Birinchi transgen o'simliklar (mikroorganizmlardan genlar kiritilgan tamaki o'simliklari) 1983 yilda olingan. Transgen o'simliklarni (virusli infektsiyaga chidamli tamaki o'simliklari) birinchi muvaffaqiyatli dala sinovlari 1986 yilda AQShda o'tkazilgan.
Toksiklik, allergenlik, mutagenlik va boshqalar uchun barcha kerakli testlarni o'tkazgandan so'ng. Birinchi transgen mahsulotlar 1994 yilda AQShda tijoratlashtirilgan. Bular Calgenning kechikib pishadigan Flavr Savr pomidorlari va Monsantoning gerbitsidlarga chidamli soyalari edi. 1-2 yil o'tgach, biotexnologiya kompaniyalari bir qator genetik modifikatsiyalangan o'simliklarni bozorga chiqardilar: pomidor, makkajo'xori, kartoshka, tamaki, soya, kolza, ilik, turp, paxta.
Hozirgi vaqtda butun dunyo bo'ylab umumiy kapitali yuz milliard dollardan ortiq bo'lgan yuzlab tijorat firmalari genetik modifikatsiyalangan o'simliklarni olish va sinovdan o'tkazish bilan shug'ullanadi. 1999 yilda transgen o'simliklar umumiy maydoni taxminan 40 million gektarga ekilgan, bu Buyuk Britaniya kabi mamlakatning hajmidan kattaroqdir. AQShda genetik jihatdan o'zgartirilgan ekinlar (GM ekinlari) hozirda makkajo'xori va soya ekinlarining taxminan 50% va paxta ekinlarining 30-40% dan ortig'ini tashkil qiladi. Bu shuni ko'rsatadiki, genetik muhandislik o'simliklari biotexnologiyasi allaqachon oziq-ovqat va boshqa foydali mahsulotlar ishlab chiqarish uchun muhim sanoatga aylangan bo'lib, muhim inson resurslari va moliyaviy oqimlarni jalb qiladi. Kelgusi yillarda madaniy o'simliklarning transgen shakllari egallagan maydonlarining yanada tez ko'payishi kutilmoqda.
Amaliy foydalanish uchun tasdiqlangan transgen o'simliklarning birinchi to'lqinida qo'shimcha qarshilik genlari (kasalliklar, gerbitsidlar, zararkunandalar, saqlash paytida buzilish va stresslar) mavjud edi.
O'simliklar genetik muhandisligi rivojlanishining hozirgi bosqichi "metabolik muhandislik" deb ataladi. Shu bilan birga, vazifa an'anaviy seleksiyadagi kabi o'simlikning ayrim mavjud sifatlarini yaxshilash emas, balki zavodni tibbiyot, kimyo ishlab chiqarish va boshqa sohalarda qo'llaniladigan mutlaqo yangi birikmalar ishlab chiqarishga o'rgatishdir. Bu birikmalar, masalan, maxsus yog 'kislotalari, muhim aminokislotalarning yuqori miqdori bo'lgan foydali oqsillar, modifikatsiyalangan polisakkaridlar, qutulish mumkin bo'lgan vaktsinalar, antikorlar, interferonlar va boshqa "dori" oqsillari, yangi ekologik toza polimerlar va boshqalar bo'lishi mumkin. Transgen o'simliklardan foydalanish bunday moddalarni keng ko'lamli va arzon ishlab chiqarishni yo'lga qo'yish va shu bilan ularni keng iste'mol qilish uchun qulayroq qilish imkonini beradi.
O'simliklarni saqlash oqsillari sifatini yaxshilash
Asosiy madaniy turlarning saqlash oqsillari bir-biriga yaqin bo'lgan genlar oilasi tomonidan kodlangan. Urug'larni saqlash oqsillarining to'planishi murakkab biosintetik jarayondir. Bir o'simlikning xossasini boshqasidan saqlash oqsili genini kiritish orqali yaxshilashga qaratilgan birinchi genetik muhandislik urinishi 1983 yilda AQShda D. Kemp va T. Xoll tomonidan amalga oshirildi. Fasol fazaolin geni Ti plazmidi yordamida kungaboqar genomiga o'tkazildi. Ushbu tajribaning natijasi faqat sanbin deb nomlangan kimerik o'simlik edi. Immunologik bog'liq fazaolin polipeptidlari kungaboqar hujayralarida topildi, bu turli oilalarga mansub o'simliklar o'rtasida gen almashinuvi faktini tasdiqladi.
Keyinchalik fazaolin geni tamaki hujayralariga ko'chirildi: yangilangan o'simliklarda bu gen oz miqdorda bo'lsa-da, barcha to'qimalarda ifodalangan. Fazeolin genining nonspesifik ifodasi, xuddi kungaboqar hujayralariga o'tkazilganda, bu genning etuk loviya kotiledonlarida ifodalanishidan juda farq qiladi, bu erda fazaolin umumiy oqsilning 25-50% ni tashkil qiladi. Bu fakt kimerik o'simliklarni qurishda ushbu genning boshqa tartibga soluvchi signallarini saqlab qolish zarurligini va o'simliklarning ontogenezi jarayonida gen ekspressiyasini nazorat qilish muhimligini ko'rsatadi.
Makkajo'xori saqlash oqsilini kodlovchi gen, zein, T-DNKga integratsiyalashgandan so'ng, kungaboqar genomiga quyidagicha o'tkazildi. Kungaboqar poyalarida o'smalarni qo'zg'atish uchun zein geniga ega Ti plazmidlarini o'z ichiga olgan agrobakteriya shtammlari ishlatilgan. Olingan o'smalarning ba'zilarida makkajo'xori genlaridan sintez qilingan mRNK mavjud bo'lib, bu natijalarni dikotli monokot genining transkripsiyasining birinchi dalili deb hisoblashga asos beradi. Biroq, kungaboqar to'qimalarida zein oqsilining mavjudligi aniqlanmagan.
Gen muhandisligi uchun yanada real vazifa oqsillarning aminokislotalar tarkibini yaxshilashdir. Ma'lumki, ko'pchilik donli ekinlarning saqlash oqsilida lizin, treonin, triptofan, dukkaklilarda - metionin va sistein etishmovchiligi mavjud. Ushbu oqsillarga qo'shimcha miqdorda etishmayotgan aminokislotalarning kiritilishi aminokislotalar muvozanatini bartaraf qilishi mumkin. An'anaviy naslchilik usullari donning saqlash oqsillarida lizin miqdorini sezilarli darajada oshirishga muvaffaq bo'ldi. Bularning barchasida prolaminlarning bir qismi (donlarning alkogolda eriydigan saqlash oqsillari) ko'p lizinni o'z ichiga olgan boshqa oqsillar bilan almashtirildi. Biroq, bunday o'simliklarda don hajmi kamayadi va hosil kamayadi. Ko'rinishidan, prolaminlar normal don hosil bo'lishi uchun zarur bo'lib, ularning boshqa oqsillar bilan almashtirilishi hosilga salbiy ta'sir qiladi. Bunday sharoitni hisobga olgan holda, donni saqlash oqsilining sifatini yaxshilash uchun nafaqat lizin va treonin miqdori yuqori bo'lgan, balki don hosil bo'lishida prolaminlarning ma'lum bir qismini to'liq almashtira oladigan oqsil kerak.
O'simliklar hayvonlarning oqsillarini ham ishlab chiqarishi mumkin. Shunday qilib, Arabidopsis thaliana va Brassica napus genomiga Arabidopsis 25-oqsil genining bir qismi va neyropeptid enkefalin kodlovchi qismidan tashkil topgan kimerik genning kiritilishi 1 g urug'da 200 ng gacha kimerik oqsil sinteziga olib keldi. Ikki strukturaviy protein domenlari tripsin tomonidan tan olingan ketma-ketlik bilan bog'langan, bu esa sof enkefalinni yanada oson ajratish imkonini berdi.
Boshqa bir tajribada transgen o'simliklarni kesib o'tgandan so'ng, ularning biriga gamma subbirligi geni, ikkinchisida esa immunoglobulinning kappa bo'linmasi geni nasldagi ikkala zanjirning ifodasini olish mumkin edi. Natijada, o'simlik umumiy barg oqsilining 1,3% gacha bo'lgan antikorlarni hosil qildi. Shuningdek, tamaki o'simliklarida to'liq ishlaydigan sekretor monoklonal immunoglobulinlarni yig'ish mumkinligi ko'rsatildi. Sekretor immunoglobulinlar odatda odamlar va hayvonlarning og'iz bo'shlig'i va oshqozonida ajralib chiqadi va ichak infektsiyalari uchun birinchi to'siq bo'lib xizmat qiladi. Yuqorida aytib o'tilgan ishda monoklonal antikorlar Streptococcus mutans, tish kariyesini keltirib chiqaradigan bakteriyalar uchun xos bo'lgan o'simliklarda ishlab chiqarilgan. Transgen o'simliklar tomonidan ishlab chiqarilgan bunday monoklonal antikorlar asosida chinakam kariyesga qarshi tish pastasini yaratish mumkin bo'ladi, deb taxmin qilinadi. Tibbiy ahamiyatga ega bo'lgan boshqa hayvon oqsillaridan o'simliklarda inson b-interferonini ishlab chiqarish ko'rsatilgan.
O'simliklardagi bakterial antigenlarni olish va ularni vaktsina sifatida ishlatish usullari ham ishlab chiqilgan. Toksik bo'lmagan vabo b-toksin subunitining oligomerlarini ifodalovchi kartoshka olindi. Ushbu transgen o'simliklar vaboga qarshi arzon vaksina ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Yog'lar
O'simlik moyining asosiy tarkibiy qismi bo'lgan yog' kislotalari turli xil kimyoviy moddalarni olish uchun eng muhim xom ashyo hisoblanadi. Ularning tuzilishida bu uglerod zanjirlari bo'lib, ularning uzunligi va uglerod bog'larining to'yinganlik darajasiga qarab turli xil fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega. 1995 yilda eksperimental tekshirish yakunlandi va o'simlik moyining o'zgartirilgan tarkibiga ega transgen kolza o'simliklarini, shu jumladan odatdagi 16 va 18 a'zoli yog 'kislotalari bilan bir qatorda, shuningdek, 12 a'zoli yog' kislotasining 45 foizigacha - o'stirish va tijorat maqsadlarida foydalanish uchun AQSh federal organlaridan ruxsat olindi. Ushbu modda kir yuvish kukunlari, shampunlar va kosmetika ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi.
Eksperimental ish shundan iborat ediki, o'ziga xos tioesteraza geni Umbellularia califomica o'simlikidan klonlangan bo'lib, u erda urug'ning yog'idagi laurat miqdori 70% ga etgan. Urug' hosil bo'lishining dastlabki bosqichiga xos bo'lgan oqsil genining promotor-terminatori nazorati ostida ushbu ferment genining tarkibiy qismi kolza va Arabidopsis genomiga kiritildi, bu esa bu o'simliklarning moyida laurat miqdorining oshishiga olib keldi.
Yog 'kislotalarining tarkibini o'zgartirish bilan bog'liq boshqa loyihalar qatorida o'simlik yog'idagi to'yinmagan yog'li kislotalarni ko'paytirish yoki kamaytirishga qaratilgan ishlarni ta'kidlash mumkin. Oleyk kislotaning izomeri bo'lgan petroselin kislotasi bilan tajribalar qiziqish uyg'otadi, bu erda qo'sh bog'lanish oltinchi uglerod a'zosining orqasida joylashgan. Bu yog 'kislotasi koriander yog'i tarkibiga kiradi va uning yuqori erish nuqtasini (33 ° C) aniqlaydi, oleyk kislotasi borligida esa erish nuqtasi atigi 12 ° C ni tashkil qiladi. Taxminlarga ko'ra, petroselin kislotasining sintezini belgilovchi genlar o'simlik moyi ishlab chiqaruvchilari o'simliklarga o'tkazilgandan so'ng, to'yinmagan yog'li kislotani o'z ichiga olgan dietali margarin ishlab chiqarish mumkin bo'ladi. Bundan tashqari, ozon bilan oksidlanish orqali petroselin kislotasidan laurat olish juda oson. Aftidan, yog 'kislotalarining biokimyoviy sintezining xususiyatlarini yanada o'rganish, ehtimol, har xil uzunlikdagi va o'lchamdagi, diyoglar, diyomlar, dizellar, dizel yoqilg'islarining yog' kislotasini olish imkoniyatiga olib keladi.
