Статия за конкурса „био/мол/текст”: Вероятно е трудно да се измисли друг биологичен проблем, който така активно щеше да се обсъжда в медиите, вагонът на метрото и опашката за един хляб. ГМО. Тези три букви, уви, плашат и предизвикват недоверие. Бих искал още веднъж да сложа точка на всички „д“ и да разбера защо са необходими ГМО, какви са предимствата на съвременните технологии за генно инженерство и с какви трудности и предпазни мерки са свързани.
Генерален спонсор на състезанието, според нашето групово финансиране, беше предприемач Константин Синюшин, за което изпитва голямо човешко уважение!
Спонсор на наградата на публиката бе фирма Атлас.
Спонсор на публикуването на тази статия е Юрий Викторович Лошкарев.
Какво е ГМО?
И така, уебсайтът на Wikipedia дава следната дефиниция на ГМО: „ГМО (генетично модифициран организъм) е организъм, чийто генотип е изкуствено променен с помощта на методи генно инженерство. Това определение може да се приложи към растения, животни и микроорганизми. Генетичните промени обикновено се правят за научни или икономически цели. Генетичната модификация е различна целенасочена промяна в генотипаорганизъм, за разлика от случайния, характерен за естествения и изкуствения процес на мутация".
Струва си да кажем няколко думи за това как започва историята на ГМО. 1973 г. може да се счита за годината на раждането на генното инженерство. След това в лабораторията на Стенли Норман Коен се научили да „комбинират и трансплантират“ гени: в клетки E. coliзапочна да въвежда рекомбинантна кръгова ДНК ( плазмиди) . Тези експерименти показаха, че определени гени, включени в плазмид, могат лесно да бъдат доставени до друг организъм, където ще работят. Но тази технология не е била използвана веднага в медицината и селското стопанство: първото рекомбинантно лекарство се появява през 1982 г., а първата селскостопанска култура през 1992 г. Защо тази технология се третира толкова предпазливо?
Рецепти от майката природа
Както знаете, мързелът е двигателят на прогреса. Защо да измисляме колело, когато има готова естествена генна конструкция. Биотехнолозите вземат плазмид A. tumefaciens, изрязват онкогени от него и вмъкват (целевите) последователности, от които се нуждаят. Измамената бактерия съвестно интегрира модифицираната Т-ДНК в растителната клетка и изчаква тя да започне да се дели и да произвежда опини. Но вместо това растението произвежда това, от което човек се нуждае. Например, използвайки този „коварен“ подход, беше възможно да се получи устойчива на суша царевица MON87460. Генът е въведен в тази царевица cspB, отговорен за производството на протеин, който стимулира транскрипцията на гени, необходими за преодоляване на стреса (по-специално сушата), и най-важното, играе ролята на РНК шаперон, улеснявайки протеиновия синтез чрез „разплитане“ на намесата вторични структуриРНК. Потребителят трябва да е доволен, че вкусът на трансгенните царевични кочани не се различава от обикновените. Историята на жестоката измама на бактерията е изобразена на фигура 1.
Основният недостатък на така наречената агробактериална трансформация е невъзможността да се контролира къде точно в растителната ДНК ще бъде вмъкната новата конструкция. Но сега се появи нова технология, което ви позволява да контролирате този процес - CRISPR/Cas9, - и определено трябва да спрете дотук.
CRISPR/Cas9. По образ и подобие на хромозомата
Това е една от най-модерните технологии, която ви позволява да редактирате генома „онлайн“. Интересното е, че тази система сме заимствали и от бактериите. Нека кажем няколко думи за историята на откриването му.
През 1987 г. японски учени откриват региони с редовна структура- кратки еднакви последователности, редувани с уникални фрагменти, които различни бактериидори един и същи вид нямаше нищо общо. Такива региони бяха наречени CRISPR ( cлъскав rредовно азразпръснати sхорт стралиндромна rепиаци) . Оказа се, че системата CRISPR, изненадващо, играе ролята на придобит имунитет при бактериите. Ако вирус (фаг) проникне в бактерия, той изрязва фрагмент от вирусна ДНК и го вмъква в собствения си геном, а именно в локуса на CRISPR. Така се образуват дистанционер, и в същото време - още едно повторение, отделящо новия дистанционер от предишния. Използвайки спейсъра, бактерията след това изгражда РНК сонда (в научен план РНК водач), която се свързва с Cas протеина и се носи в клетката в търсене на допълващи съединения. нуклеинови киселини (протоспейсери). Ако бъдат открити такива, тоест същият фаг нахлуе отново, Cas scissor протеинът, ендонуклеаза, започва да работи, който отрязва разпознатите последователности и следователно блокира възпроизвеждането на вируса. С други думи, ако една бактерия многократно се сблъсква с вирус, чийто фрагмент е вграден в нейния геном, тя ще бъде устойчива на тази инфекция.
