γενετικής και κατέστησε δυνατή την επίτευξη σημαντικής προόδου στην πορεία κατανόησης της δομής και της λειτουργίας της γενετικής συσκευής. Η γενετική μηχανική έχει μεγάλες προοπτικές στη θεραπεία κληρονομικών ασθενειών, από τις οποίες σήμερα έχουν καταγραφεί περίπου 2000. Η γενετική μηχανική έχει σχεδιαστεί για να βοηθήσει στη διόρθωση των λαθών της φύσης.

Από την άλλη, οι γενετικές τεχνολογίες έχουν δημιουργήσει εντελώς νέα προβλήματα που σχετίζονται με τη δυνατότητα κλωνοποίησης έμβιων όντων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα αναγνωρίζει ότι είναι τεχνικά δυνατό να κλωνοποιηθεί ένα πανομοιότυπο ανθρώπινο άτομο. Αλλά το ερώτημα εάν η ανθρωπότητα χρειάζεται τέτοιες προσπάθειες παραμένει ανοιχτό. Έχει αποδειχθεί ότι στο 99 τοις εκατό των περιπτώσεων υπάρχει κίνδυνος συγγενών παραμορφώσεων - πράγμα που σημαίνει ότι τέτοια πειράματα σε ένα άτομο είναι απαράδεκτα.

Ωστόσο, οι νέες γενετικές τεχνολογίες που βασίζονται στη διαγένεση και την κλωνοποίηση διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία ιδιαίτερα παραγωγικών φυτικών ποικιλιών και φυλών ζώων. Ταυτόχρονα, προβλήματα τόσο γενετικής ασφάλειας όσο και ηθικά και νομικά έρχονται στο προσκήνιο.

Στη Ρωσία, όλη η έρευνα για την κλωνοποίηση πραγματοποιείται μόνο σε ζώα. Έξαλλοι συζητήσεις γίνονται σε όλο τον κόσμο - συμπεριλαμβανομένης της Ρωσίας - γύρω από ένα άλλο προϊόν της σύγχρονης επιστήμης: τα γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα.

2. Είναι ασφαλής η γονιδιακή τροποποίηση;

Οι δημιουργοί γενετικά τροποποιημένων προϊόντων ισχυρίζονται ότι είναι απολύτως ασφαλή. Οι υποστηρικτές της ευρείας χρήσης τους είναι βέβαιοι ότι πολλά χρόνια έρευνας έχουν αποδείξει την ασφάλεια τέτοιων προϊόντων. Οι αντίπαλοι είναι πεπεισμένοι για το αντίθετο.

Μέχρι στιγμής, αυτά τα προϊόντα δεν έχουν αποδειχθεί ασφαλή για τον άνθρωπο. Πολλά είδη γενετικά τροποποιημένων προϊόντων απαγορεύεται να χρησιμοποιηθούν στα τελευταία στάδια του πειράματος ως ισχυρά αλλεργιογόνα.

Έχουν δίκιο οι σκεπτικιστές που λένε ότι τα διαγονιδιακά προϊόντα είναι επικίνδυνα; Ή μήπως θα γίνουν το φαγητό μας στον 21ο αιώνα;

Πριν από περίπου 30 χρόνια έγιναν τα πρώτα πειράματα για τη γενετική τροποποίηση των φυτών. Για παράδειγμα, μπορείτε να πάρετε ένα γονίδιο από ένα ζώο ή φυτό και να το εισάγετε σε ένα άλλο ζώο ή φυτό. Με αυτόν τον τρόπο, για παράδειγμα, μπορούν να ληφθούν πατάτες ανθεκτικές στα φυτοφάρμακα.

Τα γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα όχι μόνο δημιουργούνται, αλλά τρώγονται ενεργά.

Η παραδοσιακή αναπαραγωγή περιλαμβάνει τη διασταύρωση εντός του ίδιου είδους. Ακόμα και η ντομάτα έχει βελτιωθεί με την αναπαραγωγή. Όμως, κατά την επιλογή, υπάρχει ανταλλαγή μεταξύ ατόμων του ίδιου είδους. Και η γενετική μηχανική σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε νέο DNA και να το χειριστείτε. Για παράδειγμα, εάν το γονίδιο της πυγολαμπίδας εισαχθεί στο DNA του καπνού, τότε το άνθος του καπνού αρχίζει να λάμπει εάν χρειάζεται πότισμα. Δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί αυτό με μεθόδους επιλογής!

Οι διαδηλωτές δίνουν περισσότερο προσοχή στις αρνητικές διαδικασίες αυτής της τεχνικής. Αλλά τελικά, κανείς δεν διαφωνεί με το γεγονός ότι τα γενετικά τροποποιημένα προϊόντα χρειάζονται δοκιμές!

Οι υπερασπιστές του κλάδου της βιοτεχνολογίας υποστηρίζουν ότι όλες οι διαδικασίες που σχετίζονται με γενετικά τροποποιημένα προϊόντα βρίσκονται υπό αυστηρό έλεγχο.

Γίνεται η ανάλυση συνηθισμένων και διαγονιδιακών φυτών. Οι επιστήμονες πρέπει να αποδείξουν στους επιθεωρητές ότι τα τρόφιμα δεν διαφέρουν σε ποιότητα.