Polisaxaridlar
Transgen kartoshka o'simliklari va boshqa kraxmal to'playdigan ekinlarni yaratish bo'yicha ishlar olib borilmoqda, ularda bu modda asosan amilopektin shaklida, ya'ni kraxmalning tarvaqaylab ketgan shaklida yoki asosan faqat amiloza shaklida, ya'ni kraxmalning chiziqli shakllarida bo'ladi. Amilopektinning suvdagi eritmasi amilozanikiga qaraganda ancha suyuq va shaffof bo'lib, suv bilan o'zaro ta'sirlashganda qattiq jel hosil qiladi. Masalan, asosan amilopektindan tashkil topgan kraxmal turli xil ozuqaviy aralashmalar ishlab chiqaruvchilar bozorida talabga ega bo'lishi mumkin, bu erda modifikatsiyalangan kraxmal hozirda plomba sifatida ishlatiladi. Plastidlar va mitoxondriyalarning genomlari ham genetik modifikatsiyaga uchrashi mumkin. Bunday tizimlar transgen materialdagi mahsulot tarkibini sezilarli darajada oshirishi mumkin.
Gerbitsidlarga chidamli o'simliklarni yaratish
Yangi, intensiv qishloq xo'jaligi texnologiyalarida gerbitsidlar juda keng qo'llaniladi. Bu bilan bog'liq. sutemizuvchilar uchun zaharli bo'lgan va tashqi muhitda uzoq vaqt saqlanib turadigan, ekologik jihatdan xavfli bo'lgan keng spektrli gerbitsidlar yangi, yanada ilg'or va xavfsiz birikmalar bilan almashtirilmoqda. Biroq, ularning bir kamchiligi bor – ular nafaqat begona o‘tlar, balki madaniy o‘simliklarning ham o‘sishiga to‘sqinlik qiladi.Glifosat, atrazin kabi yuqori samarali gerbitsidlar, ayrim begona o‘tlarning ularga chidamlilik mexanizmini aniqlash maqsadida intensiv o‘rganilmoqda. Shunday qilib, atrazin keng qo'llaniladigan sohalarda atrazinga chidamli biotiplar ko'pincha ko'plab o'simlik turlarida paydo bo'ladi.
Bu xususiyatga ega madaniy o'simliklarni genetik muhandislik yo'li bilan olish uchun gerbitsidlarga chidamlilik mexanizmini o'rganish quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: o'simlik hujayrasida gerbitsidlar ta'sirining biokimyoviy maqsadlarini aniqlash; qarshilik genlari manbalari sifatida ma'lum bir gerbitsidga chidamli organizmlarni tanlash; bu genlarni klonlash; o'simliklarni joriy etish va ularning ishlashini o'rganish.
Muayyan kimyoviy birikmalarga, jumladan, gerbitsidlarga qarshilik ko'rsatishi mumkin bo'lgan to'rtta asosiy mexanizm mavjud: tashish, yo'q qilish, tartibga solish va aloqa. Qarshilikning transport mexanizmi gerbitsidning hujayra ichiga kirib borishining mumkin emasligidan iborat. Qarshilikni yo'q qilish mexanizmi ta'sirida hujayraga kirgan moddalar induktsiyali hujayra omillari, ko'pincha parchalanuvchi fermentlar yordamida yo'q qilinishi mumkin, shuningdek hujayra uchun zararsiz bo'lgan faol bo'lmagan mahsulotlarni hosil qiluvchi u yoki bu turdagi modifikatsiyadan o'tadi. Regulyatsiya qarshiligi bilan, gerbitsid ta'sirida inaktivatsiyalangan oqsil yoki hujayra fermenti intensiv ravishda sintezlana boshlaydi va shu bilan hujayradagi kerakli metabolitning etishmasligini yo'q qiladi. Qarshilikning kontakt mexanizmi maqsad (oqsil yoki ferment) strukturasining o'zgarishi bilan ta'minlanadi, uning o'zaro ta'siri gerbitsidning zararli ta'siri bilan bog'liq.
Gerbitsidlarga chidamlilik belgisi monogen ekanligi aniqlandi, ya'ni belgi ko'pincha bitta gen bilan belgilanadi. Bu ushbu xususiyatni uzatish uchun rekombinant DNK texnologiyasidan foydalanish imkoniyatini sezilarli darajada osonlashtiradi. Turli gerbitsidlar degradatsiyasi va modifikatsiyasi fermentlarini kodlovchi genlardan genetik muhandislik yordamida gerbitsidlarga chidamli o'simliklar yaratish uchun muvaffaqiyatli foydalanish mumkin.
Gerbitsidlarga chidamli navlarni yaratish uchun an'anaviy naslchilik usullari juda ko'p vaqt talab qiladi va samarasizdir. Chet elda eng ko'p qo'llaniladigan gerbitsid glifosat (tijoriy nomi Roundup) 5-enolpiruvilshikimat-3-fosfat sintaza (EPSP-sintaza) fermentiga ta'sir qilish orqali eng muhim aromatik aminokislotalarning sintezini inhibe qiladi. Ushbu gerbitsidga qarshilikning ma'lum holatlari ushbu fermentning sintez darajasining oshishi (tartibga solish mexanizmi) yoki glifosfatga sezgir bo'lmagan mutant fermentning paydo bo'lishi (kontakt mexanizmi) bilan bog'liq. EPSP sintaza geni glifosfatga chidamli o'simliklardan ajratildi va gulkaram mozaik virusi promouteri ostiga joylashtirildi. Ti plazmididan foydalanib, bu genetik konstruktsiya petuniya hujayralariga kiritilgan. O'zgartirilgan hujayralardan qayta tiklangan o'simliklarda genning bir nusxasi mavjud bo'lganda, ferment asl o'simliklarga qaraganda 20-40 baravar ko'p sintezlangan, ammo glifosfatga qarshilik atigi 10 baravar oshdi.
Atrazin ekinlarni davolashda ishlatiladigan eng keng tarqalgan gerbitsidlardan biridir. U fotosistema II oqsillaridan biriga bog'lanib, elektron tashishni to'xtatib, fotosintezni inhibe qiladi. Gerbitsidlarga chidamlilik bu plastokinonni bog'lovchi oqsilning nuqta mutatsiyalari (serinni glisin bilan almashtirish) natijasida kelib chiqadi, buning natijasida u gerbitsid bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatini yo'qotadi. Bir qator hollarda mutant oqsil genini Ti plazmidi yordamida atrazinga sezgir o'simliklarga o'tkazish mumkin edi. O'simlik xromosomasiga integratsiyalangan qarshilik geni sintezlangan oqsilning xloroplastlarga o'tkazilishini ta'minlovchi signal ketma-ketligi bilan ta'minlangan. Kimerik o'simliklar atrazin kontsentratsiyasiga sezilarli qarshilik ko'rsatdi, bu esa yovvoyi tipdagi protein geniga ega bo'lgan nazorat o'simliklarining o'limiga olib keldi. Ba'zi o'simliklar glutation-S-transferaza fermenti tomonidan xlor qoldig'ini parchalash orqali atrazinni faolsizlantirishga qodir. Xuddi shu ferment triazin seriyasining boshqa tegishli gerbitsidlarini (propazin, simazin va boshqalar) ham inaktiv qiladi.
Gerbitsidlarga tabiiy qarshilik detoksifikatsiyaga asoslangan o'simliklar mavjud. Shunday qilib, o'simlikning xlorsulfuronga chidamliligi gerbitsid molekulasining gidroksillanishi va kiritilgan gidroksil guruhining keyingi glikozillanishi bilan deaktivatsiyasi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Patogenlar va zararkunandalarga chidamli o'simliklarning rivojlanishi O'simliklarning turli patogenlarga chidamliligi ko'pincha murakkab multigen xususiyatdir.
Bir vaqtning o'zida bir nechta lokuslarni o'tkazish klassik tanlash usullarini hisobga olmaganda, genetik muhandislik usullari bilan ham qiyin. Boshqa yo'l oddiyroq. Ma'lumki, patogenlar hujumiga chidamli o'simliklarda metabolizm o'zgaradi. H2O2, salitsil kislotasi, fitoaleksinlar kabi birikmalar to'planadi. Ushbu birikmalarning ko'tarilgan darajasi o'simlikning patogenlarga qarshi kurashda chidamliligiga yordam beradi.
O'simliklarning immun reaktsiyasida salitsil kislotasining rolini isbotlovchi bir misol. Salitsilat gidrolaza (bu ferment salitsil kislotasini parchalaydi) sintezini boshqaradigan bakterial genni o'z ichiga olgan transgen tamaki o'simliklari immunitetga javob bera olmadi. Shuning uchun H2O2 qo'zg'atuvchisiga javoban o'simliklarda salitsil kislotasi yoki ishlab chiqarish darajasining genetik muhandislik bilan o'zgarishi chidamli transgen o'simliklarni yaratish uchun istiqbolli bo'lishi mumkin.
Fitovirusologiyada o'simliklarning virusli infektsiyalarga induktsiyalangan o'zaro chidamliligi fenomeni keng tarqalgan. Ushbu hodisaning mohiyati shundaki, o'simlikning bir virus shtammi bilan infektsiyasi bu o'simliklarning keyingi virusli shtammi bilan yuqishini oldini oladi. Virusli infektsiyani bostirishning molekulyar mexanizmi hali ham aniq emas. O'simliklarni immunizatsiya qilish uchun individual virus genlarini, masalan, kapsid oqsillari genlarini kiritish etarli ekanligi ko'rsatilgan. Shunday qilib, tamaki mozaikasi virusining konvert oqsili geni tamaki hujayralariga o'tkazildi va transgen o'simliklar olindi, ularda barcha barg oqsillarining 0,1% virusli oqsil bilan ifodalanadi. Ushbu o'simliklarning muhim qismi, virus bilan kasallanganida, kasallikning hech qanday alomatlarini ko'rsatmadi. Hujayralarda sintez qilingan virusli konvert oqsili virusli RNKning normal ishlashiga va to'laqonli virus zarralarini shakllantirishga to'sqinlik qilishi mumkin. Aniqlanishicha, tamaki mozaikasi virusi, beda mozaikasi virusi, bodring mozaika virusi, kartoshka X-virusi kapsid oqsilining tegishli transgen o‘simliklarda (tamaki, pomidor, kartoshka, bodring, qalampir) ifodalanishi ularni keyingi virusli infektsiyadan yuqori darajada himoya qiladi. Bundan tashqari, o'zgartirilgan o'simliklarda unumdorlikning pasayishi, asl namunalar va ularning nasllarining o'sishi va fiziologik xususiyatlarida istalmagan o'zgarishlar kuzatilmadi. O'simliklarning viruslarga qarshi chidamliligi hayvonlarning interferoniga juda o'xshash maxsus antiviral oqsilga bog'liq deb ishoniladi. Genetika muhandisligi orqali ushbu proteinni kodlovchi genning ifodasini kuchaytirish yoki uni kuchliroq promouterga almashtirish orqali oshirish mumkin ko'rinadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, o'simliklarni turli patogen mikroorganizmlardan himoya qilish uchun gen injeneriyasini qo'llash asosan o'simliklarni himoya qilish reaktsiyalarining mexanizmlari haqida bilimlarning etishmasligi bilan bog'liq. Insektitsidlar o'simlikchilikda hasharotlar zararkunandalariga qarshi kurashda qo'llaniladi. Biroq, ular sutemizuvchilarga zararli ta'sir ko'rsatadi, foydali hasharotlarni o'ldiradi, atrof-muhitni, yo'llarni ifloslantiradi va bundan tashqari, hasharotlar ularga tezda moslashadi. 400 dan ortiq turdagi hasharotlar ishlatiladigan insektitsidlarga chidamli ekanligi ma'lum. Shu sababli, kurashning biologik vositalari tobora ko'proq e'tiborni jalb qilmoqda, ular ta'sirning qat'iy selektivligini va zararkunandalarning qo'llaniladigan biopestisidga moslashmasligini ta'minlaydi.