Системите тип II са най-простите от системите CRISPR/Cas, където Cas9 служи като ефекторен (унищожаващ целта) протеин (фиг. 2). Този механизъм е характерен например за бактериите Streptococcus pyogenes. В бактериалния имунен контрол, в допълнение към Cas ефекторите, обикновено участват "патрулните" протеини Cas1 и Cas2, които заедно разпознават нарушителя на клетъчната граница и интегрират неговия фрагмент в самото начало (по-близо до промотора) на CRISPR локуса - “ като спомен”. В системи от тип II, Cas9 очевидно също участва в процеса на придобиване на разделители, като помага на Cas1/Cas2 да избере най-подходящите фрагменти.
От горното става ясно защо CRISPR имунитет адаптивен: той се подобрява и се научава да устои на нови видове инфекции. Това се подчертава и от намаляването на ефективността на спейсерите, тъй като те се отдалечават от промотора на локуса на CRISPR: ако много поколения бактерии не са срещали определен агент за дълго време, „силата на имунитета“ към него намалява. CRISPR е интересен примереволюция според Ламарк: събитията в живота на един организъм пряко засягат неговата ДНК, променяйки я така, че организмът да стане по-адаптиран.
Нека разгледаме конкретен пример как бактериите се борят с вирусите. Например бактерия Streptococcus thermophilusсе използва за производство на млечнокисели продукти, но, за съжаление, страда от различни вирусни инфекции. Неслучайно ключови експерименти за изясняване на функцията на системите CRISPR са проведени върху този модел на организъм. Ако живата култура S. thermophilusзаразени с бактериофаги, повечето от бактериите умряха, но не много повечетооцелял. Как оцелелите се различават от оригиналната култура? Оказа се, че геномът им става с 0,01% по-дълъг поради факта, че към последователността на CRISPR са добавени 1–4 нови фрагмента (спейсъри). Когато тази култура беше повторно заразена със същите вируси, всички клонинги оцеляха. Сякаш, след като е прекарала вирусна инфекция, бактерията е станала малко по-опитна и е записала нещо важно за този вирус в „медицинското си досие“ и сега не се страхува от такава инфекция. Ако учените специално изрязаха малки фрагменти от вирусния геном и ги вмъкнаха под формата на нови разделители, тогава клетката се оказа имунизирана срещу оригиналния вирус, дори ако никога преди не го е срещала.
Каква практическа полза може да извлече човек от тази система? Как обикновено работи в еукариотните клетки? Ако просто пуснете CRISPR/Cas9 в клетка, тази система ще пререже и двете вериги на ДНК на мястото, посочено от специално проектиран РНК водач, но разрезът ще бъде поправен от обикновени клетъчни машини за ремонт - чрез нехомоложно свързване на краищата ( нехомоложно съединяване на краищата, NHEJ) или хомоложна рекомбинация - ако има матрица с хълбоци, комплементарни на ДНК участъците от двете страни на прекъсването, ще настъпи „залепване на модела“. Това означава, че в зависимост от целите на човек е възможно да се постави делеция на правилното място - да се "изключи" проблемна област от генома - или да се "замени" матрица с необходимите свойства, за да просто заменете, например, мутантна, патологична версия на ген с нормална.
MCR, плюсове и минуси
Фигура 3. История на мораториумите в биологията.През 1975 г. е въведен мораториум върху изследванията на рекомбинантна ДНК, през 1997 г. върху клонирането на хора, а през 2012 г. върху експериментите за промяна на свойствата (вирулентността) на вируса на птичия грип.
И това не е всичко. Възможно е да накарате клетката да възприеме „поправената“ хромозома като модел за възстановяване на втората хромозома. През 2015 г. учени от Калифорнийския университет, за да тестват метода, използваха самата касета CRISPR/Cas9 като „лепенка“, която след това беше експресирана от X хромозомата на мухите и модифицира хомоложната хромозома. В резултат на това вече променените хромозоми се предават на потомството и вмъкването на CRISPR/Cas9 се „самовъзпроизвежда“ от поколение на поколение, замествайки нормалните алели. Този метод се нарича „мутагенен верижна реакция» (мутагенна верижна реакция, MCR) .
През същата година Liang et al извършват работа върху триплоидни (не очевидно жизнеспособни) ембриони с бета таласемия. От 86 ембриона, редактирани с CRISPR, само 71 продължават да се развиват и само четири от тях имат правилно редактиран ген. Тази статия предизвика истински взрив от полемика по темата дали изобщо е етично да се правят подобни изследвания.
IN ПриродатаЕдуард Ланфеър, един от изследователите на ZF нуклеазите (ножични протеини, съдържащи ДНК-свързващ домейн с цинков пръст), и колегите му призоваха за мораториум върху всякакви експерименти, включващи редактиране на гени в човешки ембриони или зародишни клетки: „Струва ли си да изкушаваме съдбата, дори ако има забележим терапевтичен ефект от модификацията на зародишните клетки? Готови сме да влезем в открита дискусия по темата допълнителни изследванияв тази област". Между другото, в биологията вече е писано цялата историямораториуми върху различни изследвания (фиг. 3). Но да се върнем на CRISPR. Известно време по-късно група учени предложиха да се избягват опитите за модифициране на човешки зародишни клетки, но подкрепиха идеята за работа с човешки клетки, ако те не участват в развитието и поддържането на бременността (напр. соматични клетки) .