Η επαλήθευση προϊόντος ακολουθεί τα ακόλουθα βήματα:

1. Σύγκριση της δομής και της χημικής σύστασης κοινών και διαγονιδιακών φυτών.

2. Απαιτούνται αποδείξεις ότι η κατανάλωση νέου προϊόντος δεν βλάπτει την ανθρώπινη υγεία.

Η διαγονιδιακή σόγια (έχει αντοχή στα ζιζανιοκτόνα) περιλαμβάνεται στα προϊόντα που καταναλώνουμε τα τελευταία χρόνια.

Είναι η νέα πρωτεΐνη τοξική; Για αρκετά χρόνια, η πρωτεΐνη ελέγχεται για τοξικότητα. Τα ποντίκια τράφηκαν με δόσεις 1000 φορές υψηλότερες από τις δόσεις που καταναλώνει ένα άτομο. Οι επιστήμονες ισχυρίζονται ότι δεν έχει εντοπιστεί τίποτα επιβλαβές για το ανθρώπινο σώμα.

Πώς πέπτονται οι νέες πρωτεΐνες; Οι πρωτεΐνες που δημιουργούνται τεχνητά βυθίζονται σε ένα διάλυμα που έχει περιβάλλον παρόμοιο σε σύνθεση με το έντερο. Όσο πιο γρήγορα αφομοιωθεί το προϊόν, τόσο το καλύτερο.

Πειράματα έδειξαν ότι η νέα πρωτεΐνη δεν είναι αλλεργιογόνο. Υπάρχουν άλλοι τρόποι δοκιμής της δημιουργημένης πρωτεΐνης. Εάν αποτύχει στη δοκιμή, καταστρέφεται. Ωστόσο, η διαγονιδιακή πρωτεΐνη σόγιας πέρασε με επιτυχία το τεστ! Πραγματοποιήθηκαν 1800 αναλύσεις, οι οποίες έδειξαν ότι όλα είναι εντάξει με τη σόγια.

Το σύστημα δοκιμής λειτουργεί. Απλά πρέπει να ακολουθήσετε τη μεθοδολογία, λένε οι επιστήμονες.

Αλλά οι σκεπτικιστές πιστεύουν ότι η επιστήμη εξακολουθεί να γνωρίζει πολύ λίγα για να ισχυριστεί ότι «όλα είναι υπό έλεγχο». Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι τόσο περίπλοκοι που είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθεί η συμπεριφορά τους.

Ωστόσο, οι παραδοσιακές μέθοδοι αναπαραγωγής δεν είναι πάντα ασφαλείς. Αντίθετα, στη γενετική μηχανική είναι επακριβώς γνωστοί οι τρόποι εισαγωγής ενός γονιδίου. Και πάλι, οι σκεπτικιστές είναι βέβαιοι ότι η γενετική μηχανική, χρησιμοποιώντας νέες μεθόδους, κινδυνεύει να προκαλέσει ανεπανόρθωτη βλάβη στη φύση. Οι αντίπαλοί τους λένε ότι η επιλογή είναι επίσης επικίνδυνη. δεν ασχολείται με ένα, αλλά με πολλά γονίδια! Επομένως, το αποτέλεσμα της επιλογής είναι ακόμα πιο απρόβλεπτο!

Το χειρότερο είναι ότι πριν από 30 χρόνια πειραματίστηκαν με γονίδια χωρίς να καταλαβαίνουν τι έκαναν!

Η αντίσταση στα γενετικά τροποποιημένα προϊόντα στην Ευρώπη είναι ισχυρότερη από οπουδήποτε αλλού στον κόσμο. Πρόσφατα, η εισαγωγή διαγονιδιακών προϊόντων ήταν πολύ δύσκολη: στην Αγγλία εισήχθησαν περίπου 2000 τέτοια προϊόντα και τώρα έχουν απομείνει λιγότερα από 100!

3. Παραδείγματα γονιδιακής τροποποίησης

Οι δημόσιοι οργανισμοί στην Ευρώπη ζητούν την καταστροφή των διαγονιδιακών φυτών. Παράξενα φυτά λαμβάνονται με την εμφύτευση ζωικών γονιδίων σε αυτά. Οι περιβαλλοντολόγοι είναι ενάντια σε αυτές τις τεχνολογίες, το κοινό είναι αλαζονικό και περιφρονεί τα γενετικά τροποποιημένα προϊόντα.

3.1 Μεγέθυνση του καλαμποκιού

Το Μεξικό έχει φτωχά εδάφη και επομένως πολύ φτωχές καλλιέργειες καλαμποκιού. Οι επιστήμονες έχουν αναλάβει να αυξήσουν το μέγεθος του καλαμποκιού. Ως αποτέλεσμα της έρευνας, ένα γονίδιο εμφυτεύθηκε στο καλαμπόκι που εξουδετερώνει τα άλατα αλουμινίου και διαλύει τα φωσφορικά άλατα, γεγονός που επέτρεψε στο φυτό να αναπτυχθεί πλήρως στα προτεινόμενα εδάφη.

Η συγκομιδή υποσχέθηκε να είναι 2 φορές μεγαλύτερη, αλλά η κυβέρνηση, υπό την πίεση των περιβαλλοντικών οργανώσεων, απαγόρευσε αυτές τις μελέτες. Οι περιβαλλοντολόγοι αγνοούν τα αποτελέσματα του πειράματος. Οι πολέμιοι της γενετικής μηχανικής πιστεύουν ότι τέτοια πειράματα είναι επιβλαβή για το περιβάλλον, επικίνδυνα για την υγεία και τελικά οδηγούν σε οικολογική καταστροφή. Άλλωστε, κανείς δεν μπορεί να εγγυηθεί ότι αυτές οι τεχνικές δεν θα οδηγήσουν στην εμφάνιση νέων εντόμων και ζιζανίων!