Bacillus thuringiensis bakteriyasi uzoq vaqtdan beri ko'plab hasharotlar turlari uchun juda zaharli, shu bilan birga sutemizuvchilar uchun xavfsiz bo'lgan protein ishlab chiqarishi ma'lum. Oqsil (delta-endotoksin, CRY oqsili) B. thuringiensisning turli shtammlari tomonidan ishlab chiqariladi. Toksinning retseptorlari bilan o'zaro ta'siri qat'iy o'ziga xosdir, bu toksin-hasharotlar birikmasini tanlashni murakkablashtiradi. Tabiatda B. thuringiensisning koʻp sonli shtammlari topilgan, ularning toksinlari faqat maʼlum turdagi hasharotlarga taʼsir qiladi. B. thuringiensis preparatlari oʻnlab yillar davomida dalalarda hasharotlarga qarshi kurashda qoʻllanilgan. Toksin va uning tarkibidagi oqsillarning odamlar va boshqa sutemizuvchilar uchun xavfsizligi to'liq isbotlangan. Bu oqsilning genini o'simlik genomiga kiritish hasharotlar yemaydigan transgen o'simliklarni olish imkonini beradi.
Hasharotlarga ta'siri bo'yicha turlarning o'ziga xosligi bilan bir qatorda, o'simlik genomiga prokaryotik delta-toksin genlarini kiritish, hatto kuchli eukaryotik promotorlar nazorati ostida ham, yuqori darajadagi ifodaga olib kelmadi. Taxminlarga ko'ra, bu hodisa ushbu bakterial genlarda o'simlik DNKsiga qaraganda sezilarli darajada ko'proq adenin va timin nukleotid asoslarini o'z ichiga olganligi sababli paydo bo'lgan. Bu muammo o'zgartirilgan genlarni yaratish orqali hal qilindi, bu erda tabiiy gendan ma'lum bo'laklar kesilib, qo'shildi, shu bilan birga delta toksinining faol qismlarini kodlovchi domenlar saqlanib qoldi. Misol uchun, Kolorado kartoshka qo'ng'iziga chidamli kartoshka bunday yondashuvlar yordamida olingan. Toksinni sintez qilishga qodir transgen tamaki o'simliklari olindi. Bunday o'simliklar Manduca sexta tırtıllarına befarq edi. Ikkinchisi toksin ishlab chiqaruvchi o'simliklar bilan aloqa qilgandan keyin 3 kun ichida vafot etdi. Toksin hosil bo'lishi va buning natijasida hasharotlarga qarshilik dominant xususiyat sifatida meros bo'lib qoldi.
Hozirgi vaqtda paxta va makkajo'xorining Bt deb ataladigan o'simliklari (B. thuringiensis dan) AQSh dalalarida etishtiriladigan ushbu ekinlarning genetik jihatdan o'zgartirilgan o'simliklarining umumiy miqdorining asosiy qismini tashkil qiladi.
Mikrob kelib chiqishi toksiniga asoslangan entomopatogen o'simliklarni loyihalash uchun gen injeneriyasining imkoniyatlari bilan bog'liq holda, o'simlik toksinlari yanada katta qiziqish uyg'otadi. Fitotoksinlar oqsil sintezining inhibitorlari bo'lib, mikroorganizmlar va viruslarning hasharotlar zararkunandalariga qarshi himoya funktsiyasini bajaradi. Ular orasida eng yaxshi o'rganilgani kastor loviyalarida sintezlangan ritsindir: uning geni klonlangan va nukleotidlar ketma-ketligi aniqlangan. Biroq, sutemizuvchilar uchun ritsinning yuqori toksikligi u bilan genetik muhandislik ishlarini faqat inson oziq-ovqatlari va hayvonlarning ozuqasi uchun ishlatilmaydigan sanoat ekinlari bilan cheklaydi. American Phytolacca tomonidan ishlab chiqarilgan toksin viruslarga qarshi samarali va hayvonlar uchun zararsizdir. Uning ta'sir qilish mexanizmi turli patogenlar, jumladan, fitoviruslar hujayralarga kirganda, o'z ribosomalarini faolsizlantirishdir. Ta'sirlangan hujayralar nekrotik bo'lib, patogenning ko'payishiga va o'simlik bo'ylab tarqalishiga to'sqinlik qiladi. Hozirgi vaqtda ushbu oqsilning genini o'rganish va uni boshqa o'simliklarga o'tkazish bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda.
Virusli kasalliklar hasharotlar orasida keng tarqalgan, shuning uchun hasharotlar zararkunandalariga qarshi kurashish uchun preparatlari virusli pestitsidlar deb ataladigan tabiiy hasharotlar viruslaridan foydalanish mumkin. Pestitsidlardan farqli o'laroq, ular tor ta'sir doirasiga ega, foydali hasharotlarni o'ldirmaydi, ular atrof-muhitda tezda yo'q qilinadi va o'simliklar va hayvonlar uchun xavfli emas. Hasharotlar viruslari bilan bir qatorda hasharotlar zararkunandalarini yuqtirgan ba'zi zamburug'lar biopestisid sifatida ishlatiladi. Hozirgi vaqtda biopestitsidlar entomopatogen viruslar va zamburug'larning tabiiy shtammlari bo'lib qo'llaniladi, ammo kelajakda genetik muhandislik usullari bilan yangi samarali biopestisidlarni yaratish imkoniyati inkor etilmaydi.
O'simliklarning stressli sharoitlarga chidamliligini oshirish
O'simliklar ko'pincha turli xil noqulay ekologik omillarga duchor bo'ladi: yuqori va past haroratlar, namlikning etishmasligi, tuproqning sho'rlanishi va atrof-muhitning ifloslanishi, ba'zi minerallarning etishmasligi yoki aksincha, ortiqcha va boshqalar.
Bu omillar juda ko'p va shuning uchun ulardan himoya qilish usullari xilma-xildir - fiziologik xususiyatlardan tortib, ularning zararli ta'sirini bartaraf etishga imkon beruvchi tuzilish moslashuvlarigacha.
O'simliklarning muayyan stress omiliga chidamliligi ko'plab turli genlarning ta'siri natijasidir, shuning uchun tolerantlik belgilarini genetik muhandislik usullari bilan bir o'simlik turidan ikkinchisiga to'liq o'tkazish haqida gapirish shart emas. Shunga qaramay, o'simlik qarshiligini yaxshilash uchun genetik muhandislik uchun ma'lum imkoniyatlar mavjud. Bu o'simliklarning stress sharoitlariga metabolik reaktsiyalarini boshqaradigan individual genlar bilan ishlashga taalluqlidir, masalan, osmotik zarbaga javoban prolinning ortiqcha ishlab chiqarilishi, sho'rlanish, issiqlik zarbasiga javoban o'ziga xos oqsillarning sintezi va boshqalar. O'simlikning tashqi muhit sharoitlariga chidamli bo'lmagan mexanizmlaridan foydalanishning fiziologik, biokimyoviy va genetik asoslarini yanada chuqurroq o'rganish.
Hozirgacha faqat Pseudomonas syringae bilan genetik muhandislik manipulyatsiyasi asosida sovuqqa chidamli o'simliklarni olishning bilvosita yondashuvini ta'kidlash mumkin. Bu mikroorganizm o'simliklar bilan birga yashab, ularning erta sovuq bilan zararlanishiga hissa qo'shadi.Hodisaning mexanizmi mikroorganizm hujayralarining tashqi membranada lokalizatsiya qilingan va muz kristallanish markazi bo'lgan maxsus oqsilni sintez qilishiga bog'liq. Ma'lumki, suvda muzning paydo bo'lishi muz hosil bo'lish markazlari bo'lib xizmat qila oladigan moddalarga bog'liq. O'simlikning turli qismlarida (barglari, poyalari, ildizlari) muz kristallari hosil bo'lishiga olib keladigan oqsil erta sovuqqa moyil bo'lgan o'simliklarning to'qimalariga zarar yetkazadigan asosiy omillardan biridir. Qattiq nazorat ostida o'tkazilgan ko'plab tajribalar shuni ko'rsatdiki, steril o'simliklar -6 - 8 ° C gacha sovuqdan zarar ko'rmagan, tegishli mikrofloraga ega bo'lgan o'simliklarda esa -1,5 - 2 ° C haroratda shikastlanish sodir bo'lgan. sovuq. Kartoshka ildizlariga sepilgan bunday bakteriyalarning shtammi oddiy bakteriyalar bilan raqobatlashdi, bu esa o'simliklarning sovuqqa chidamliligini oshirishga olib keldi. Ehtimol, genetik muhandislik usullari yordamida yaratilgan va tashqi muhitning tarkibiy qismi sifatida ishlatiladigan bunday bakteriyalar sovuqqa qarshi kurashda xizmat qilishi mumkin.
Biologik azot fiksatsiyasi samaradorligini oshirish
Molekulyar azotning ammoniyga qaytarilishi uchun javob beradigan ferment yaxshi o'rganilgan. - nitrogenaza. Nitrogenazaning tuzilishi barcha azot fiksatorli organizmlarda bir xil. Azot fiksatsiyasi paytida ajralmas fiziologik holat nitrogenazni kislorod bilan yo'q qilishdan himoya qilishdir. Azot fiksatorlari orasida eng yaxshisi dukkaklilar va erkin yashovchi Klebsiella pneumoniae bakteriyasi bilan simbioz hosil qiluvchi rizobiyalardir. Bu bakteriyalarda azot fiksatsiyasi uchun nif genlari deb ataladigan 17 gen mas'ul ekanligi aniqlandi. Bu genlarning barchasi bir-biri bilan bog'langan va gistidin biosintezi fermentlari uchun genlar va shikimik kislotaning so'rilishini aniqlaydigan genlar o'rtasida xromosomada joylashgan. Tez o'sib borayotgan rizobiyada nif genlari 200-300 ming tayanch juftini o'z ichiga olgan megaplazmid shaklida mavjud.
Azotni biriktiruvchi genlar orasida nitrogenaza tuzilishini boshqaruvchi genlar, elektron tashishda ishtirok etuvchi oqsil omili va tartibga soluvchi genlar aniqlangan. Azot fiksatsiyasi genlarini tartibga solish juda murakkab, shuning uchun azotni biriktiruvchi funktsiyani bakteriyalardan to'g'ridan-to'g'ri yuqori o'simliklarga genetik muhandislik orqali o'tkazish hozirda muhokama qilinmaydi. Tajribalar ko'rsatganidek, hatto eng oddiy eukaryotik organizm - xamirturushda ham nif genlarining ifodalanishiga erishish mumkin emas edi, garchi ular 50 avlod davomida saqlanib qolgan.
Ushbu tajribalar shuni ko'rsatdiki, diazotrofiya (azot fiksatsiyasi) faqat prokaryotik organizmlarga xosdir va nif genlari juda murakkab tuzilishi va nif hududidan tashqarida joylashgan genlar tomonidan tartibga solinishi sababli prokaryotlar va eukariotlarni ajratib turadigan to'siqni engib o'ta olmaydi. Ehtimol, nif genlarini Ti plazmidlari yordamida xloroplastlarga o'tkazish yanada muvaffaqiyatli bo'ladi, chunki xloroplastlarda va prokaryotik hujayralarda genlarni ifodalash mexanizmlari o'xshashdir. Har qanday holatda, nitrogenaz kislorodning inhibitiv ta'siridan himoyalangan bo'lishi kerak. Bundan tashqari, atmosfera azotini biriktirish juda energiya talab qiladigan jarayondir. Nif genlari ta'sirida bo'lgan o'simlik bu sharoitlarning barchasini yaratish uchun metabolizmni shu qadar tubdan o'zgartirishi dargumon. Garchi kelajakda genetik muhandislik usullaridan foydalangan holda yanada tejamkorroq ishlaydigan nitrogenaza kompleksini yaratish mumkin bo'lsa-da.
Quyidagi muammolarni hal qilish uchun genetik muhandislik usullaridan foydalanish yanada realroqdir: rizobiyalarning dukkakli o'simliklarni kolonizatsiya qilish qobiliyatini oshirish, genetik mexanizmga ta'sir ko'rsatish orqali azot fiksatsiyasi va assimilyatsiya qilish samaradorligini oshirish, ularga nif genlarini kiritish orqali yangi azot fiksator mikroorganizmlarni yaratish, o'simliklardan legumbiosisga o'tkazish qobiliyati.