Сега си струва да се докоснем до перспективите за използване на тази технология. MCR може например да направи възможно създаването на комари, които не са в състояние да предават малария и треска от денга. Ще бъде възможно бързо да се отглеждат миши линии с множество мутации за лабораторни изследванияи не губете време за щателна проверка. В допълнение, има работа по тестване на CRISPR/Cas9 при мишки за лечение на мускулна дистрофия на Дюшен. Въпреки това има опасения, че ние просто не знаем за възможните странични ефекти от подобни промени в зародишните клетки и ембрионалните клетки, поради което беше предложен мораториумът.
Защо са полезни ГМО?
Нека се ограничим до някои ярки приложни примери, свързани с екологията, храненето и материалите.
"Еко прасе"
На пръв поглед може да изглежда, че между прасета, фосфор и екологични катастрофиняма нищо общо. Но това не е вярно. Има сериозен селскостопански проблем: прасетата не могат да абсорбират по-голямата част от фосфора във фуража, тъй като той е представен под формата на фитати, соли на фитиновата киселина. Неразграденият фосфор в свинския тор в крайна сметка се озовава във водни басейни, където водораслите започват бързо да се размножават - те с удоволствие ядат фитати. Поради токсичните метаболитни продукти на водораслите, рибите и другите водни организми умират. Като цяло катастрофа. Но генните инженери предложиха проекта Eco-pig. За съжаление досега си остава проект, който не е навлязъл на пазара. Но идеята е много красива. Става въпрос заза генетично модифицирани прасета, които могат да абсорбират фитати. Идеята беше да се вмъкне в генома на прасето ген, който кодира ензим, необходим за разграждането на фитатите (и той може да бъде взет от същия E. coli) . Да се надяваме, че някой ден учените ще улеснят живота на прасетата :-)
Стоманена коза, трансгенен памук, супер сладко и кошер сирене
Сега нека да разгледаме примери за полезни ГМО, които по никакъв начин не са свързани помежду си: те са просто красиви и исках да говоря за тях. През 2002 г. в Наукасе появи статия, че генетично модифицираните клетки на бозайници могат да произвеждат паяжини. Канадската компания Neхia развъжда кози с вмъкнат в генома ген на протеина на паяжината. Оказа се, че млякото на такива кози може да се използва за производството на биостомана, която е дори по-здрава от кевлара, материалът, от който се правят съвременните бронежилетки.
Но генното инженерство помага не само за създаването на нови материали, но и за успешното стареене. Още през 1997 г. Китай започна да отглежда генетично модифициран памук, оборудван с бактериален ген Bacillus thuringiensis. Протеинът Cry1Ac, кодиран от този ген, е токсичен само за гъсениците на някои пеперуди и изглежда безвреден за всички други животни, включително хората. Това доведе до намаляване на популацията на памуковия червей, опасен вредител по много култури. В резултат не само производителите на памук се възползваха, но и фермерите, отглеждащи соя, царевица, фъстъци и различни зеленчуци.
Що се отнася до сладкишите, има такова растение като Thaumatococcus daniellii, и има ген, който кодира протеина тауматин, който е хиляди пъти по-сладък от захарта! В момента се работи за създаване на микроорганизми и растения, които произвеждат този протеин. Освен сладостта си, тауматинът повишава устойчивостта на растенията към редица инфекции.
И накрая, за кошерното сирене. Известно е, че ензим, изолиран от сирище, един от отделите на храносмилателния тракт на преживните животни, преди това е бил използван за приготвяне на обикновено сирене. Но сега биотехнолозите са вмъкнали гените за сирищните ензими в генома на бактериите, което прави възможно производството на кошер сирене. Изглежда, че рядък примерсътрудничеството между науката и религията.
Предпазни мерки
От една страна, горните примери за полезността на ГМО са „песъчинка като в морски вълниколко малка е искрата вечен лед" Но от друга страна, всяка технология има своите проблеми, свързани с етиката и сигурността. Вече обсъдихме мораториум върху използването на CRISPR/Cas9 в човешки ембриони. Експерименти върху маймуни показват, че от десет ембриона, редактирани с помощта на тази система, за съжаление, не повече от половината. Що се отнася до употребата на ГМО, най-голямото безпокойство тук са реакциите към продукта, които не винаги могат да бъдат предвидени. Например през 1992 г. компанията за развъждане Pioneer разработи ГМ соя, като добави към нея гена на бразилския орех, като по този начин елиминира естествения дефицит на аминокиселината метионин в соята. Такива зърна са предназначени предимно за онези хора, за които соята е основен хранителен продукт. Но скоро се оказа, че бразилските орехи причиняват алергии при малък процент от хората. Съответно такава ГМ соя също може да причини алергии.