3.2 Προστασία από βαμβάκι

Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Οι επιστήμονες εργάζονται για να αυξήσουν την απόδοση του βαμβακιού. Το φυτό υποφέρει από μια εισβολή του σκουληκιού ροζ κουτιού. Εάν ο πληθυσμός των παρασίτων είναι μεγάλος, τότε οι αποδόσεις του βαμβακιού πέφτουν ραγδαία!

Απαιτείται να εισαχθεί στο βαμβάκι ένα γονίδιο που θα σκοτώσει το σκουλήκι του κουτιού. Τα τελευταία 40 χρόνια, ο ψεκασμός των φυτών με χημικά έχει χρησιμοποιηθεί για την εξόντωση των εντόμων. Και οι άνθρωποι και τα ζώα υπέφεραν. Προσπάθησαν να εμφυτεύσουν ένα γονίδιο βακτηρίου στο βαμβάκι. Στα φύλλα του φυτού εμφανίστηκε μια πρωτεΐνη, η οποία είναι δηλητηριώδης για το σκουλήκι. Έτσι, εξαλείφεται η ανάγκη προστασίας του φυτού με χημικά!

Ως αποτέλεσμα, ελήφθησαν εκατοντάδες εκτάρια δηλητηριωδών φυτών, τα οποία προστατεύονται από τα επιβλαβή έντομα. Και πάλι, ο χρόνος θα περάσει και τα παράσιτα θα το συνηθίσουν, θα αναπτύξουν ανοσία!

Αλλά όχι μόνο τα σκαθάρια - τα παράσιτα εμπνέουν φόβο! Οι οικολόγοι φοβούνται ότι θα εμφανιστούν ιδιαίτερα ανθεκτικά ζιζάνια και, ως εκ τούτου, δεν θα υπάρξει σωτηρία από ζιζάνια ανθεκτικά στις χημικές ουσίες. Εξάλλου, οι μέλισσες μπορούν να μεταφέρουν γύρη για αρκετά χιλιόμετρα και αυτά τα φυτά θα γεμίσουν ολόκληρη την περιοχή. Ωστόσο, υπάρχουν ενδείξεις ότι η επικονίαση δεν εμφανίζεται πλέον σε απόσταση 15 μέτρων. Αλλά ακόμα κι αν η γύρη ενός τροποποιημένου φυτού ξεπεράσει την απόσταση, τότε πρέπει να διασταυρωθεί με το δικό του είδος. Η υπερ-επιβίωση δεν είναι τόσο εύκολο να διατηρηθεί...

3.3 Ρύζι με βιταμίνη Α

Ασία. 100 εκατομμύρια παιδιά δεν λαμβάνουν βιταμίνη Α, η οποία είναι απαραίτητη για την πλήρη όραση. Γεγονός είναι ότι η κύρια τροφή των φτωχότερων στρωμάτων του πληθυσμού είναι το ρύζι. Τα παιδιά τυφλώνονται από έλλειψη βιταμίνης Α!

Είναι ευγενές έργο να καλλιεργούμε αμέσως ρύζι με βιταμίνη Α και να το σπέρνουμε σε χωράφια σε καθυστερημένες χώρες. Πώς είναι αυτό δυνατόν? Ο νάρκισσος είναι ένα δηλητηριώδες φυτό. Είναι απαραίτητο να πάρουμε 2 γονίδια από αυτό και να το εισάγουμε στο ρύζι, το οποίο σε αυτή την περίπτωση θα περιέχει βιταμίνη "Α"!

4. Φρίκη της γενετικής τροποποίησης

Προστέθηκε γονίδιο ανθρώπινου ήπατος στο ρύζι! Οι επιστήμονες άρχισαν να προσθέτουν ανθρώπινα γονίδια στο ρύζι σε μια προσπάθεια να φτάσουν τα γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα στο επόμενο επίπεδο.

Οι ερευνητές εισήγαγαν στο ρύζι ένα γονίδιο που προέρχεται από το ανθρώπινο συκώτι, το οποίο παράγει ένα ένζυμο που προάγει τη διάσπαση επιβλαβών χημικών στοιχείων στο ανθρώπινο σώμα. Ελπίζουν ότι ένα ένζυμο - το CYP2B6 - θα κάνει το ίδιο με τα ζιζανιοκτόνα και τους ρύπους όταν αναμιχθεί με ρύζι.

Ωστόσο, οι αντίπαλοι των γενετικά τροποποιημένων τροφίμων λένε ότι η χρήση ανθρώπινων γονιδίων θα τρομάξει τους καταναλωτές που αηδιάζουν από την ιδέα του κανιβαλισμού και οι επιστήμονες που αναλαμβάνουν τις λειτουργίες ενός θεού. Η Sue Meyer της GeneWatch με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο λέει: «Δεν νομίζω ότι κάποιος θα ήθελε να αγοράσει αυτό το ρύζι». "Οι άνθρωποι έχουν ήδη εκφράσει την αποστροφή τους για τη χρήση των ανθρώπινων γονιδίων και την απογοήτευσή τους για την αίσθηση ότι η βιομηχανία της βιοτεχνολογίας δεν τους ακούει. Αυτό θα κλονίσει περαιτέρω την εμπιστοσύνη τους."