Biologik azot fiksatsiyasi samaradorligini oshirish uchun gen muhandisligining asosiy vazifasi azot fiksatsiyasi va kolonizatsiya qobiliyatini yaxshilaydigan rizobiya shtammlarini yaratishdir. Dukkakli o'simliklarning rizobiya tomonidan kolonizatsiyasi juda sekin davom etadi, ulardan faqat bir nechtasi tugunlarni keltirib chiqaradi. Buning sababi shundaki, rizobiyaning bostirib kirish joyi ildiz o'sish nuqtasi va unga eng yaqin ildiz tuklari orasidagi, shakllanish bosqichida bo'lgan kichik bir maydondir. Ildizning barcha boshqa qismlari va o'simlikning rivojlangan ildiz tuklari kolonizatsiyaga sezgir emas. Ba'zi hollarda, hosil bo'lgan tugunlar azotni tuzata olmaydi, bu ko'plab o'simlik genlariga (kamida beshtasi aniqlangan), xususan, ikkita retsessiv genning noqulay kombinatsiyasiga bog'liq.
Genetika va naslchilikning an'anaviy usullaridan foydalangan holda, kolonizatsiya qilish qobiliyati yuqori bo'lgan rizobiyaning laboratoriya shtammlarini olish mumkin edi. Ammo ular bu sohada mahalliy zotlarning raqobatini boshdan kechirishadi. Ularning raqobatbardoshligini oshirish, aftidan, genetik muhandislik usullari bilan amalga oshirilishi mumkin. Azot fiksatsiyasi jarayonining samaradorligini oshirish genlar nusxalarini ko'paytirishga asoslangan genetik muhandislik usullaridan foydalanish, azot fiksatsiyasining kaskad mexanizmida "torbo'yi" hosil qiluvchi genlarning transkripsiyasini kuchaytirish, kuchliroq promotorlarni kiritish va boshqalar orqali mumkin. To'g'ridan-to'g'ri ammijenli tizimning samaradorligini oshirish muhimdir.
Fotosintez samaradorligini oshirish
C4 o'simliklari yuqori o'sish sur'atlari va fotosintez tezligi bilan ajralib turadi, ularda deyarli ko'rinadigan fotonafas yo'q. C3 o'simliklariga mansub qishloq xo'jaligi ekinlarining ko'pchiligi fotonafas olishning yuqori intensivligiga ega. Fotosintez va fotonafas olish bir xil asosiy ferment - ribuloza bisfosfat karboksilaza (RuBPC) ning bifunksional faolligiga asoslangan chambarchas bog'liq jarayonlardir. RuBF karboksilaza nafaqat CO2, balki O2 ham biriktira oladi, ya'ni karboksillanish va kislorodlanish reaktsiyalarini amalga oshiradi. RuBF ning kislorodlanishi fosfoglikolat hosil qiladi, u fotonafas olish uchun asosiy substrat bo'lib xizmat qiladi, yorug'likda CO2 ajralishi jarayoni, buning natijasida ba'zi fotosintetik mahsulotlar yo'qoladi. C4 o'simliklarida past fotorespiratsiya glikolat yo'lining fermentlarining yo'qligi bilan emas, balki oksigenaza reaktsiyasining cheklanishi, shuningdek, fotorespiratsiya CO2 ning qayta assimilyatsiyasi bilan izohlanadi.
Genetik muhandislik oldida turgan vazifalardan biri karboksilaza faolligi ustun bo'lgan RuBPC yaratish imkoniyatini o'rganishdir.
Yangi xususiyatlarga ega o'simliklarni olish
So'nggi yillarda olimlar qiziqish genining ishlashini nazorat qilish imkonini beruvchi "antisens RNK" (aylantirilgan yoki antisens RNK) bilan transgen o'simliklarni ishlab chiqarishning yangi usulidan foydalanmoqda. Bunday holda, vektorni qurishda, kiritilgan genning DNK (cDNK) nusxasi 180 ° ga aylantiriladi. Natijada, transgen o'simlikda normal mRNK molekulasi va teskari molekula hosil bo'ladi, u normal mRNKning komplementarligi tufayli u bilan kompleks hosil qiladi va kodlangan oqsil sintez qilinmaydi.
Ushbu yondashuv meva sifati yaxshilangan transgen pomidor o'simliklarini olish uchun ishlatilgan. Vektorga o'simlik to'qimalarining hujayralararo bo'shlig'ining asosiy komponenti bo'lgan pektinni yo'q qilishda ishtirok etadigan poligalakturonaza sintezini boshqaruvchi PG genining cDNKsi mavjud edi. PG geni mahsuloti pomidor mevalarining pishishi davrida sintezlanadi va uning miqdori oshishi pomidorning yumshoqroq bo'lishiga olib keladi, bu esa saqlash muddatini sezilarli darajada qisqartiradi. Transgenlarda bu genni o'chirib qo'yish yangi meva xususiyatlariga ega bo'lgan pomidor o'simliklarini olish imkonini berdi, bu nafaqat ancha uzoq davom etdi, balki o'simliklarning o'zi qo'ziqorin kasalliklariga nisbatan ancha chidamli edi.
Xuddi shu yondashuv pomidorning pishib etishini tartibga solish uchun qo'llanilishi mumkin va bu holda maqsad sifatida mahsuloti etilen biosintezida ishtirok etadigan ferment bo'lgan EFE (etilen hosil qiluvchi ferment) geni ishlatiladi. Etilen gazsimon gormon bo'lib, uning vazifalaridan biri mevaning pishishi jarayonini nazorat qilishdir.
Antisens konstruktsiyalar strategiyasi gen ifodasini o'zgartirish uchun keng qo'llaniladi. Ushbu strategiya nafaqat yangi sifatlarga ega o'simliklarni olish uchun, balki o'simliklar genetikasidagi fundamental tadqiqotlar uchun ham qo'llaniladi. O'simliklar genetik muhandisligining yana bir yo'nalishini eslatib o'tish kerak, u yaqin vaqtgacha asosan fundamental tadqiqotlarda - o'simliklar rivojlanishidagi gormonlarning rolini o'rganishda qo'llanilgan. Tajribalarning mohiyati ma'lum bakterial gormonal genlarning kombinatsiyasi bilan transgen o'simliklarni olish edi, masalan, faqat iaaM yoki ipt va boshqalar. Bu tajribalar auksinlar va sitokininlarning oʻsimliklarni differentsiatsiyalashdagi rolini isbotlashga katta hissa qoʻshdi.
So'nggi yillarda bu usuldan amaliy naslchilikda qo'llanilmoqda. Ma'lum bo'lishicha, Def gen promotori ostida iaaM geni bo'lgan transgen o'simliklarning mevalari (faqat mevalarda ifodalangan gen) partenokarpik, ya'ni changlamasdan hosil bo'lgan. Partenokarpik mevalar urug'larning to'liq yo'qligi yoki ularning juda oz miqdori bilan tavsiflanadi, bu "qo'shimcha urug'lar" muammosini hal qilishga imkon beradi, masalan, tarvuz, tsitrus mevalari va boshqalar. Transgen qovoq o'simliklari allaqachon olingan bo'lib, ular odatda nazorat o'simliklaridan farq qilmaydi, lekin amalda urug'larni o'z ichiga olmaydi.
Qurolsizlangan, Ti-plazmid onkogenlari yo'q, olimlar mutatsiyalarni olish uchun faol foydalanmoqdalar. Bu usul T-DNKni kiritish mutagenezi deb ataladi. O'simlik genomiga integratsiyalashgan T-DNK o'zi integratsiyalangan genni o'chiradi va funktsiyani yo'qotganda, mutantlarni osongina tanlash mumkin (o'chirish fenomeni - genlarni o'chirish). Bu usul ham diqqatga sazovorki, u sizga mos keladigan genni darhol aniqlash va klonlash imkonini beradi. Hozirgi vaqtda ko'plab yangi o'simliklar mutatsiyalari shu tarzda olingan va tegishli genlar klonlangan. M.A.Ramenskaya T-DNK mutagenezi asosida kech blightga xos bo'lmagan chidamli pomidor o'simliklarini oldi. Ishning yana bir jihati qiziq - dekorativ xususiyatlari o'zgargan transgen o'simliklar olindi.
Bir misol - ko'p rangli gullar bilan petuniya o'simliklarini ishlab chiqarish. Keyingi qatorda delfiniydan klonlangan ko'k pigment sintezini boshqaradigan genga ega ko'k atirgullar joylashgan.
StarCraft strategik kompyuter o'yini olamida yerdan tashqaridagi Zerg irqi boshqa organizmlarning genetik materialini o'zlashtirishni va o'z genlarini o'zgartirishni, o'zgartirishni va yangi sharoitlarga moslashishni o'rganganligi bilan ajralib turadi. Bu, bir qarashda, fantastik g'oya tirik organizmlarning haqiqiy imkoniyatlariga tuyulganidan ko'ra ancha yaqinroqdir.
Bugun biz DNK haqida ko'p narsalarni bilamiz: ikki milliondan ortiq ilmiy nashrlar ushbu ikki zanjirli molekulaga bag'ishlangan. DNK molekulasini to'rtta harfdan (nukleotidlar) iborat alifbo yordamida yozilgan matn deb hisoblash mumkin. Har qanday organizmning xromosomalarini tashkil etuvchi barcha nukleotidlarning yig'indisi genom deb ataladi. Inson genomida taxminan uch milliard "harf" mavjud.
Genomning alohida bo'limlari ajratilgan genlardir - ko'pincha o'ziga xos oqsillarni sintez qilish uchun mas'ul bo'lgan funktsional elementlar. Odamlarda 20 000 ga yaqin protein kodlovchi genlar mavjud. Oqsillar DNK molekulalari kabi polimerlardir, lekin ular nukleotidlardan emas, balki aminokislotalardan tashkil topgan. Oqsillarni tashkil etuvchi aminokislotalarning "alifbosi" 20 molekuladan iborat. Genning nukleotidlar ketma-ketligini bilgan holda, u kodlagan oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini aniq aniqlash mumkin. Gap shundaki, barcha organizmlar bir xil (ozgina o'zgarishlar bilan) yaxshi o'rganilgan genetik koddan foydalanadi - kodonlarni (nukleotidlarning uch karrali) ma'lum aminokislotalarga moslashtirish qoidalari. Bu ko'p qirralilik bir organizmning genlarini boshqa organizmda ishlashga va hali ham bir xil protein ishlab chiqarishga imkon beradi.
tabiiy muhandislik
O'simliklar genetik muhandisligining asosiy usullaridan biri agrobakteriyalar va ularning o'simlik genomlarini o'zgartirish mexanizmidan foydalanadi (Qarang: "PM" No 10 "2005). Tuproqda yashovchi agrobakteriyalar genlari ma'lum bir DNK molekulasini o'simlik hujayrasiga "tortib qo'yishi", uni o'simlik uchun zarur bo'lgan nuterium bakteriyasi bilan integratsiyalash va u erda S. Mutaxassislar ushbu g'oyani o'zlashtirdilar va uning qo'llanilishini topdilar, bu esa qishloq xo'jaligida zarur bo'lgan oqsillarni, masalan, tuproq bakteriyalari tomonidan ishlab chiqariladigan Bt toksinlarini kodlaydigan bakteriyalar genlarini almashtirdi. Bacillus thuringiensis, sutemizuvchilar uchun mutlaqo xavfsiz va ba'zi hasharotlar uchun zaharli yoki o'simlikka ma'lum bir gerbitsidga qarshilik ko'rsatadigan oqsillar.
Bakteriyalar, hatto bir-biriga bog'liq bo'lmaganlar uchun gen almashinuvi juda keng tarqalgan hodisa. Aynan shuning uchun ham penitsillinga chidamli mikroblar ommaviy foydalanish boshlanganidan keyin bir necha yil o'tgach paydo bo'ldi va bugungi kunda antibiotiklarga chidamlilik muammosi tibbiyotda eng tashvishli muammolardan biriga aylandi.
Viruslardan organizmlargacha
Tabiiy "gen muhandisligi" nafaqat bakteriyalar, balki viruslar tomonidan ham amalga oshiriladi. Ko'pgina organizmlar, shu jumladan odamlar genomlarida transpozonlar mavjud - mezbonning DNKsiga uzoq vaqtdan beri integratsiyalashgan va, qoida tariqasida, unga zarar bermasdan, genomning bir joyidan ikkinchisiga "sakrashi" mumkin bo'lgan sobiq viruslar.
Retroviruslar (masalan, OIV) o'z genetik materialini to'g'ridan-to'g'ri eukaryotik hujayralar (masalan, inson hujayralari) genomiga kiritishi mumkin. Adenoviruslar o'zlarining genetik ma'lumotlarini hayvonlar va o'simliklar genomlariga joylashtirmaydilar: ularning genlari faollashishi va ularsiz ishlashi mumkin. Bu va boshqa viruslar gen terapiyasida keng ko'lamli irsiy kasalliklarni davolashda faol qo'llaniladi.