Горните факти не омаловажават предимствата на генетичните технологии, но показват, че всеки метод изисква компетентно и внимателно използване. Затова бих искал да завърша статията с думите молекулярен генетикДжордж Чърч от Харвардското медицинско училище в Бостън, който вярва в това де фактоТрябва да се наложи мораториум върху всички технологии, докато не се докаже тяхната безопасност: „Предизвикателството е да докажем, че ползите от технологията надвишават рисковете.“ .
Литература
- Молекулярно клониране или как да вкараме чужд генетичен материал в клетка;
- Казанцева А. Някой греши в Интернет! М.: КОРПУС, 2016. - 376 с. ;. Наука. 347 , 1301–1301;
- Лечение на мускулна дистрофия на Дюшен: групово състезание, единство на методите;
- Панчин А. Сума на биотехнологията. М.: КОРПУС, 2016. - 432 с.;
- елементи:„Трансгенният памук помогна на китайските фермери да победят опасен вредител“;
- Мат Р. Геном. Автобиография на един вид в 23 глави. М.: EKSMO, 2015. - 432 с.
Дефиниция на ГМО
Цели на създаването на ГМО
Методи за създаване на ГМО
Приложение на ГМО
ГМО – аргументи за и против
Предимствата на генетично модифицираните организми
Опасностите от генетично модифицираните организми
Лабораторни изследвания на ГМО
Последици от консумацията на ГМ храни за човешкото здраве
Проучвания за безопасност на ГМО
Как се регулира производството и продажбата на ГМО в света?
Списък на международни производители, за които е установено, че използват ГМО
Генно модифицирани хранителни добавкии вкусове
Заключение
Списък на използваната литература
Дефиниция на ГМО
Генетично модифицирани организми- това са организми, в които генетичният материал (ДНК) е променен по невъзможен в природата начин. ГМО могат да съдържат ДНК фрагменти от всякакви други живи организми.
Целта на получаването на генетично модифицирани организми- подобрение полезни характеристикиоригиналния донорен организъм (устойчивост на вредители, устойчивост на замръзване, производителност, калорично съдържание и други), за да се намалят разходите за продукти. В резултат на това сега има картофи, които съдържат гените на земна бактерия, която убива колорадския бръмбар, устойчива на суша пшеница, която е имплантирала ген на скорпион, домати с гени на камбала, соя и ягоди с бактериални гени.
Тези растителни видове могат да бъдат наречени трансгенни (генетично модифицирани), при което успешно функционира ген (или гени), трансплантиран от други растителни или животински видове. Това се прави така, че растението-реципиент да получи нови свойства, удобни за хората, повишена устойчивост на вируси, хербициди, вредители и болести по растенията. Хранителните продукти, получени от такива генетично модифицирани култури, могат да имат по-добър вкус, да изглеждат по-добре и да издържат по-дълго.
Също така, такива растения често произвеждат по-богата и по-стабилна реколта от техните естествени колеги.
Генетично модифициран продукт- това е, когато ген от един организъм, изолиран в лабораторията, се трансплантира в клетка на друг. Ето примери от американската практика: за да направят доматите и ягодите по-устойчиви на замръзване, те са „имплантирани“ с гени от северни риби; За да се предотврати изяждането на царевицата от вредители, тя може да бъде „инжектирана“ с много активен ген, получен от змийска отрова.
Между другото, не бъркайте термините " модифициран" и "генетично модифициран" Например модифицираното нишесте, което влиза в състава на повечето кисели млека, кетчупи и майонези, няма нищо общо с ГМО продуктите. Модифицираните нишестета са нишестета, които хората са подобрили за своите нужди. Това може да стане или физически (излагане на температура, налягане, влажност, радиация) или химически. Във втория случай се използват химически реактиви, които са одобрени от Министерството на здравеопазването на Руската федерация като хранителни добавки.
Цели на създаването на ГМО
Развитието на ГМО се счита от някои учени за естествено развитиеработи по селекция на животни и растения. Други, напротив, смятат генното инженерство за пълно отклонение от класическата селекция, тъй като ГМО не е продукт на изкуствена селекция, тоест постепенното развитие на нов сорт (порода) организми чрез естествено възпроизвеждане, а всъщност е изкуствено синтезиран в лабораторията нов облик.
В много случаи използването на трансгенни растения значително увеличава добивите. Има мнение, че при сегашния размер на населението на планетата само ГМО могат да спасят света от заплахата от глад, тъй като с помощта генетична модификацияМожете да увеличите добива и качеството на храната.
Противниците на това мнение смятат, че когато съвременно нивовече съществуваща селскостопанска техника и механизация на селскостопанското производство, получени класически начин, сортовете растения и породите животни са в състояние напълно да осигурят населението на планетата с висококачествена храна (проблемът с възможния световен глад е причинен изключително от социално-политически причини и следователно може да бъде решен не от генетиката, а политически елитидържави
Видове ГМО
Произходът на растителното генно инженерство се крие в откритието от 1977 г., че почвеният микроорганизъм Agrobacterium tumefaciens може да се използва като инструмент за въвеждане на потенциално полезни чужди гени в други растения.