Η γενετική τροποποίηση των καλλιεργειών χρησιμοποιεί συνήθως γονίδια που προέρχονται από βακτήρια. Είναι ανθεκτικά μόνο σε έναν τύπο ζιζανιοκτόνου, πράγμα που σημαίνει ότι οι αγρότες μπορούν να μεταχειρίζονται τα χωράφια τους όσο συχνά θέλουν για τον έλεγχο των παρασίτων, αλλά μόνο έναν τύπο χημικής ουσίας. Ο στόχος της προσθήκης ενός ανθρώπινου γονιδίου στο ρύζι είναι να δημιουργηθεί ένα φυτό που να είναι ανθεκτικό σε διάφορους τύπους ζιζανιοκτόνων.

Ερευνητές του Εθνικού Ινστιτούτου Γεωργικών Βιολογικών Επιστημών στην Τσουκούμπα στην Ιαπωνία ανακάλυψαν ότι ένας νέος τύπος ρυζιού θα μπορούσε να είναι ανθεκτικός σε 14 διαφορετικούς τύπους ζιζανιοκτόνων. Ο καθηγητής Richard Meylan, ο οποίος έχει κάνει παρόμοια έρευνα στο Ινστιτούτο Purdue στην Ιντιάνα, λέει ότι τέτοιο ρύζι μπορεί να καλλιεργηθεί σε έδαφος κορεσμένο από βιομηχανική ρύπανση. Χρησιμοποίησε γονίδια κουνελιού στην έρευνά του, αλλά λέει ότι δεν βλέπει κανένα λόγο για τον οποίο δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται ανθρώπινα γονίδια. Λέει ότι η συζήτηση για «τροφή του Φρανκενστάιν» είναι ανοησία και προσθέτει, «Δεν νομίζω ότι οι ηθικοί προβληματισμοί έχουν καμία σχέση με τη χρήση ανθρώπινων γονιδίων στη γενετική μηχανική για την καλλιέργεια τροφίμων».

Η παραγωγή ρυζιού σε όλο τον κόσμο μειώνεται και υπάρχει αγώνας δρόμου για να βρεθούν τρόποι για να αυξηθούν οι αποδόσεις ρυζιού, καθώς και νέες ποικιλίες ρυζιού που είναι ανθεκτικές στους ιούς, χαμηλές σε αλλεργιογόνα και πρωτεΐνες.

Ωστόσο, στο Ινστιτούτο Επιστημών στην κοινωνία των αντιπάλων της γενετικής τροποποίησης, λένε ότι το ένζυμο CYP2B6 μπορεί να χτυπήσει έναν άνθρωπο, οδηγώντας στη δημιουργία νέων ιών ή καρκίνων.

Προσθέτουν: «Οι υποστηρικτές της γονιδιακής τροποποίησης και οι μεγάλες χώρες παραγωγής ρυζιού ερευνούν και προωθούν το γενετικά τροποποιημένο ρύζι χωρίς να λαμβάνουν υπόψη την ασφάλεια ή τη μακροπρόθεσμη προοπτική».

συμπέρασμα

Οι σκεπτικιστές δεν είναι σίγουροι ότι οι γενετικές τεχνολογίες θα λύσουν κοινωνικά προβλήματα. Τα όνειρα για ίση κατανομή τροφίμων σε όλο τον κόσμο είναι ουτοπία.

Η αντίσταση στα γενετικά τροποποιημένα προϊόντα στην Ευρώπη είναι ισχυρότερη από οπουδήποτε αλλού στον κόσμο. Οι δημιουργοί γενετικά τροποποιημένων προϊόντων ισχυρίζονται ότι είναι απολύτως ασφαλή. Με τη σειρά τους, οι πολέμιοι της γενετικής τροποποίησης τη θεωρούν «κουτί της Πανδώρας» με απρόβλεπτες συνέπειες.

Προφανώς, τις επόμενες δεκαετίες, η γενετική θα εξακολουθεί να παρουσιάζει πολλές εκπλήξεις στην ανθρωπότητα, να προκαλεί πολλές αισθήσεις - φανταστικές και πραγματικές, διαφωνίες και ακόμη και σκάνδαλα θα μαίνονται γύρω της. Η κοινωνία ακούει εύκολα εκείνους τους ανθρώπους που φοβούνται κάθε τι νέο, αλλά ο κίνδυνος από τα κινητά τηλέφωνα δεν είναι μικρότερος!

Το κυριότερο είναι ότι όλη αυτή η φασαρία δεν πρέπει να παρεμβαίνει πάρα πολύ στη σοβαρή δουλειά των επιστημόνων σε έναν από τους πιο ενδιαφέροντες και πολλά υποσχόμενους επιστημονικούς τομείς.

