Розділ «2.3. Прикладна генетика»

У другій половині XX ст. на стику генетики та молекулярної біології сформувалася нова потужна галузь науки — біотехнологія — наука про використання організмів, клітинних культур та біологічних процесів у промисловому виробництві. До біотехнологій належать генна інженерія та клонування сільськогосподарських рослин і тварин.

Щорічно у СІЛА саме на біотехнологію витрачають майже половину коштів, виділених для академічних наукових досліджень. її досягнення використовують у промисловості, медицині, сільському господарстві та багатьох інших сферах діяльності, однак невиважене застосування біотехнології може завдати значної шкоди як природі, так і людству.

Усі аспекти практичного використання генетики охоплює прикладна генетика.

Прикладна генетика — наука, що вивчає спадковість і мінливість різних форм живих організмів з метою використання одержаних даних у селекції рослин, тварин і мікроорганізмів, а також для розроблення методів лікування спадкових хвороб людини і тварин.

Досягнення прикладної генетики втілюються у впливах на живі організми — тварини і рослини — з метою отримання продукції вищої якості і у більших кількостях.

Генна інженерія

Трансгенні організми

У сучасному світі існування трансгенних рослин і тварин стало звичним явищем, а деякі з них набули промислового значення.

Трансгенні рослини.

Найефективніший метод перенесення генів у рослини — використання плазміди одного з видів ґрунтової бактерії як вектора. За допомогою вектора потрібний ген вбудовують у геном клітин рослини, яку треба змінити. Для цього клітини рослини розмножують у пробірці у поживному розчині. Клітини рослин із вбудованою в їх геном зміненою плазмідою називають трансформованими. Під впливом певних гормонів можна із трансформованої клітини виростити цілу рослину.

Цю технологію використовують для виведення поліпшених сортів томатів, картоплі, кукурудзи, рису, цукрового буряка та інших рослин. Такі сорти продуктивніші, дають продукцію з підвищеним вмістом певних речовин (білків, жирів, вуглеводів тощо), а головне, є стійкими проти збудників хвороб і комах-шкідників. Ця особливість сприяє зменшенню забруднення біосфери отрутохімікатами, які широко застосовують у сучасному рослинництві.

Трансгенні тварини.

Один із перших успішних експериментів зі створення трансгенних тварин було здійснено на мишах. У геном миші вбудували ген, що кодує гормон росту щура. Такі трансгенні миші росли в 2— З рази швидше, ніж їхні родичі, що не мали чужого гена, і досягали приблизно удвічі більших розмірів (рис. 2.19). Для створення трансгенних тварин використовують різні методи введення ДНК: за допомогою вірусів; мікроін'єкції в яйцеклітини, стовбурні клітини; фагоцитоз та ін.

Усе популярнішим стає процес, контрольованіший порівняно з іншими. Кілька клітин раннього зародка розмножують у живильному середовищі. ДНК вводять у ці клітини різними способами, у т. ч. за допомогою мікроін'єкції. Перевага методу полягає в тому, що трансформовані клітини можна визначити до того, як вони будуть уведені в материнські організми як яйцеклітини. У такий спосіб забезпечують народження трансгенного організму.

Рис. 2.19. Трансгенна миша (зліва) поряд із звичайною

Один із найперспективніших напрямів генної інженерії — продукування рідкісних і дорогих білків, уживаних у медицині, з молока трансгенних корів або овець, наприклад одержання з молока трансгенних овець білка, який ефективно лікує спадкову емфізему легенів людини, спричинену мутацією гена. Трансгенних тварин отримали шляхом введення в їх геном нормального алеля цього гена людини.

Убудовування людського гена у геном вівці було використано і при одержанні ферменту згортання крові, відсутність якого спричинює один із видів гемофілії. Генетики працюють над отриманням таким самим шляхом фібриногену — основного білка системи згортання крові. Його планують використовувати як клей для з'єднання тканин після хірургічних операцій.

Клонування тварин

Етичні та соціальні проблеми генної інженерії