Първите полеви опити на генетично модифицирани културни растения, които доведоха до домати, устойчиви на вирусни заболявания, бяха извършени през 1987 г.
През 1992 г. Китай започва да отглежда тютюн, който „не се страхува“ от вредни насекоми. През 1993 г. генетично модифицираните продукти бяха разрешени по рафтовете на магазините по целия свят. Но масовото производство на модифицирани продукти започва през 1994 г., когато в САЩ се появяват домати, които не се развалят по време на транспортиране.
Днес ГМО продуктите заемат повече от 80 милиона хектара земеделска земя и се отглеждат в повече от 20 страни по света.
ГМО обединяват три групи организми:
генно модифицирани микроорганизми (GMM);
генетично модифицирани животни (GMFA);
Генетично модифицираните растения (GMP) са най-често срещаната група.
Днес в света има няколко десетки линии ГМ култури: соя, картофи, царевица, захарно цвекло, ориз, домати, рапица, пшеница, пъпеш, цикория, папая, тиквички, памук, лен и люцерна. Масово се отглежда ГМ соя, която в САЩ вече измести конвенционалната соя, царевица, рапица и памук. Реколтите от трансгенни растения непрекъснато се увеличават. През 1996 г. 1,7 милиона хектара в света са били заети с култури от трансгенни растителни сортове, през 2002 г. тази цифра достига 52,6 милиона хектара (от които 35,7 милиона хектара са в САЩ), през 2005 г. ГМО - вече има 91,2 милиона хектара култури , през 2006 г. - 102 милиона хектара.
През 2006 г. ГМ култури се отглеждат в 22 страни, включително Аржентина, Австралия, Канада, Китай, Германия, Колумбия, Индия, Индонезия, Мексико, Южна Африка, Испания, САЩ. Основните световни производители на продукти, съдържащи ГМО, са САЩ (68%), Аржентина (11,8%), Канада (6%), Китай (3%). Повече от 30% от соята в света, повече от 16% от памука, 11% от рапицата (маслодайно растение) и 7% от царевицата се произвеждат с помощта на генно инженерство.
На територията на Руската федерация няма нито един хектар, който да е засят с трансгени.
Методи за създаване на ГМО
Основните етапи на създаване на ГМО:
1. Получаване на изолиран ген.
2. Въвеждане на гена във вектор за трансфер в тялото.
3. Трансфер на вектора с гена в модифицирания организъм.
4. Трансформация на клетките на тялото.
5. Селекция на генетично модифицирани организми и елиминиране на тези, които не са били успешно модифицирани.
Процесът на генен синтез вече е много добре развит и дори до голяма степен автоматизиран. Има специални устройства, оборудвани с компютри, в паметта на които се съхраняват програми за синтез на различни нуклеотидни последователности. Този апарат синтезира ДНК сегменти с дължина до 100-120 азотни бази (олигонуклеотиди).
За вмъкване на гена във вектора се използват ензими - рестрикционни ензими и лигази. Използвайки рестрикционни ензими, генът и векторът могат да бъдат нарязани на парчета. С помощта на лигази такива парчета могат да бъдат „слепени заедно“, комбинирани в различна комбинация, конструирайки нов ген или го затваряйки във вектор.
Техниката за въвеждане на гени в бактерии е разработена, след като Фредерик Грифит открива феномена на бактериалната трансформация. Това явление се основава на примитивен полов процес, който при бактериите е придружен от обмен на малки фрагменти от нехромозомна ДНК, плазмиди. Плазмидните технологии са в основата на въвеждането на изкуствени гени в бактериалните клетки. За въвеждане на готов ген в наследствения апарат на растителни и животински клетки се използва процесът на трансфекция.
Ако едноклетъчните организми или многоклетъчните клетъчни култури са обект на модификация, тогава на този етап започва клонирането, т.е. подборът на онези организми и техните потомци (клонинги), които са претърпели модификация. Когато задачата е да се получат многоклетъчни организми, клетки с променен генотип се използват за вегетативно размножаване на растения или се въвеждат в бластоцистите на сурогатна майка, когато става дума за животни. В резултат на това малките се раждат с променен или непроменен генотип, сред които само тези, които показват очакваните промени, се избират и кръстосват помежду си.
Приложение на ГМО
Използване на ГМО за научни цели.
В момента генетично модифицираните организми се използват широко във фундаментални и приложни области научни изследвания. С помощта на ГМО се изучават закономерностите на развитие на някои заболявания (болест на Алцхаймер, рак), процесите на стареене и регенерация, функционирането на нервна система, редица други са в процес на решаване текущи проблемибиология и медицина.
Използване на ГМО за медицински цели.
Генетично модифицираните организми се използват в приложната медицина от 1982 г. Тази година човешкият инсулин, произведен с помощта на генетично модифицирани бактерии, беше регистриран като лекарство.