Ορολογικό λεξικό

Γενετική μηχανική- η πρακτική της σκόπιμης αλλαγής των γενετικών προγραμμάτων των γεννητικών κυττάρων προκειμένου να προσδώσουν στις αρχικές μορφές των οργανισμών νέες ιδιότητες ή να δημιουργήσουν θεμελιωδώς νέες μορφές οργανισμών. Η κύρια μέθοδος γενετικής μηχανικής συνίσταται στην εξαγωγή ενός γονιδίου ή μιας ομάδας γονιδίων από τα κύτταρα ενός οργανισμού, στο συνδυασμό τους με ορισμένα μόρια νουκλεϊκού οξέος και στην εισαγωγή των υβριδικών μορίων που προκύπτουν στα κύτταρα ενός άλλου οργανισμού.

Βιολογική προστασία- στη γενετική μηχανική - τη δημιουργία και χρήση ενός συνδυασμού βιολογικού υλικού που είναι ασφαλές για τον άνθρωπο και τα περιβαλλοντικά αντικείμενα, οι ιδιότητες του οποίου αποκλείουν την ανεπιθύμητη επιβίωση γενετικά τροποποιημένων οργανισμών στο περιβάλλον ή/και τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών σε αυτούς

Βιοτεχνολογία- με ευρεία έννοια - μια επιστημονική πειθαρχία και ένα πεδίο πρακτικής που συνορεύει μεταξύ της βιολογίας και της τεχνολογίας, που μελετά τους τρόπους και τις μεθόδους αλλαγής του φυσικού περιβάλλοντος γύρω από ένα άτομο σύμφωνα με τις ανάγκες του.

Βιοτεχνολογία- με στενή έννοια - ένα σύνολο μεθόδων και τεχνικών για τη λήψη προϊόντων και φαινομένων χρήσιμων για τον άνθρωπο με τη βοήθεια βιολογικών παραγόντων. Η βιοτεχνολογία περιλαμβάνει τη γενετική, την κυτταρική και την περιβαλλοντική μηχανική

Απελευθέρωση γενετικά τροποποιημένων οργανισμών στο περιβάλλον- δράση ή αδράνεια με αποτέλεσμα την εισαγωγή γενετικά τροποποιημένων οργανισμών στο περιβάλλον.

Δραστηριότητες γενετικής μηχανικής- δραστηριότητες που πραγματοποιούνται με μεθόδους γενετικής μηχανικής και γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς.

Γενετικά τροποποιημένος οργανισμός- ένας οργανισμός ή περισσότεροι οργανισμοί, οποιοσδήποτε μη-κυτταρικός, μονοκύτταρος ή πολυκύτταρος σχηματισμός: - ικανός για αναπαραγωγή ή μετάδοση κληρονομικού γενετικού υλικού. - διαφορετικό από τους φυσικούς οργανισμούς. - λαμβάνονται με μεθόδους γενετικής μηχανικής. και - που περιέχει υλικό γενετικά τροποποιημένο.

Γονιδιακή διάγνωση- στη γενετική μηχανική - ένα σύνολο μεθόδων για την ανίχνευση αλλαγών στη δομή του γονιδιώματος.

κλειστό σύστημα- στη γενετική μηχανική- σύστημα για την υλοποίηση δραστηριοτήτων γενετικής μηχανικής, στο οποίο εισάγονται γενετικές τροποποιήσεις στο σώμα ή γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί, επεξεργάζονται, καλλιεργούνται, αποθηκεύονται, χρησιμοποιούνται, μεταφέρονται, καταστρέφονται ή θάβονται υπό συνθήκες ύπαρξης φυσικών, χημικών και βιολογικών εμπόδια ή συνδυασμούς τους, αποτρέποντας την επαφή γενετικά τροποποιημένων οργανισμών με τον πληθυσμό και το περιβάλλον.

ανοικτό σύστημα- στη γενετική μηχανική- ένα σύστημα για την υλοποίηση δραστηριοτήτων γενετικής μηχανικής, που περιλαμβάνει την επαφή γενετικά τροποποιημένων οργανισμών με τον πληθυσμό και το περιβάλλον όταν σκοπίμως απελευθερώνονται στο περιβάλλον, χρησιμοποιούνται για ιατρικούς σκοπούς, εξάγονται και εισάγονται και μεταφέρονται τεχνολογίες.

διαγονιδιακών οργανισμών- ζώα, φυτά, μικροοργανισμοί, ιοί των οποίων το γενετικό πρόγραμμα έχει τροποποιηθεί με μεθόδους γενετικής μηχανικής.

Φυσική προστασία- στη γενετική μηχανική- δημιουργία και χρήση ειδικών τεχνικών μέσων και τεχνικών που εμποδίζουν την απελευθέρωση γενετικά τροποποιημένων οργανισμών στο περιβάλλον ή/και τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών σε αυτούς.

Βιβλιογραφία

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

2. Γενετική μηχανική Πηγή #"#">#"#">Rubricon

Γενετικά τροποποιημένος οργανισμός - ένας οργανισμός ή αρκετοί οργανισμοί, οποιοσδήποτε μη-κυτταρικός, μονοκύτταρος ή πολυκύτταρος σχηματισμός: - ικανός για αναπαραγωγή ή μετάδοση κληρονομικού γενετικού υλικού. - διαφορετικό από τους φυσικούς οργανισμούς. - λαμβάνονται με μεθόδους γενετικής μηχανικής. και - που περιέχει υλικό γενετικά τροποποιημένο.

Φάγοι, ίδιοι με τους βακτηριοφάγους. ... φάγος (από το ελληνικό Φάγος - τρώγος) μέρος σύνθετων λέξεων, που αντιστοιχεί στη σημασία των λέξεων «τρώω», «απορροφώ» (για παράδειγμα, βακτηριοφάγος).