Shunday qilib, tabiiy genetik muhandislik tabiatda juda keng qo'llaniladi va organizmlarning atrof-muhitga moslashishida juda katta rol o'ynaydi. Eng muhimi, barcha tirik organizmlar tasodifiy mutatsiyalar natijasida doimiy ravishda genetik o'zgarishlarga uchraydi. Bundan muhim xulosa kelib chiqadi: aslida har bir organizm (klonlardan tashqari) o'z ajdodlariga nisbatan noyob va genetik jihatdan o'zgartirilgan. Uning yangi mutatsiyalari ham, ilgari mavjud bo'lgan gen variantlarining yangi kombinatsiyalari ham bor - har qanday bolaning genomida ota-onalarning hech birida bo'lmagan o'nlab genetik variantlar topiladi. Har bir avlodda jinsiy ko'payish jarayonida yangi mutatsiyalarning paydo bo'lishi bilan bir qatorda, ota-onalarda allaqachon mavjud bo'lgan genetik variantlarning yangi kombinatsiyasi paydo bo'ladi.
Tajribalarda sinovdan o'tgan
Bugungi kunda genetik modifikatsiyalangan organizmlar (GMO) bo'lgan oziq-ovqat mahsulotlarining xavfsizligi faol muhokama qilinmoqda. Inson tomonidan amalga oshirilgan genetik muhandislik mahsulotlari uchun "genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar" atamasi ancha mos keladi, chunki genetik muhandislik tabiatda mustaqil ravishda yuzaga keladigan genetik o'zgarishlar jarayonlarini tezlashtirishga va ularni inson uchun to'g'ri yo'nalishga yo'naltirishga imkon beradi. Biroq, genetik modernizatsiya mexanizmlari va genetik modifikatsiyaning tabiiy jarayonlari o'rtasida sezilarli farqlar yo'q, shuning uchun GM oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqarish qo'shimcha xavf tug'dirmaydi, deb hisoblash mumkin.
Biroq, har qanday ilmiy gipoteza singari, GMO xavfsizligi ham eksperimental tekshirishni talab qildi. GMO muxoliflarining ko'plab bayonotlaridan farqli o'laroq, bu masala o'n yildan ko'proq vaqt davomida juda va juda diqqat bilan o'rganilgan. Bu yil jurnalda Biotexnologiyada tanqidiy sharhlar so'nggi o'n yil ichida GMO xavfsizligini o'rganish bo'yicha 1800 ga yaqin ilmiy maqolalar sharhini chop etdi. Faqat uchta tadqiqot uchta o'ziga xos GM navlarining salbiy ta'siriga shubha tug'dirdi, ammo bu shubhalar oqlanmadi, yana ikkita holatda GM navlarining potentsial allergenligi aniqlandi. Tasdiqlangan yagona holat Braziliya yong'og'i genini GM soya naviga kiritish bilan bog'liq. Allergiya bilan og'rigan odamlarning qon zardobining yangi GM navining oqsiliga reaktsiyasi uchun bunday holatlarda standart sinov xavf mavjudligini ko'rsatdi va ishlab chiquvchilar bozorda navni ilgari surishdan bosh tortdilar.
Bundan tashqari, jurnalda chop etilgan 2012 yil sharhini alohida aytib o'tish kerak Oziq-ovqat va kimyoviy toksikologiya, bu hayvonlarning bir necha (ikki-besh) avlodida oziq-ovqat mahsulotlarida GMO xavfsizligi bo'yicha 12 ta tadqiqot va oziq-ovqat mahsulotlarida GMOlarni uzoq muddatli (uch oydan ikki yilgacha) iste'mol qilish bo'yicha 12 ta hayvonlarni o'rganishni o'z ichiga olgan. Ko'rib chiqish mualliflari GMO ning salbiy ta'siri yo'q degan xulosaga kelishdi (modernizatsiya qilinmagan hamkasblarga nisbatan).
Shov-shuvli vahiylar
GM o'simliklarining ba'zi navlarining zararini ko'rsatadigan ba'zi ishlar atrofida qiziqish paydo bo'ladi. GMO muxoliflari iqtibos keltirishni juda yaxshi ko'radigan odatiy misol - fransuz tadqiqotchisi Seralinining jurnaldagi shov-shuvli nashri. Oziq-ovqat va kimyoviy toksikologiya, GM makkajo'xori saratonga olib keladi va kalamushlarda o'limni oshiradi, deb da'vo qilgan. Ilmiy hamjamiyatda Seralinining ishi qizg'in muhokamalarga sabab bo'ldi, ammo tadqiqotchi ba'zi noyob ma'lumotlarni olgani va nashr etgani uchun emas. Sababi, ilmiy nuqtai nazardan, ish nihoyatda beparvolik bilan bajarilgan va bir qarashda sezilib qolgan qo'pol xatolarni o'z ichiga olgan.
Shunga qaramay, Seralini tomonidan taqdim etilgan katta o'smalari bo'lgan kalamushlarning fotosuratlari jamoatchilikda katta taassurot qoldirdi. Uning maqolasi ob'ektiv tanqidga dosh bera olmaganiga va jurnaldan olib tashlanganiga qaramay, masalaning ilmiy tomoni bilan qiziqmagan GMO muxoliflari tomonidan iqtibos keltirishda davom etmoqda va kasal kalamushlarning fotosuratlari hali ham ekranlardan ko'rsatilmoqda.
Ommaviy axborot vositalarida va umuman jamiyatda GMO ning potentsial xavfini muhokama qilishning ilmiy darajasi uning soddaligi bilan hayratlanarli. Do'konlarning javonlarida siz kraxmal, tuz va hatto "GMO bo'lmagan" suvni topishingiz mumkin. GMO doimo konservantlar, pestitsidlar, sintetik o'g'itlar va oziq-ovqat qo'shimchalari bilan chalkashib ketadi, ular bilan genetik muhandislik bevosita bog'liq emas. Oziq-ovqat xavfsizligining haqiqiy muammolaridan bunday muhokamalar spekulyatsiya va tushunchalarni almashtirish sohasiga olib keladi.
Xavflar - haqiqiy va yo'q
Biroq, na ushbu maqola, na boshqa ilmiy maqolalar GMO "mutlaqo xavfsiz" ekanligini isbotlashga urinmaydi. Aslida, hech qanday oziq-ovqat mutlaqo xavfsiz emas, chunki hatto Paracelsus ham mashhur iborani aytgan: “Hamma narsa zahar va hech narsa zahardan xoli emas; bitta doza zaharni ko'rinmas qiladi. Hatto oddiy kartoshka allergiyaga olib kelishi mumkin, yashil esa toksik alkaloidlar - solaninlarni o'z ichiga oladi.
Mavjud o'simlik genlarining ishi yangi genning kiritilishi natijasida qandaydir tarzda o'zgarishi mumkinmi? Ha, mumkin, lekin hech bir organizm genlar ishidagi o'zgarishlardan himoyalanmagan. Genetik muhandislik qishloq xo'jaligi erlaridan tashqariga tarqaladigan va qandaydir tarzda ekotizimga ta'sir qiladigan yangi o'simlik navini ishlab chiqarishi mumkinmi? Nazariy jihatdan, bu mumkin, lekin bu tabiatning hamma joyida sodir bo'ladi: yangi turlar paydo bo'ladi, ekotizimlar o'zgaradi, ba'zi turlar nobud bo'ladi, boshqalari o'z o'rnini egallaydi. Biroq, genetik muhandislik atrof-muhitga, odamlar yoki hayvonlarning sog'lig'iga qo'shimcha xavf tug'diradi, deb ishonish uchun hech qanday asos yo'q. Ammo bu xavf-xatarlar ommaviy axborot vositalarida doimiy ravishda aytiladi. Nega?
GMO bozori asosan monopollashtirilgan. Gigantlar orasida Monsanto birinchi o'rinda. Albatta, GM urug'lari va texnologiyalarining yirik ishlab chiqaruvchilari foydadan manfaatdor, ularning o'z manfaatlari va o'z lobbisi bor. Ammo ular "havodan" pul ishlashmaydi, balki insoniyatga ilg'or qishloq xo'jaligi texnologiyalarini taklif qilish orqali ishlab chiqaruvchilar eng ishonchli tarzda - dollar, peso, yuan va boshqalarda ovoz berishadi.
Eskirgan texnologiyalardan foydalangan holda etishtirilgan va shuning uchun qimmatroq (lekin yaxshiroq emas) "organik" mahsulotlarning asosiy ishlab chiqaruvchilari va etkazib beruvchilari umuman kichik fermerlar emas, balki ko'p milliard dollarlik aylanmaga ega bo'lgan yirik kompaniyalardir. Birgina AQShda organik oziq-ovqat bozori 2012-yilda 31 milliard dollarni tashkil etdi. Bu jiddiy biznes va organik mahsulotlar GMOga nisbatan hech qanday afzalliklarga ega emas, lekin ishlab chiqarish qimmatroq bo‘lgani uchun ular bozor usullaridan foydalangan holda GM navlari bilan raqobatlasha olmaydi. Shunday ekan, biz ommaviy axborot vositalari orqali ishonuvchan iste’molchilarni qimmat va past texnologiyali “organik mahsulotlar”ga talabni yuzaga keltiradigan afsonaviy “chayon genlari”dan asossiz qo‘rquv bilan uyg‘otishimiz kerak. Bundan tashqari, protein ishlab chiqaradigan genetik jihatdan o'zgartirilgan navlarning dahshatli xavfini tasvirlaydigan anti-GMOlar B. thuringiensis, ular odatda bunday ekinlarga asoslangan preparatlar yoki ulardan ajratilgan oqsillar "organik dehqonchilikda" ruxsat etilganligini eslatib o'tishni unutishadi (va keng qo'llaniladi). Shuningdek, patogen bakteriyalar va boshqa tabiiy shilimshiqlarning manbai bo'lishi mumkin bo'lgan tabiiy go'ng.
Bir oz siyosat
Bugungi kunda genetik muhandislik xavfsizlik nuqtai nazaridan eng ko'p o'rganilgan texnologiyalardan biridir. Bu sizga yaxshiroq oziq-ovqat yaratish, dalalarda ishlatiladigan pestitsidlar miqdorini kamaytirish va atrof-muhitni muhofaza qilish imkonini beradi (ha, himoya qilish uchun: muntazam ravishda insektitsidlar bilan davolash kerak bo'lgan "oddiy"larga qaraganda Bt navlari ekilgan dalalarda ko'proq hasharotlar va qushlar yashaydi).
Ammo GMOga qarshi "kurash"ning yana bir sababi bor - faqat siyosiy. Biotexnologiyada ancha orqada qolgan davlatlar boshqa mamlakatlardan arzonroq mahsulotlarni bozorlariga kirgizish uchun bahona topishga harakat qilmoqda. Biroq, mahalliy ishlab chiqaruvchilarni xorijiy mahsulotlardan bunday himoya qilish o'z texnologiyalarini raqobatbardosh davlatga aylantirish uchun vaqt sarflashga yordam bergan taqdirdagina mantiqiy bo'ladi. Agar bu bajarilmasa, jahon ilmiy-texnik darajasidan orqada qolish xavfi katta. Abadiy.
ILMIY KUTUBXONA - REFERATLAR - Gen modifikatsiyasi
Gen modifikatsiyasi
Genetik va selektsionerlar o‘simlik va hayvonot naslchilikning eng murakkab muammolari, tibbiyotda genetik texnologiyalardan foydalanish, genetik modifikatsiyalangan mahsulotlar xavfsizligini muhokama qiladi.
1. Genetika muhandisligi
Genetika muhandisligi - bu genetik materialning yangi birikmalarini maqsadli yaratish bilan bog'liq bo'lgan molekulyar genetika bo'limi. Amaliy genetik muhandislikning asosini gen nazariyasi tashkil etadi. Yaratilgan genetik material mezbon hujayrada ko'payish va metabolizmning yakuniy mahsulotlarini sintez qilish qobiliyatiga ega.
Genetika muhandisligi 1972 yilda AQShning Stenford universitetida paydo bo'lgan. Keyin P. Berg laboratoriyasi birinchi rekombinant (gibrid) DNK yoki (recDNK) ni oldi. U lambda fagi, Escherichia coli va SV40 maymun virusining DNK qismlarini birlashtirgan.