Работи се за създаване на генетично модифицирани растения, които произвеждат компоненти на ваксини и лекарства срещу опасни инфекции (чума, ХИВ). Проинсулин, получен от генетично модифициран шафран, е в клинични изпитвания. Лекарство срещу тромбоза на основата на протеин от млякото на трансгенни кози е успешно тествано и одобрено за употреба.
Бързо се развива нов клон на медицината – генната терапия. Тя се основава на принципите на създаване на ГМО, но обект на модификация е геномът на човешките соматични клетки. В момента генната терапия е един от основните методи за лечение на определени заболявания. Така още през 1999 г. всяко четвърто дете, страдащо от SCID (тежка комбинирана имунна недостатъчност), е било лекувано с генна терапия. Освен за лечение, генната терапия се предлага да се използва и за забавяне на процеса на стареене.
Какво е ГМО? Уместност на проблема Видове ГМО Класификация на ГМО История на появата Получаване на ГМО Цели на създаване на ГМО Използване Въздействие върху хората Каква може да е опасността? Каква може да е опасността? Мнения 1) От социална гледна точка От социална гледна точка 2) От научна точкаот научна гледна точка Опит Методи на изследване Заключения Литература
Поради факта, че броят на жителите на Земята се е увеличил над миналия векот 1,5 на 5,5 милиарда души, а до 2020 г. се очаква да нарасне до 8 милиарда, възникна огромен проблем – недостатъчната храна, както и мн. лекарстватолкова скъпо, че по-голямата част от населението на света разчита на традиционни методи за лечение, използвайки всякакви растения.
1. Генетично модифицирани растения (GMP); 2. Генетично модифицирани животни (ГМ); 3. Генетично модифицирани микроорганизми (ГММ) Към момента вече са създадени: модифицирани крави, способни да произвеждат човешко мляко; модифицирана сьомга, способна да расте по-бързо и да е по-голяма от естествените си роднини; Това е най-голямата група по отношение на нейното разнообразие и използване. Това е малка група, главно представители на тази група са създадени в интерес на медицината.
Първите трансгенни организми се появяват в края на 80-те години. През 1983 г. учените, изучавайки почвена бактерия, която образува израстъци по стволовете на дървета и храсти, откриха, че тя пренася фрагмент от собствената си ДНК (вектор) в ядрото на растителната клетка, където се интегрира в хромозомата и се разпознава като свое. ГМО са разработени от американския химически концерн Монсанто.
1. Получаване на изолиран ген. 2. Въвеждане на гена във вектор за трансфер в тялото. 3. Трансфер на вектора с гена в модифицирания организъм. 4. Трансформация на клетките на тялото. 5. Селекция на генетично модифицирани организми и елиминиране на тези, които не са били успешно модифицирани.
Някои учени смятат ГМО за естествено развитие в селекцията на животни и растения, други смятат генното инженерство за пълно отклонение от класическата селекция, тъй като ГМО не са продукт на изкуствена селекция, а всъщност нов вид, изкуствено синтезиран в лаборатория. В много случаи използването на трансгенни растения значително увеличава добивите. С генетична модификация може да се подобри и качеството на храната. Противниците смятат, че съвременното селскостопанско производство е в състояние да осигури на населението висококачествена храна при съществуващото ниво на селекция.
От една страна, някои експерти смятат, че симулираните гени са способни да причинят генетични мутации в човешките клетки. Следователно ГМО могат да извършват отрицателно влияниевърху човешкото тяло. Милиони хора по света ядат храни, които съдържат ГМО всеки ден. В същото време въпросът за въздействието на ГМО върху човешкото здраве все още остава без отговор. Дискусиите по тази тема се водят в света повече от 10 години. Генетиците не могат да стигнат до категорично заключение. От друга страна, група учени доказват, че с помощта на ГМО човечеството ще може изкуствено да отглежда човешки вътрешни органи. Несъмнено това ще бъде голямо постижение за човечеството в областта на трансплантациите. вътрешни органиТова обаче все още са само спекулации, които нямат доказателства.