Η βιοτεχνολογία είναι ένα σύνολο μεθόδων και τεχνικών για τη λήψη προϊόντων και φαινομένων χρήσιμων για τον άνθρωπο με τη βοήθεια βιολογικών παραγόντων. Η βιοτεχνολογία περιλαμβάνει τη γενετική, την κυτταρική και την οικολογική μηχανική.

Η γενετική έχει αναπαράγει σόγια για να αποτρέψει την τριχόπτωση. Στην Ιαπωνία, έχει αναπτυχθεί μια γενετικά τροποποιημένη ποικιλία σόγιας που διεγείρει την ανάπτυξη των μαλλιών και αποτρέπει την τριχόπτωση από τη χημειοθεραπεία. Εάν επιβεβαιωθεί η ασφάλεια του νέου προϊόντος, τότε για να γλιτώσετε από τη φαλάκρα, πρέπει απλώς να τρώτε περιοδικά αυτά τα φασόλια, δήλωσε την Τετάρτη ο καθηγητής Massaki Yoshikawa, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας του Πανεπιστημίου του Κιότο. Τη θαυματουργή ιδιότητα της καλλιέργειας σιτηρών έδωσε ένα γενετικά εισαγόμενο συστατικό (νοβοκινίνη), το οποίο έχει αντιυπερτασική δράση. Προήλθε από τη σύνθεση αμινοξέων του ασπραδιού αυγού. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό το συστατικό προάγει την ανάπτυξη των μαλλιών διαστέλλοντας τα αιμοφόρα αγγεία και ομαλοποιώντας την κυκλοφορία του αίματος. Η αποτελεσματικότητα των φασολιών έχει επιβεβαιωθεί σε πειράματα σε ποντίκια που ξυρίστηκαν και στη συνέχεια ταΐστηκαν με τροποποιημένα φασόλια με αναλογία ενός χιλιοστού του χιλιοστού ενός αντιυπερτασικού παράγοντα ανά γραμμάριο σωματικού βάρους. Η ανάκτηση του τριχώματος αναφέρθηκε ότι επιταχύνθηκε και μετά την αύξηση της δόσης, τα ποντίκια σταμάτησαν να χάνουν τρίχες ακόμη και ως αποτέλεσμα χημειοθεραπείας. Οι ειδικοί λένε ότι τα φασόλια τους μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως κοινή θεραπεία για την υψηλή αρτηριακή πίεση. 13 Απριλίου 2005

γενετική τροποποίηση ( GM) - μια αλλαγή στο γονιδίωμα ενός ζωντανού οργανισμού χρησιμοποιώντας τεχνολογία γενετικής μηχανικής, με την εισαγωγή ενός ή περισσότερων γονιδίων που λαμβάνονται από έναν οργανισμό δότη σε έναν άλλο. Μετά από μια τέτοια εισαγωγή (μεταφορά), το φυτό που προκύπτει θα ονομάζεται ήδη γενετικά τροποποιημένο ή διαγονιδιακό. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή αναπαραγωγή, το αρχικό γονιδίωμα του φυτού σχεδόν δεν επηρεάζεται και το φυτό αποκτά νέα χαρακτηριστικά που δεν είχε πριν. Τέτοια σημάδια (χαρακτηριστικά, ιδιότητες) περιλαμβάνουν: αντοχή σε διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες (σε παγετό, ξηρασία, υγρασία κ.λπ.), σε ασθένειες, σε παράσιτα, βελτιωμένες ιδιότητες ανάπτυξης, αντοχή σε ζιζανιοκτόνα, φυτοφάρμακα. Τέλος, οι επιστήμονες μπορούν να αλλάξουν τις θρεπτικές ιδιότητες των φυτών: γεύση, άρωμα, περιεκτικότητα σε θερμίδες, χρόνο αποθήκευσης. Χρησιμοποιώντας τη γενετική μηχανική, είναι δυνατό να αυξηθούν οι αποδόσεις των καλλιεργειών, κάτι που είναι πολύ σημαντικό, δεδομένου ότι ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται κάθε χρόνο και ο αριθμός των πεινασμένων στις αναπτυσσόμενες χώρες αυξάνεται.

Με την παραδοσιακή αναπαραγωγή, μια νέα ποικιλία μπορεί να ληφθεί μόνο στο ίδιο είδος. Για παράδειγμα, μπορείτε να αναπαράγετε μια εντελώς νέα ποικιλία ρυζιού διασταυρώνοντας διαφορετικές ποικιλίες ρυζιού μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται ένας υβριδικός συνδυασμός, από τον οποίο ο κτηνοτρόφος επιλέγει στη συνέχεια μόνο τις μορφές που τον ενδιαφέρουν.