Rekombinant DNKning tuzilishi. Gibrid DNK halqa shakliga ega. U gen (yoki genlar) va vektorni o'z ichiga oladi. Vektor - bu gibrid DNKning ko'payishini va genetik tizimning yakuniy mahsulotlari - oqsillarni sintezini ta'minlaydigan DNK fragmentidir. Vektorlarning aksariyati lambda fag asosida, plazmidlar, SV40 viruslari, polioma, xamirturush va boshqa bakteriyalardan olingan.
Protein sintezi mezbon hujayrada sodir bo'ladi. Eng ko'p ishlatiladigan mezbon hujayra Escherichia coli, lekin boshqa bakteriyalar, xamirturush, hayvon yoki o'simlik hujayralari ham ishlatiladi. Xost-vektor tizimi o'zboshimchalik bilan bo'lishi mumkin emas: vektor xost uyasiga moslashtirilgan. Vektorni tanlash turning o'ziga xosligi va tadqiqot maqsadlariga bog'liq.
Gibrid DNKni qurishda ikkita ferment muhim ahamiyatga ega. Birinchisi - cheklov fermenti - DNK molekulasini qat'iy belgilangan joylarda bo'laklarga bo'linadi. Ikkinchisi - DNK ligazalari - DNK qismlarini bir butunga tikadi. Bunday fermentlar ajratilgandan keyingina sun’iy genetik tuzilmalarni yaratish texnik jihatdan mumkin bo‘lgan vazifaga aylandi.
Gen sintezining bosqichlari. Klonlanadigan genlar umumiy DNKning mexanik yoki restriktaza parchalanishi orqali fragmentlar sifatida olinishi mumkin. Ammo strukturaviy genlar, qoida tariqasida, kimyoviy va biologik yo'l bilan sintezlanishi yoki tanlangan genga mos keladigan xabarchi RNKning DNK nusxasi shaklida olinishi kerak. Strukturaviy genlar faqat yakuniy mahsulotning (oqsil, RNK) kodlangan yozuvini o'z ichiga oladi va tartibga soluvchi hududlardan butunlay mahrumdir. Shunday qilib, bu genlar mezbon hujayrada ishlay olmaydi.
RecDNKni olgandan so'ng, ko'pincha bir nechta tuzilmalar hosil bo'ladi, ulardan faqat bittasi kerak bo'ladi. Shuning uchun majburiy bosqich - bu mezbon hujayraga o'tish orqali kiritilgan recDNKni tanlash va molekulyar klonlash.
RecDNK tanlashning 3 usuli mavjud: genetik, immunokimyoviy va etiketli DNK va RNK bilan duragaylash.
Gen injeneriyasi usullarining jadal rivojlanishi natijasida ko'plab genlarning klonlari: ribosoma, transport va 5S RNK, gistonlar, sichqoncha, quyon, odam globini, kollagen, ovalbumin, inson insulini va boshqa peptid gormonlari, inson interferonlari va boshqalar olindi. Bu tibbiyot, qishloq xo'jaligi va mikrobiologiya sanoatida qo'llaniladigan ko'plab biologik faol moddalarni ishlab chiqaradigan bakteriyalar shtammlarini yaratishga imkon berdi.
Genetika injeneriyasi asosida farmatsevtika sanoatining «DNK sanoati» deb nomlangan tarmog‘i vujudga keldi. Bu biotexnologiyaning zamonaviy tarmoqlaridan biridir.
Hech shubha yo'qki, genetiklarni izlash odamga ko'plab kasalliklardan xalos bo'lishni va'da qiladi. Zotan, gen muhandisligi onkologiyada faol qo'llanila boshlandi, ma'lum bir o'smaga qarshi qaratilgan dorilar yaratilmoqda. Olimlar qandli diabetning rivojlanishiga moyil bo'lgan genlarni aniqladilar, ya'ni bu jiddiy kasallikni davolashda yangi istiqbollar paydo bo'ldi. RecDNK yordamida olingan inson insulini (gumulin) terapevtik foydalanish uchun tasdiqlangan. Bundan tashqari, ularni o'rganish jarayonida olingan individual genlar uchun ko'plab mutantlar asosida atrof-muhit omillarining genetik faolligini aniqlash, shu jumladan kanserogen birikmalarni aniqlash uchun yuqori samarali test tizimlari yaratilgan.
Qisqa vaqt ichida genetik muhandislik molekulyar genetik usullarning rivojlanishiga katta ta'sir ko'rsatdi va genetik apparatning tuzilishi va faoliyatini tushunish yo'lida sezilarli yutuqlarga erishishga imkon berdi. Genetika injeneriyasi irsiy kasalliklarni davolashda katta istiqbolga ega, ulardan bugungi kunda 2000 ga yaqini ro'yxatga olingan.Gen injeneriyasi tabiatning xatolarini tuzatishga yordam berishga mo'ljallangan.
Boshqa tomondan, genetik texnologiyalar tirik mavjudotlarni, shu jumladan odamlarni klonlash imkoniyati bilan bog'liq mutlaqo yangi muammolarni yaratdi. Jahon ilmiy hamjamiyati texnik jihatdan bir xil odamni klonlash mumkinligini tan oladi. Ammo insoniyatga bunday urinishlar kerakmi, degan savol ochiqligicha qolmoqda. 99 foiz hollarda tug'ma deformatsiyalar xavfi mavjudligi isbotlangan - bu odamda bunday tajribalar qabul qilinishi mumkin emasligini anglatadi.
Biroq yuqori mahsuldor o‘simlik navlari va hayvon zotlarini yaratishda transgenez va klonlashtirishga asoslangan yangi genetik texnologiyalar muhim o‘rin tutadi. Shu bilan birga, ham genetik xavfsizlik, ham ma'naviy va huquqiy muammolar birinchi o'ringa chiqadi.
Rossiyada klonlash bo'yicha barcha tadqiqotlar faqat hayvonlar ustida olib boriladi. Butun dunyoda, shu jumladan Rossiyada ham zamonaviy ilm-fanning yana bir mahsuloti: genetik modifikatsiyalangan oziq-ovqatlar atrofida g'azablangan munozaralar davom etmoqda.
2. Gen modifikatsiyasi xavfsizmi?
Genetik modifikatsiyalangan mahsulotlarni yaratuvchilar, ular butunlay xavfsiz ekanligini ta'kidlamoqda. Ularni keng qo'llash tarafdorlari ko'p yillik tadqiqotlar bunday mahsulotlarning xavfsizligini isbotlaganiga aminlar. Raqiblar boshqacha fikrda.
Hozircha bu mahsulotlar odamlar uchun xavfsiz ekanligi isbotlanmagan. Tajribaning oxirgi bosqichlarida kuchli allergen sifatida genetik jihatdan o'zgartirilgan mahsulotlarning ko'p turlaridan foydalanish taqiqlanadi.
Transgen mahsulotlar xavfli deb aytadigan skeptiklar to'g'rimi? Yoki 21-asrda ular bizning ovqatimizga aylanadi?
Taxminan 30 yil oldin o'simliklarning genetik modifikatsiyasi bo'yicha birinchi tajribalar o'tkazildi. Misol uchun, siz bitta hayvon yoki o'simlikdan bitta genni olib, uni boshqa hayvon yoki o'simlikka kiritishingiz mumkin. Shu tarzda, masalan, pestitsidlarga chidamli kartoshka olish mumkin.
Genetik jihatdan o'zgartirilgan ovqatlar nafaqat yaratilgan, balki ular faol iste'mol qilinadi.
An'anaviy naslchilik bir xil tur ichida kesishishni o'z ichiga oladi. Hatto pomidor ham naslchilik orqali yaxshilandi. Ammo, selektsiya paytida, bir xil turdagi shaxslar o'rtasida almashinuv mavjud. Va genetik muhandislik sizga yangi DNK yaratish va uni manipulyatsiya qilish imkonini beradi. Misol uchun, agar tamaki DNKsiga o't chirog'i geni kiritilgan bo'lsa, unda sug'orish kerak bo'lsa, tamaki guli porlay boshlaydi. Bunga tanlov usullari bilan erishish mumkin emas!
Namoyishchilar asosan ushbu texnikaning salbiy jarayonlariga e'tibor berishadi. Biroq, hech kim genetik jihatdan o'zgartirilgan mahsulotlar sinovdan o'tishi kerakligi bilan bahslashmaydi!
Biotexnologiya sanoati himoyachilari, genetik modifikatsiyalangan mahsulotlar bilan bog'liq barcha jarayonlar qattiq nazorat ostida ekanligini ta'kidlaydilar.
Oddiy va transgen o'simliklarni tahlil qilish amalga oshiriladi. Olimlar inspektorlarga oziq-ovqat mahsulotlari sifati jihatidan farq qilmasligini isbotlashlari kerak.
Mahsulotni tekshirish quyidagi bosqichlardan o'tadi:
1. Oddiy va transgen o'simliklarning tuzilishi va kimyoviy tarkibini taqqoslash.
2. Yangi mahsulotni iste'mol qilish inson salomatligiga zarar keltirmasligini isbotlash talab qilinadi.
Transgen soya (gerbitsidlarga chidamli) biz so'nggi yillarda iste'mol qiladigan mahsulotlarga kiritilgan.
Yangi protein toksikmi? Bir necha yil davomida oqsil toksikligi uchun sinovdan o'tkazildi. Sichqonlar odam iste'mol qiladigan dozadan 1000 baravar yuqori dozalarda oziqlangan. Olimlarning ta'kidlashicha, inson tanasiga zararli hech narsa aniqlanmagan.
Yangi oqsillar qanday hazm qilinadi? Sun'iy ravishda yaratilgan oqsillar tarkibida ichakka o'xshash muhitga ega bo'lgan eritmaga botiriladi. Mahsulot qanchalik tez hazm bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi.
Tajribalar shuni ko'rsatdiki, yangi oqsil allergen emas. Yaratilgan oqsilni sinab ko'rishning boshqa usullari mavjud. Agar u sinovdan o'tmasa, u yo'q qilinadi. Biroq, transgen soya oqsili sinovdan muvaffaqiyatli o'tdi! 1800 ta tahlil o'tkazildi, bu soyada hamma narsa tartibda ekanligini ko'rsatdi.
Test tizimi ishlamoqda. Faqat metodologiyaga amal qilish kerak, deydi olimlar.
Ammo skeptiklarning fikriga ko'ra, fan hali ham "hamma narsa nazorat ostida" deb da'vo qilish uchun juda oz narsa biladi. Tirik organizmlar shunchalik murakkabki, ularning xatti-harakatlarini oldindan aytish deyarli mumkin emas.
Biroq, an'anaviy naslchilik usullari har doim ham xavfsiz emas. Aksincha, gen muhandisligida genni kiritish usullari aniq ma'lum. Shunga qaramay, skeptiklar genetik muhandislik yangi usullardan foydalangan holda tabiatga tuzatib bo'lmaydigan zarar etkazish xavfiga ishonishadi. Ularning raqiblari tanlov ham xavfli ekanligini aytishadi. u bir emas, balki bir nechta gen bilan shug'ullanadi! Shuning uchun tanlov natijasini oldindan aytib bo'lmaydi!
Eng yomoni shundaki, 30 yil oldin ular nima qilayotganlarini tushunmasdan genlar bilan tajriba o'tkazishgan!
Evropada genetik modifikatsiyalangan mahsulotlarga qarshilik dunyoning boshqa joylaridan ko'ra kuchliroq. So'nggi paytlarda transgen mahsulotlarni joriy qilish juda qiyin bo'ldi: Angliyada 2000 ga yaqin bunday mahsulotlar joriy etilgan, hozir esa 100 dan kam!
3. Gen modifikatsiyasiga misollar
Yevropadagi jamoat tashkilotlari transgen o‘simliklarni yo‘q qilishga chaqirmoqda. G'alati o'simliklar ularga hayvonlarning genlarini joylashtirish orqali olinadi. Ekologlar bu texnologiyalarga qarshi, jamoatchilik kibrli va genetik modifikatsiyalangan mahsulotlarga nisbatan nafrat bilan qaraydi.