Медицински риск Повишена опасност от алерген Възможна токсичност и опасност за здравето Антибиотична резистентност Нова и опасни вирусиСоциален риск Заплаха за оцеляването на дребните фермери Лишаване от свобода на избор при закупуване на продукти Екологичен риск Поява на супер вредители Нарушаване на естествения баланс Трансгени излизат извън контрол
Едно от мненията е, че само ГМО могат да спасят света от заплахата от глад, тъй като с помощта на генетична модификация е възможно да се повиши добивът и качеството на храната. Без генно инженерство човечеството може да се окаже в задънена улица. Потенциалната вреда от ГМО е очевидно подценена. В процеса на въвеждане в тялото гените са способни както да мутират, така и да причиняват отрицателно въздействиевърху генома на човешкото тяло. В резултат на това могат да се образуват неизвестни токсични протеини, причиняващи токсикоза и алергии. за против
В хода на извършената работа беше установено какво представляват ГМО, как и защо се получават, какви са положителните и отрицателните страни на тяхното използване. Въз основа на информацията, която проучих, все още съм склонен да вярвам, че на сегашния етап от развитието на генното инженерство ГМО представляват опасност, защото не се знае как ще се държи ген, вграден в друга ДНК. от социологическо проучванеУстановено е също, че въпреки че само 28% от анкетираните имат представа за ГМО, въпреки това 76% от всички анкетирани смятат, че ГМО не са безопасни за употреба. 22 html Ermishin A.P. „ГМО. Митове и реалност" (И. Ермакова "Какво ядем? Въздействие върху хората на ГМО и методи за защита" (html) Chemeris A.V. et al. "Нова стара ДНК", - Уфа: Уфимски институт по биохимия и генетиканаучен център
Бързо нарастващото население на нашата планета накара учените и производителите не само да интензифицират отглеждането на култури и добитък, но и да започнат да търсят принципно нови подходи към развитието на суровинната база от началото на века. Най-доброто откритие при решаването на този проблем беше широкото използване на генното инженерство, което осигури създаването на генетично модифицирани хранителни източници (GMI). Днес има много известни сортове растения, които са били подложени нагенетична модификация
за повишаване на устойчивостта към хербициди и насекоми, увеличаване на маслеността, съдържанието на захар, съдържание на желязо и калций, увеличаване на летливостта и намаляване на степента на зреене.
ГМО са трансгенни организми, чийто наследствен материал е модифициран чрез генно инженерство, за да им се придадат желаните свойства. Въпреки огромния потенциал на генното инженерство и неговите вече реални постижения, използването на генетично модифицирани хранителни продукти не се възприема еднозначно в света. Статии и доклади за мутантни продукти редовно се появяват в медиите, но потребителят не го разбира правилнопълно представяне
Но привържениците на биоинженерството предпочитат да цитират благородни стимули за своите дейности. Днес ГМО са най-евтиният и икономически безопасен (както те смятат) метод за производство. хранителни продукти. Новите технологии ще помогнат за решаването на проблема с недостига на храна, в противен случай населението на света няма да оцелее. Днес вече сме 6 милиарда, а през 2020г. според прогнозите на СЗО в света ще има 800 милиона гладни и 20 000 души умират от глад всеки ден. През последните 20 години сме загубили повече от 15% от почвения слой и по-голямата част от обработваемата почва вече е включена в селскостопанско производство. В същото време човечеството има недостиг на протеини, неговият глобален дефицит е 35−40 милиона тона/година и се увеличава ежегодно с 2−3%.
Едно от създадените решения глобален проблем– генно инженерство, чиито успехи откриват принципно нови възможности за повишаване на производствената производителност и намаляване на икономическите загуби.
От друга страна, много хора са против ГМО. екологични организации, сдружение “Лекари и учени срещу GMP”, поредица религиозни организации, производители на селскостопански торове и продукти за борба с вредителите.
Биотехнологията е сравнително млада област на приложната биология, която изучава възможностите за приложение и разработва конкретни препоръки за използването на биологични обекти, средства и процеси в практически дейности, т.е. разработване на методи и схеми за получаване на практически ценни вещества на базата на култивиране на цели едноклетъчни организмии свободно живеещи клетки, многоклетъчни организми (растения и животни).
Исторически биотехнологията възниква на базата на традиционно биомедицинско производство (
Всъщност използването на мутации, т.е. хората са започнали да се занимават със селекция много преди Дарвин и Мендел. През втората половина на 20-ти век материалът за селекция започва да се подготвя изкуствено, генерирайки специално мутации, излагайки ги на радиация или колхицин и избирайки произволно появяващи се положителни черти.
През 60−70-те години на 20 век са разработени основните методи на генното инженерство - индустрии молекулярна биология, чиято основна задача е изграждането in vitro (извън жив организъм) на нови функционално активни генетични структури(рекомбинантна ДНК) и създаването на организми с нови свойства.
Генното инженерство освен това теоретични проблеми– изследване на структурната и функционална организация на генома различни организми– решава много практически проблеми. Така са получени щамове бактериални дрожди и култури от животински клетки, които произвеждат биологично активни човешки протеини. И трансгенни животни и растения, съдържащи и произвеждащи чужди генетична информация.
През 1983г Учените, изучавайки почвена бактерия, която образува израстъци по стволовете на дървета и храсти, откриха, че тя прехвърля фрагмент от собствената си ДНК в ядрото на растителна клетка, където се интегрира в хромозомата и се разпознава като своя. От момента на това откритие започва историята на растителното генно инженерство. Първият резултат от изкуствена манипулация на гените беше тютюнът, неуязвим за вредители, след това генетично модифициран домат (през 1994 г. от Монсанто), след това царевица, соя, рапица, краставици, картофи, цвекло, ябълки и много други.