Δεδομένου ότι ο υβριδισμός πραγματοποιείται μεταξύ μεμονωμένων φυτών, είναι σχεδόν αδύνατο να αναπτυχθεί μια ποικιλία που θα έχει τα χαρακτηριστικά που μας ενδιαφέρουν, τα οποία θα κληρονομηθούν στις επόμενες γενιές. Χρειάζεται πολύς χρόνος για να λυθεί ένα τέτοιο πρόβλημα. Εάν είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί μια νέα ποικιλία σιταριού και για να αποκτήσει αυτή η ποικιλία κάποια χαρακτηριστικά ρυζιού, τότε η παραδοσιακή εκτροφή είναι ανίσχυρη εδώ. Ήρθε στη διάσωση, κατά τη χρήση του, είναι δυνατή η μεταφορά ορισμένων χαρακτηριστικών (ιδιοτήτων) στο πειραματικό εργοστάσιο και όλα αυτά θα πραγματοποιηθούν σε επίπεδο DNA, μεμονωμένα γονίδια. Με παρόμοιο τρόπο, για παράδειγμα, μπορεί να μεταφερθεί το σιτάρι γονίδιοαντοχή στον παγετό.

Η μέθοδος της γενετικής τροποποίησης επιτρέπει, τουλάχιστον θεωρητικά, την απομόνωση μεμονωμένων γονιδίων που είναι υπεύθυνα για ορισμένες ιδιότητες των ζωντανών οργανισμών και την ενστάλαξη τους σε εντελώς διαφορετικούς οργανισμούς, ενώ μειώνεται σημαντικά ο χρόνος για τη δημιουργία ενός νέου είδους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλοί κτηνοτρόφοι και επιστήμονες σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία κατά την αναπαραγωγή νέων ποικιλιών. Έχουν πλέον αναπτυχθεί εμπορικές ποικιλίες καλλιεργειών ανθεκτικών στα φυτοφάρμακα (ζιζανιοκτόνο), στα παράσιτα και στις ασθένειες. Και επίσης, ελήφθησαν ποικιλίες με βελτιωμένη γεύση, ανθεκτικές στην ξηρασία και τον παγετό.

Πολυμερία - η αλληλεπίδραση μη αλληλικών πολλαπλών γονιδίων που επηρεάζουν μονοκατευθυντικά την ανάπτυξη του ίδιου χαρακτηριστικού. ο βαθμός εκδήλωσης ενός χαρακτηριστικού εξαρτάται από τον αριθμό των γονιδίων. Τα πολυμερή γονίδια σημειώνονται με τα ίδια γράμματα και τα αλληλόμορφα του ίδιου τόπου έχουν τον ίδιο δείκτη.

Η αλληλεπίδραση πολυμερών των μη αλληλικών γονιδίων μπορεί να είναι αθροιστική και μη αθροιστική. Με τον σωρευτικό (συσσωρευτικό) πολυμερισμό, ο βαθμός εκδήλωσης ενός χαρακτηριστικού εξαρτάται από τη συνολική δράση πολλών γονιδίων. Όσο πιο κυρίαρχα αλληλόμορφα γονίδια, τόσο πιο έντονο αυτό ή εκείνο το χαρακτηριστικό. Η διάσπαση στο F2 σύμφωνα με τον φαινότυπο κατά τη διυβριδική διασταύρωση συμβαίνει σε αναλογία 1: 4: 6: 4: 1, και γενικά αντιστοιχεί στην τρίτη, πέμπτη (κατά τη διυβριδική διασταύρωση), έβδομη (κατά τη διυβριδική διασταύρωση) κ.λπ. γραμμές στο τρίγωνο του Πασκάλ.

Με τον μη σωρευτικό πολυμερισμό, το χαρακτηριστικό εκδηλώνεται παρουσία τουλάχιστον ενός από τα κυρίαρχα αλληλόμορφα πολυμερών γονιδίων. Ο αριθμός των κυρίαρχων αλληλόμορφων δεν επηρεάζει τη σοβαρότητα του χαρακτηριστικού. Διαίρεση σε F2 κατά φαινότυπο σε διυβριδική διασταύρωση - 15:1.

Ένα παράδειγμα πολυμερισμού είναι η κληρονομικότητα του χρώματος του δέρματος στον άνθρωπο, η οποία εξαρτάται (σε ​​μια πρώτη προσέγγιση) από τέσσερα γονίδια με αθροιστική επίδραση.

Τροποποιητικό γονίδιο

Ένα γονίδιο που δεν έχει τη δική του έκφραση στον φαινότυπο, αλλά έχει μια ενισχυτική ή αποδυναμωτική επίδραση στην έκφραση άλλων γονιδίων (αντίστοιχα, ένα ενισχυτικό γονίδιο και γονίδιο αναστολέα ) Μερικές φορές η έννοια του "τροποποιητικού γονιδίου" γίνεται κατανοητή ευρύτερα - κάθε γονίδιο που έχει οποιαδήποτε επίδραση στον βαθμό έκφρασης ενός άλλου (μη αλληλόμορφου) γονιδίου, τότε το γονίδιο τροποποίησης που επηρεάζει τον φαινότυπο μόνο παρουσία του κύριου γονιδίου ( μέσω αυτού) ονομάζεται συγκεκριμένο γονίδιο - τροποποιητής.

20. Η χρωμοσωμική θεωρία και η ιστορία της δημιουργίας της.

21.Μηχανισμοί κληρονομικότητας φύλου. Επίδραση παραγόντων του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος στην ανάπτυξη των χαρακτηριστικών του φύλου.

22. Κληρονομικότητα χαρακτηριστικών που συνδέονται με το φύλο.