3.1 Makkajo'xori boshini kattalashtirish
Meksika kambag'al tuproqlarga ega, shuning uchun makkajo'xori ekinlari juda yomon. Olimlar oldiga makkajo‘xori boshini ko‘paytirish vazifasi qo‘yildi. Tadqiqotlar natijasida makkajo‘xoriga alyuminiy tuzlarini neytrallovchi va fosfatlarni erituvchi gen o‘rnatildi, bu esa o‘simlikning tavsiya etilgan tuproqlarda to‘liq rivojlanishiga imkon berdi.
Hosil 2 barobar ko'p bo'lishini va'da qildi, ammo hukumat atrof-muhitni muhofaza qilish tashkilotlarining bosimi ostida bu tadqiqotlarni taqiqladi. Ekologlar eksperiment natijalarini e'tiborsiz qoldiradilar. Genetik injeneriya muxoliflari bunday tajribalar atrof-muhitga zararli, salomatlik uchun xavfli va pirovardida ekologik halokatga olib keladi, deb hisoblashadi. Axir, bu texnikalar yangi hasharotlar va begona o'tlarning paydo bo'lishiga olib kelmasligiga hech kim kafolat bera olmaydi!
3.2 Paxtani himoya qilish
Arizona universiteti. Olimlar paxta hosildorligini oshirish ustida ishlamoqda. O'simlik pushti quti qurtining hujumidan aziyat chekmoqda. Agar zararkunandalar populyatsiyasi ko'p bo'lsa, unda paxta hosildorligi tez pasaymoqda!
Paxtaga quti qurtini o'ldiradigan genni kiritish talab etiladi. O'tgan 40 yil davomida hasharotlarni o'ldirish uchun o'simliklarni kimyoviy moddalar bilan purkash qo'llanilgan. Odamlar ham, hayvonlar ham azob chekishdi. Ular paxtaga bakteriya genini joylashtirishga harakat qilishdi. O'simlikning barglarida qurt uchun zaharli oqsil paydo bo'ldi. Shunday qilib, o'simlikni kimyoviy moddalar bilan himoya qilish zarurati yo'qoladi!
Natijada, o'zlarini zararli hasharotlardan himoya qiladigan yuzlab gektar zaharli o'simliklar olindi. Yana vaqt o'tadi va zararkunandalar bunga ko'nikib, immunitetni rivojlantiradi!
Ammo nafaqat qo'ng'izlar - zararkunandalar qo'rquvni uyg'otadi! Ekologlar ayniqsa chidamli begona o'tlar paydo bo'lishidan qo'rqishadi va shuning uchun kimyoviy moddalarga chidamli begona o'tlardan najot bo'lmaydi. Axir, asalarilar gulchanglarni bir necha kilometrga olib yurishlari mumkin va bu o'simliklar butun tumanni to'ldiradi. Biroq, changlanish endi 15 m masofada sodir bo'lmasligi haqida dalillar mavjud. Ammo o'zgartirilgan o'simlikning gulchanglari masofani bosib o'tsa ham, u o'z turlari bilan kesishishi kerak. Super-omon qolish unchalik oson emas ...
3.3 A vitamini bilan guruch
Osiyo. 100 million bola to'liq ko'rish uchun zarur bo'lgan A vitaminini olmaydi. Gap shundaki, aholining eng qashshoq qatlamining asosiy oziq-ovqati guruchdir. Bolalar A vitamini etishmasligidan ko'r bo'lishadi!
Darhol A vitamini bilan sholi yetishtirib, qoloq mamlakatlarda dalalarga ekish ezgu vazifadir. Bu qanday bo'lishi mumkin? Narcissus - zaharli o'simlik. Undan 2 genni olib, guruchga kiritish kerak, bu holda "A" vitamini bo'ladi!
4. Genetik modifikatsiyaning dahshatlari
Guruchga inson jigari geni qo'shildi! Olimlar genetik jihatdan o‘zgartirilgan oziq-ovqatlarni keyingi bosqichga olib chiqish maqsadida guruchga inson genlarini qo‘shishni boshladilar.
Tadqiqotchilar guruchga inson jigaridan olingan, inson organizmidagi zararli kimyoviy elementlarning parchalanishiga yordam beruvchi ferment ishlab chiqaradigan genni kiritdilar. Ular ferment - CYP2B6 - guruch bilan aralashtirilganda gerbitsidlar va ifloslantiruvchi moddalarga xuddi shunday ta'sir qiladi deb umid qiladilar.
Biroq, genetik jihatdan o'zgartirilgan oziq-ovqatlarga qarshi bo'lganlarning ta'kidlashicha, inson genlaridan foydalanish kannibalizm g'oyasidan nafratlangan iste'molchilarni va xudoning funktsiyalarini o'z zimmasiga olgan olimlarni qo'rqitadi. Buyuk Britaniyada joylashgan GeneWatch xodimi Sue Meyer shunday deydi: "Menimcha, hech kim bu guruchni sotib olishni xohlamaydi." "Odamlar allaqachon inson genlaridan foydalanishdan jirkanishlarini va biotexnologiya sanoati ularga quloq solmayotganini his qilishdan qo'rqishlarini bildirishgan. Bu ularning ishonchini yanada silkitadi".
Ekinlarning genetik modifikatsiyasi odatda bakteriyalardan olingan genlardan foydalanadi. Ular faqat bitta turdagi gerbitsidga chidamli, ya'ni dehqonlar zararkunandalarga qarshi kurash uchun o'z dalalarini xohlagancha tez-tez davolashlari mumkin, ammo faqat bitta turdagi kimyoviy moddalar. Guruchga inson genini qo'shishdan maqsad bir necha turdagi gerbitsidlarga chidamli o'simlik yaratishdir.
Yaponiyaning Tsukuba shahridagi Qishloq xo‘jaligi biologik fanlari milliy instituti tadqiqotchilari guruchning yangi turi 14 xil turdagi gerbitsidlarga chidamli bo‘lishi mumkinligini aniqladi. Indiana shtatidagi Purdue institutida shunday tadqiqot olib borgan professor Richard Meylanning aytishicha, bunday guruchni sanoat ifloslanishi bilan to‘yingan tuproqda etishtirish mumkin. U o‘z tadqiqotida quyon genlaridan foydalangan, biroq inson genlaridan foydalanmaslik uchun hech qanday sabab ko‘rmayotganini aytadi. Uning aytishicha, "Frankenshteyn taomlari" haqidagi gaplar bema'nilik va "Menimcha, oziq-ovqat etishtirish uchun genetik muhandislikda inson genlaridan foydalanish bilan axloqiy mulohazalar hech qanday aloqasi yo'q".
Butun dunyoda guruch yetishtirish pasaymoqda, guruch hosildorligini oshirish yo‘llarini, shuningdek, viruslarga chidamli, allergen va oqsil miqdori past bo‘lgan yangi guruch navlarini izlash uchun poyga bor.
Biroq, Fan institutida genetik modifikatsiyaga muxoliflar jamiyatida, ular CYP2B6 fermenti odamni urib, yangi viruslar yoki saraton kasalliklarining paydo bo'lishiga olib kelishi mumkinligini aytishadi.
Ular qo'shimcha qiladilar: "Genni o'zgartirish tarafdorlari va yirik guruch ishlab chiqaruvchi mamlakatlar xavfsizlik yoki uzoq muddatli istiqbolni hisobga olmagan holda GM guruchini tadqiq qiladilar va targ'ib qiladilar."
Xulosa
Skeptiklar genetik texnologiyalar ijtimoiy muammolarni hal qilishiga ishonchlari komil emas. Oziq-ovqatning butun dunyo bo'ylab teng taqsimlanishi haqidagi orzular - bu utopiya.
Evropada genetik modifikatsiyalangan mahsulotlarga qarshilik dunyoning boshqa joylaridan ko'ra kuchliroq. Genetik modifikatsiyalangan mahsulotlarni yaratuvchilar, ular butunlay xavfsiz ekanligini ta'kidlamoqda. O'z navbatida, genetik modifikatsiyaga qarshilar uni oldindan aytib bo'lmaydigan oqibatlarga olib keladigan "Pandora qutisi" deb hisoblashadi.
Shubhasiz, kelgusi o'n yilliklarda genetika hali ham insoniyatga ko'plab kutilmagan hodisalarni taqdim etadi, ko'plab sensatsiyalarni keltirib chiqaradi - xayoliy va haqiqiy, nizolar va hatto janjallar. Jamiyat hamma narsadan qo'rqadigan odamlarni osongina eshitadi, lekin mobil telefonlar xavfi bundan kam emas!
Asosiysi, bu shov-shuvlar olimlarning eng qiziqarli va istiqbolli ilmiy yo‘nalishlardan biri bo‘yicha jiddiy ishlariga ortiqcha xalaqit bermasligi kerak.
Terminologik lug'at
Genetika muhandisligi- organizmlarning asl shakllariga yangi xususiyatlar berish yoki organizmlarning tubdan yangi shakllarini yaratish uchun jinsiy hujayralarning genetik dasturlarini maqsadli ravishda o'zgartirish amaliyoti. Gen muhandisligining asosiy usuli organizm hujayralaridan gen yoki genlar guruhini ajratib olish, ularni ma'lum nuklein kislota molekulalari bilan birlashtirish va hosil bo'lgan gibrid molekulalarni boshqa organizm hujayralariga kiritishdan iborat.
Biologik himoya- gen injeneriyasida - odamlar va atrof-muhit ob'ektlari uchun xavfsiz bo'lgan biologik materiallar kombinatsiyasini yaratish va ulardan foydalanish, ularning xususiyatlari atrof-muhitda genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarning istalmagan omon qolishini va / yoki ularga genetik ma'lumotni o'tkazishni istisno qiladi.
Biotexnologiya- keng ma'noda - biologiya va texnologiya o'rtasida chegaradosh bo'lgan ilmiy fan va amaliyot sohasi, inson atrofidagi tabiiy muhitni uning ehtiyojlariga mos ravishda o'zgartirish usullari va usullarini o'rganadi.
Biotexnologiya- tor ma'noda - biologik vositalar yordamida inson uchun foydali bo'lgan mahsulot va hodisalarni olish usullari va usullari majmui. Biotexnologiya genetik, hujayra va atrof-muhit muhandisligini o'z ichiga oladi
Atrof-muhitga genetik modifikatsiyalangan organizmlarning chiqarilishi- atrof-muhitga genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarning kiritilishiga olib keladigan harakat yoki harakatsizlik.
Genetika muhandisligi faoliyati- gen muhandisligi usullari va genetik modifikatsiyalangan organizmlar yordamida amalga oshiriladigan faoliyat.
Genetik jihatdan yaratilgan organizm- organizm yoki bir nechta organizmlar, har qanday hujayrasiz, bir hujayrali yoki ko'p hujayrali shakllanish: - irsiy genetik materialni ko'paytirish yoki uzatish qobiliyatiga ega; - tabiiy organizmlardan farqli; - gen injeneriyasi usullari yordamida olingan; va - tarkibida genetik muhandislik materiali mavjud.
Gen diagnostikasi- gen muhandisligida - genom tuzilishidagi o'zgarishlarni aniqlash usullari to'plami.
yopiq tizim- gen muhandisligida- organizmga yoki genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarga genetik modifikatsiyalar kiritilgan, fizik, kimyoviy va biologik to'siqlar yoki ularning birikmalari mavjudligi sharoitida qayta ishlangan, o'stiriladigan, saqlanadigan, qo'llaniladigan, tashiladigan, yo'q qilinadigan yoki ko'miladigan genetik muhandislik faoliyatini amalga oshirish tizimi.
ochiq tizim- gen muhandisligida- genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar ataylab atrof-muhitga chiqarilganda, tibbiy maqsadlarda foydalanilganda, eksport va import qilinganda, texnologiyalar o'tkazilganda aholi va atrof-muhit bilan aloqa qilishni o'z ichiga olgan genetik muhandislik faoliyatini amalga oshirish tizimi.
transgen organizmlar- gen muhandisligi usullari yordamida genetik dasturi o'zgartirilgan hayvonlar, o'simliklar, mikroorganizmlar, viruslar.
Jismoniy himoya- gen muhandisligida- genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarning atrof-muhitga chiqarilishiga va/yoki ularga genetik ma'lumotlarning uzatilishiga to'sqinlik qiluvchi maxsus texnik vositalar va texnikalarni yaratish va ulardan foydalanish.