Сега, за да изолирате и сглобите гени в една конструкция, прехвърлете ги в желания организъм - корен
Като цяло проблемът с трансгенните продукти в целия свят остава много остър и дискусиите около ГМО няма да стихнат дълго време, т.к. предимствата от тяхното използване са очевидни, но дългосрочните последици от тяхното действие, както върху околната среда, така и върху човешкото здраве, са по-малко ясни.
Кемеровска държавна медицинска академия
Отделение по обща хигиена
Резюме по темата:
"Генетично модифицирани организми (ГМО)"
Завършено:
Лещева Е.С., 403 гр.,
Кострова А.В., 403 гр.
Кемерово, 2012 г
Въведение
Какво е ГМО (история, цели и методи на създаване)
Видове ГМО и тяхното използване
Руската политика по отношение на ГМО
Плюсове на ГМО
Опасност от ГМО
Последици от използването на ГМО
Заключение
Референции
Въведение
Броят на жителите на Земята непрекъснато нараства, поради което възниква огромен проблем с увеличаването на производството на храни, подобряването на лекарствата и медицината като цяло. И в това отношение светът преживява социална стагнация, която става все по-належаща. Има мнение, че при сегашния размер на населението на планетата само ГМО могат да спасят света от заплахата от глад, тъй като с помощта на генетична модификация е възможно да се увеличи добивът и качеството на храната.
Създаването на генетично модифицирани продукти сега е най-важната и най-противоречива задача.
Какво е ГМО?
Генетично модифицираният организъм (ГМО) е организъм, чийто генотип е целенасочено изкуствено променен с помощта на методи на генно инженерство. Това определение може да се приложи към растения, животни и микроорганизми. Генетичните промени обикновено се правят за научни или икономически цели.
История на създаването на ГМО
Първите трансгенни продукти са разработени в Съединените щати от бившата военна химическа компания Monsanto през 80-те години.
Компания Монсанто (Монсанто)- транснационална компания, световен лидер в растителната биотехнология. Основните продукти са генетично модифицирани семена от царевица, соя, памук, както и най-разпространеният хербицид в света Раундъп. Основана от Джон Франсис Куини през 1901 г. като чисто химическа компания, Monsanto оттогава се е превърнала в концерн, специализиран във високите технологии в областта на селско стопанство. Ключов момент в тази трансформация настъпи през 1996 г., когато Монсанто едновременно пусна първите генетично модифицирани култури: трансгенна соя с новата характеристика Roundup Ready и устойчив на насекоми памук Ballgard. Огромният успех на тези и последващи подобни продукти на селскостопанския пазар в САЩ насърчи компанията да измести фокуса си от традиционната химия и фармакохимия към производството на нови сортове семена. През март 2005 г. Monsanto придоби най-голямата компания за семена Seminis, специализирана в производството на семена за зеленчуци и плодове.
Най-много от тези площи се засяват в САЩ, Канада, Бразилия, Аржентина и Китай. Освен това 96% от всички ГМО култури принадлежат на Съединените щати. Общо повече от 140 линии генетично модифицирани растения са одобрени за производство в света.
Цели на създаването на ГМО
Организацията на ООН за прехрана и земеделие счита използването на методи на генно инженерство за създаване на трансгенни разновидности на растения или други организми като неразделна част от селскостопанската биотехнология. Директният трансфер на гени, отговорни за полезните черти, е естествено развитие на работата по селекцията на животни и растения, което разшири способността на селекционерите да контролират процеса на създаване на нови сортове и да разширят възможностите си, по-специално трансфера на полезни черти между видове, които не се кръстосват.
Методи за създаване на ГМО
Основните етапи на създаване на ГМО:
1. Получаване на изолиран ген.
2. Въвеждане на гена във вектор за трансфер в тялото.
3. Трансфер на вектора с гена в модифицирания организъм.
4. Трансформация на клетките на тялото.
5. Селекция на генетично модифицирани организми и елиминиране на тези, които не са били успешно модифицирани.
Процесът на генен синтез вече е много добре развит и дори до голяма степен автоматизиран. Има специални устройства, оборудвани с компютри, в паметта на които се съхраняват програми за синтез на различни нуклеотидни последователности.
За вмъкване на гена във вектора се използват ензими - рестрикционни ензими и лигази. Използвайки рестрикционни ензими, генът и векторът могат да бъдат нарязани на парчета. С помощта на лигази такива парчета могат да бъдат „слепени заедно“, комбинирани в различна комбинация, конструирайки нов ген или го затваряйки във вектор.
Ако едноклетъчните организми или многоклетъчните клетъчни култури са обект на модификация, тогава на този етап започва клонирането, т.е. подборът на онези организми и техните потомци (клонинги), които са претърпели модификация. Когато задачата е да се получат многоклетъчни организми, клетки с променен генотип се използват за вегетативно размножаване на растения или се въвеждат в бластоцистите на сурогатна майка, когато става дума за животни. В резултат на това малките се раждат с променен или непроменен генотип, сред които само тези, които показват очакваните промени, се избират и кръстосват помежду си.