Όλοι οι αμφιφυλόφιλοι οργανισμοί έχουν δύο τύπους χρωμοσωμάτων. Ο πρώτος τύπος είναι τα αυτοσώματα (μη φυλετικά χρωμοσώματα). Είναι τα ίδια σε θηλυκούς και αρσενικούς οργανισμούς. Ο δεύτερος τύπος είναι τα φυλετικά χρωμοσώματα, σύμφωνα με τα οποία υπάρχουν διαφορές στους οργανισμούς ανά φύλο: τα θηλυκά έχουν 2 ίδια χρωμοσώματα XX, τα αρσενικά έχουν XY. Αυτό το είδος σεξ ονομάζεται ομογαμητικό. Τυπικό για θηλαστικά, ψάρια, έντομα. Το δεύτερο είδος φύλου είναι ετερογαμικό, τα θηλυκά είναι XY, τα αρσενικά είναι XX. Τα φυλετικά χρωμοσώματα διαφέρουν σε μέγεθος. Στους περισσότερους οργανισμούς, πολλά γονίδια βρίσκονται στο χρωμόσωμα Χ και μεμονωμένα γονίδια εντοπίζονται στο χρωμόσωμα Υ. Μόνο στα ψάρια, το χρωμόσωμα Υ είναι σχετικά πιο πλούσιο σε γονίδια. Εάν τα γονίδια εντοπίζονται στο χρωμόσωμα Χ και το χρωμόσωμα Υ είναι γενετικά εσωτερικό, τότε αυτός ο τύπος κληρονομικότητας χαρακτηριστικών ονομάζεται φυλοσύνδετη κληρονομικότητα. Εάν τα γονίδια υπάρχουν μόνο σε ένα χρωμόσωμα και το δεύτερο είναι γενετικά εσωτερικό, τότε τέτοιοι οργανισμοί ονομάζονται γονιδιάζοντες.

23. Συνδεδεμένη κληρονομιά και διασταύρωση

Δεδομένου ότι οι περισσότεροι οργανισμοί έχουν πολλά (πολλές χιλιάδες) γονίδια και περιορισμένο αριθμό χρωμοσωμάτων, πολλά γονίδια βρίσκονται ταυτόχρονα σε ένα χρωμόσωμα. Τα γονίδια που αποτελούν μέρος του ίδιου χρωμοσώματος ονομάζονται συνδεδεμένα και σχηματίζουν μια ομάδα σύνδεσης. Κληρονομούνται στο σύνολό τους, αφού αυτό καθορίζεται από τη συμπεριφορά του χρωμοσώματος στη μείωση. Σε αυτήν την περίπτωση, η διάσπαση σύμφωνα με συνδεδεμένα χαρακτηριστικά δεν υπακούει στο νόμο της ανεξάρτητης κληρονομικότητας. Εάν τα γονίδια βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο, τότε παραμένουν πάντα στους αρχικούς συνδυασμούς.

Για παράδειγμα, AB / ab x ab / ab -> 1 Ab / ab: 1 ab / ab.

Πρόκειται για μια περίπτωση της λεγόμενης πλήρους σύζευξης, η οποία σπάνια παρατηρείται. Πολύ πιο συνηθισμένες είναι οι καταστάσεις όπου τα γονίδια βρίσκονται σε κάποια απόσταση το ένα από το άλλο. Σε μια τέτοια περίπτωση μερικής σύνδεσης, μπορούν να διαχωριστούν με μια διαδικασία που ονομάζεται διασταύρωση. Αυτό είναι ένα άλλο είδος γενετικού ανασυνδυασμού. Η διασταύρωση συμβαίνει στην πρόφαση της πρώτης μειοτικής διαίρεσης κατά τη στιγμή της σύζευξης των χρωμοσωμάτων. Αυτή τη στιγμή, οι χρωματίδες ομόλογων χρωμοσωμάτων ανταλλάσσουν θραύσματα κληρονομικού υλικού, με αποτέλεσμα νέους συνδυασμούς γονιδίων.

Για παράδειγμα, AB / ab x ab / ab → AB / ab: ab / ab: Ab / ab: aB

Ο αριθμός των ανασυνδυασμένων (ή crossover) κατηγοριών είναι πάντα μικρότερος από τους μη ανασυνδυασμένους και η αναλογία των δύο κατηγοριών σε κάθε ομάδα είναι πάντα 1:1. Η τιμή διασταύρωσης, που υπολογίζεται ως το ποσοστό των ανασυνδυαστών στον συνολικό αριθμό των απογόνων, είναι ένας δείκτης της απόστασης μεταξύ των γονιδίων και χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση χρωμοσωμάτων - τη θέση των γονιδίων σε έναν χάρτη χρωμοσωμάτων με αυστηρά καθορισμένη σειρά και σε σταθερές αποστάσεις. Αυτές οι αποστάσεις έχουν την ιδιότητα προσθετικότητας, η οποία είναι η εξής. Εάν υπάρχουν τρία γονίδια διατεταγμένα με τη σειρά A-B-C, τότε AC = AB + BC. Αυτή η προσθετικότητα υποδεικνύει αναμφίβολα τη γραμμική διάταξη των γονιδίων στα χρωμοσώματα.

Εάν ληφθεί υπόψη η διασταύρωση μεταξύ ενός μεγάλου αριθμού γονιδίων, τότε η εικόνα είναι πολύ πιο περίπλοκη - οι μεμονωμένες πράξεις διασταύρωσης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτή η αμοιβαία επιρροή των πράξεων διασταύρωσης ονομάζεται παρεμβολή.