Adabiyot
1. Maniatis T., Metods of Genetic Engineering, M., 1984;
2. Genetika muhandisligi Manba #"#">#"#">Rubricon
Genetik jihatdan o'zgartirilgan organizm - organizm yoki bir nechta organizmlar, har qanday hujayrali bo'lmagan, bir hujayrali yoki ko'p hujayrali shakllanish: - irsiy genetik materialni ko'paytirish yoki uzatish qobiliyatiga ega; - tabiiy organizmlardan farqli; - gen injeneriyasi usullari yordamida olingan; va - tarkibida genetik muhandislik materiali mavjud.
Bakteriofaglar kabi faglar. ... fag (yunoncha Phagos — yeyuvchi) qoʻshma soʻzlarning maʼnosi boʻyicha “eyish”, “singdirish” soʻzlariga mos keladigan qismi (masalan, bakteriofag).
Biotexnologiya - bu biologik vositalar yordamida odamlar uchun foydali bo'lgan mahsulot va hodisalarni olish usullari va usullari to'plami. Biotexnologiya genetik, hujayra va ekologik muhandislikni o'z ichiga oladi.
Genetika soch to'kilishining oldini olish uchun soya yetishtirdi. Yaponiyada soch o'sishini rag'batlantiradigan va kimyoterapiya natijasida soch to'kilishini oldini oluvchi genetik jihatdan o'zgartirilgan soya navi ishlab chiqilgan. Agar yangi mahsulotning xavfsizligi tasdiqlansa, o'zingizni kallikdan qutqarish uchun bu loviyalarni vaqti-vaqti bilan iste'mol qilishingiz kerak, dedi chorshanba kuni Kioto universiteti tadqiqot guruhi rahbari, professor Massaki Yoshikava. Don ekinlarining mo''jizaviy xususiyati antihipertenziv ta'sirga ega bo'lgan genetik jihatdan kiritilgan komponent (novokinin) tomonidan berilgan. U tuxum oqining aminokislotalar tarkibidan olingan. Olimlarning fikriga ko'ra, bu komponent qon tomirlarini kengaytirish va qon aylanishini normallashtirish orqali soch o'sishiga yordam beradi. Fasolning samaradorligi sichqonlar ustida o'tkazilgan tajribalarda tasdiqlangan, keyin o'zgartirilgan loviya tana vaznining grammiga bir milligramm antihipertenziv agentning mingdan bir qismi miqdorida oziqlangan. Palto tiklanishi tezlashgani va dozani oshirgandan so'ng, sichqonlar kimyoviy terapiya natijasida ham soch to'kilishini to'xtatganligi haqida xabar berilgan. Mutaxassislarning ta'kidlashicha, ularning loviyalari yuqori qon bosimi uchun umumiy davo sifatida ham foydalanish mumkin. 2005 yil 13 aprel
genetik modifikatsiya ( GM) - bir donor organizmdan olingan bir yoki bir nechta genlarni boshqasiga kiritish orqali genetik muhandislik texnologiyasidan foydalangan holda tirik organizm genomining o'zgarishi. Bunday joriy etish (o'tkazish) dan so'ng, hosil bo'lgan o'simlik allaqachon genetik jihatdan o'zgartirilgan yoki transgen deb ataladi. An'anaviy naslchilikdan farqli o'laroq, o'simlikning asl genomi deyarli ta'sir qilmaydi va o'simlik ilgari ega bo'lmagan yangi xususiyatlarga ega bo'ladi. Bunday belgilarga (xususiyatlari, xossalari) kiradi: atrof-muhitning turli omillariga (sovuq, qurg'oqchilik, namlik va boshqalar), kasalliklarga, zararkunandalarga chidamlilik, o'sish xususiyatlarini yaxshilash, gerbitsidlarga, pestitsidlarga chidamlilik. Va nihoyat, olimlar o'simliklarning ozuqaviy xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin: ta'mi, aromati, kaloriya tarkibi, saqlash muddati. Genetik muhandislikdan foydalanib, ekinlar hosildorligini oshirish mumkin, bu juda muhim, chunki dunyo aholisi yil sayin o'sib bormoqda va rivojlanayotgan mamlakatlarda och odamlar soni ortib bormoqda.
An'anaviy naslchilik bilan yangi navni faqat bitta tur ichida olish mumkin. Masalan, guruchning turli navlarini bir-biri bilan kesib o'tish orqali siz butunlay yangi guruch navini ko'paytirishingiz mumkin. Bunday holda, gibrid kombinatsiya olinadi, undan keyin selektsioner faqat uni qiziqtiradigan shakllarni tanlaydi.
Duragaylash alohida o'simliklar o'rtasida amalga oshirilganligi sababli, bizni qiziqtiradigan xususiyatlarga ega bo'lgan navni yaratish deyarli mumkin emas, ular keyingi avlodlarga meros bo'lib qoladi. Bunday muammoni hal qilish uchun ko'p vaqt talab etiladi. Agar bug'doyning yangi navini yaratish va bu nav sholining ba'zi xususiyatlarini olish uchun zarur bo'lsa, unda an'anaviy naslchilik bu erda kuchsizdir. Qutqarish uchun keldi, uni ishlatishda ma'lum xususiyatlarni (xususiyatlarni) tajriba zavodiga o'tkazish mumkin va bularning barchasi o'z darajasida amalga oshiriladi. DNK, individual genlar. Xuddi shunday, masalan, bug'doyni o'tkazish mumkin gen sovuqqa chidamliligi.
Genetik modifikatsiya usuli, hech bo'lmaganda, nazariy jihatdan, tirik organizmlarning ma'lum xususiyatlari uchun mas'ul bo'lgan individual genlarni ajratib olish va ularni butunlay boshqa organizmlarga singdirish imkonini beradi, shu bilan birga yangi turni yaratish vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi. Shuning uchun butun dunyo bo'ylab ko'plab selektsionerlar va olimlar yangi navlarni ko'paytirishda ushbu texnologiyadan foydalanadilar. Hozirgi vaqtda pestitsidlar (gerbitsidlar), zararkunandalar va kasalliklarga chidamli tijorat ekinlari navlari yaratilgan. Shuningdek, ta'mi yaxshilangan, qurg'oqchilik va sovuqqa chidamli navlar olindi.
Polimeriya - bir xil xususiyatning rivojlanishiga bir tomonlama ta'sir ko'rsatadigan allel bo'lmagan ko'p genlarning o'zaro ta'siri; belgining namoyon bo'lish darajasi genlar soniga bog'liq. Polimerik genlar bir xil harflar bilan belgilanadi va bir xil lokusning allellari bir xil pastki chiziqqa ega.
Allelik bo'lmagan genlarning polimer o'zaro ta'siri kümülatif va kümülatif bo'lishi mumkin. Kümülatif (kumulyativ) polimerizatsiya bilan belgining namoyon bo'lish darajasi bir nechta genlarning umumiy ta'siriga bog'liq. Genlarning allellari qanchalik dominant bo'lsa, u yoki bu xususiyat shunchalik aniq bo'ladi. Digibrid kesishish paytida F2 ning fenotip bo'yicha bo'linishi 1: 4: 6: 4: 1 nisbatda sodir bo'ladi va umuman uchinchi, beshinchi (digibrid kesishish paytida), ettinchi (trigibrid kesishish paytida) va boshqalarga to'g'ri keladi. Paskal uchburchagidagi chiziqlar.
Kümülatif bo'lmagan polimerizm bilan, belgi polimer genlarining dominant allellaridan kamida bittasi mavjudligida o'zini namoyon qiladi. Dominant allellar soni belgining zo'ravonligiga ta'sir qilmaydi. Digibrid kesishishda F2 ning fenotip bo'yicha bo'linishi - 15: 1.
Polimerizmga misol qilib, odamlarda teri rangini meros qilib olish mumkin, bu (birinchi taxminda) kümülatif ta'sirga ega to'rtta genga bog'liq.
Modifikator gen
Fenotipda o'z ifodasiga ega bo'lmagan, ammo boshqa genlarning ekspressiyasiga kuchaytiruvchi yoki zaiflashtiruvchi ta'sir ko'rsatadigan gen (mos ravishda kuchaytiruvchi gen).
20. Xromosoma nazariyasi va uning yaratilish tarixi.
21.Jinsiy merosning mexanizmlari. Jinsiy xususiyatlarning rivojlanishiga ichki va tashqi muhit omillarining ta'siri.
22. Jinsga bog'liq belgilarning irsiylanishi.
Barcha biseksual organizmlar ikki xil xromosomaga ega. Birinchi tur - autosomalar (jinsiy bo'lmagan xromosomalar). Ular ayol va erkak organizmlarida bir xil. Ikkinchi tur - jinsiy xromosomalar bo'lib, unga ko'ra organizmlarda jins bo'yicha farqlar mavjud: urg'ochilarda 2 ta bir xil XX xromosoma, erkaklarda XY mavjud. Ushbu turdagi jinsiy aloqa gomogametik deb ataladi. Sutemizuvchilar, baliqlar, hasharotlar uchun odatiy. Ikkinchi turdagi jinslar geterogametik, urg'ochilar XY, erkaklar XX. Jinsiy xromosomalar hajmi jihatidan farq qiladi. Ko'pgina organizmlarda ko'p genlar X xromosomasida joylashgan va bitta genlar Y xromosomasida joylashgan. Faqat baliqlarda Y xromosomasi genlarga nisbatan boyroqdir. Agar genlar X xromosomasida lokalizatsiya qilingan bo'lsa va Y xromosomasi genetik jihatdan ichki bo'lsa, u holda bu turdagi irsiyat jinsga bog'liq meros deyiladi. Agar genlar faqat bitta xromosomada mavjud bo'lsa va ikkinchisi genetik jihatdan ichki bo'lsa, unda bunday organizmlar genizigot deyiladi.
23. Bog'langan meros va krossingover
Aksariyat organizmlar ko'p (bir necha ming) genga va cheklangan miqdordagi xromosomalarga ega bo'lganligi sababli, bir xromosomada bir nechta genlar bir vaqtning o'zida joylashgan. Xuddi shu xromosomaning bir qismi bo'lgan genlar bog'langan deb ataladi va bog'lanish guruhini hosil qiladi. Ular bir butun sifatida meros bo'lib o'tadi, chunki bu meiozdagi xromosomaning xatti-harakati bilan belgilanadi. Bunday holda, bog'langan belgilarga ko'ra bo'linish mustaqil meros qonuniga bo'ysunmaydi. Agar genlar bir-biriga yaqin joylashgan bo'lsa, ular har doim asl kombinatsiyalarda qoladilar.
Masalan, AB / ab x ab / ab -> 1 Ab / ab: 1 ab / ab.
Bu tez-tez kuzatilmaydigan to'liq ulanish deb ataladigan holat. Genlar bir-biridan ma'lum masofada joylashgan holatlar ancha keng tarqalgan. Bunday qisman bog'lanish holatida ular kesishish deb ataladigan jarayon bilan ajralib turishi mumkin. Bu genetik rekombinatsiyaning yana bir turi. Krossing-over xromosoma konjugatsiyasi vaqtida birinchi meyotik bo'linishning profilaktikasida sodir bo'ladi. Bu vaqtda gomologik xromosomalarning xromatidalari irsiy materialning parchalarini almashadi, natijada genlarning yangi birikmalari paydo bo'ladi.
Masalan, AB / ab x ab / ab → AB / ab: ab / ab: Ab / ab: aB
Rekombinant (yoki krossover) sinflar soni har doim rekombinant bo'lmagan sinflardan kamroq va har bir guruh ichidagi ikkita sinfning nisbati har doim 1: 1 ni tashkil qiladi. Rekombinantlarning nasllarning umumiy soniga nisbati sifatida hisoblangan krossover qiymati genlar orasidagi masofaning ko'rsatkichi bo'lib, xromosomalarni xaritalash uchun ishlatiladi - genlarning xromosoma xaritasida qat'iy belgilangan tartibda va belgilangan masofalarda joylashishi. Bu masofalar qo'shilish xususiyatiga ega bo'lib, u quyidagicha. Agar A-B-C tartibida joylashgan uchta gen mavjud bo'lsa, u holda AC = AB + BC. Bunday qo'shimchalar xromosomalardagi genlarning chiziqli joylashishini aniq ko'rsatadi.
Agar ko'p sonli genlar o'rtasida kesishish ko'rib chiqilsa, unda rasm ancha murakkablashadi - individual kesishish aktlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Krossing-over aktlarining bunday o'zaro ta'siri interferensiya deb ataladi.
