Галузі застосування генної інженерії

Зміст

Введення

1. Генно-модифіковані продукти

2. Дослідження генома людини і клонування

3. Інші застосування генної інженерії

Висновок

Використані джерела

Додаток

Введення

Сьогодні наука являє собою величезну систему уявлень про навколишній світ. Кожного разу вчені з усього світу дивують і шокують суспільство своїми відкриттями в абсолютно різних галузях. Невідомість і бажання дізнатися, як можна більше про навколишній світ підштовхують нас до різного роду спостереженнями і спонукають тим самим до розвитку науки.

Ще зовсім недавно, здавалося б, світ був вражений такими досягненнями, як відкриття електрики чи винахід двигуна, а зараз вже практично для кожної людини стає нормою спілкуватися за допомогою стільникового телефону, працювати на комп'ютері та використовувати інші сучасні пристосування.

Протягом останніх років вдалося вивчити останки древньої людини, і це побічно стало підтверджувати теорію про появу людини в Африці та його подальшому розселенні по інших континентах. Крім того, вчені отримали унікальні дані про процеси, що відбувалися при формуванні Сонячної системи; відбулися нові відкриття у квантовій механіці, які порушили кордон між квантової і класичної фізикою.

Очікувалося, що вже до 2005 року будуть встановлені зміни хімічного балансу океанічних вод під впливом глобального забруднення. Підвищується кислотність впливає на корали, молюски, планктон, що буде мати катастрофічні наслідки для постачання морських тварин їжею. Професор Річард Салліван, директор клінічних програм британського інституту раку, заявив, що буде відкрита Інтерференція РНК, що зустрічається в природі захисна система, яку приводить в дію введення в клітину подвійної спіралі РНК, типовою для багатьох вірусів. Інтерференція блокує певні гени і не дає їм працювати. Інтерференцію РНК підносять як найбільше медичне досягнення, оскільки це дає надію на лікування від ВІЛ-інфекції, "чуми ХХ століття", а також раку. Сталося і створення бульбашкових біореакторів, які представляють собою штучні клітини з жировими оболонками. У них додаються гени, які, як і в нормальних клітинах, починають виробляти білки. Цей винахід зробив Альберт Лічлейбер з Університету Рокфеллера. Воно може покласти початок нової області, синтетичної біології, де з нуля створюються цілі організми.

Головним науковим досягненням минає визнано рішення російським вченим Григорієм Перельманом гіпотези французького математика Жуля Анрі Пуанкаре. У виданні наводиться думка провідних європейських учених, згідно з яким Перельману не тільки вдалося зробити те, чого не могли добитися більше 100 років кращі уми планети, а й, вирішивши завдання Пуанкаре, російський математик одночасно заклав основи нового напряму геометрії.

На другому місці в рейтингу наукових відкриттів - розшифровка коду ДНК неандертальця. У результаті були отримані наукові підтвердження гіпотези, згідно з якою неандертальці були тупиковою гілкою біологічного розвитку людини.

Третю позицію зайняли новітні лазерні вимірювання, завдяки яким вдалося встановити швидкість танення льодів у Гренландії та Антарктиці. Тим самим внесено значний внесок в розуміння процесу динаміки зміни клімату Землі.

На четвертому місці за науковому значенню - сенсаційна знахідка останків риби, яка мала ноги. Вчені вважають, що вона є тим відсутньою ланкою еволюції, яку протягом останніх 150 років посилено шукають біологи. Виявлена ​​риба-амфібія існувала на землі 375 мільйонів років тому і мала здатність плавати у воді і пересуватися по суші.

Першу п'ятірку завершує створений фізиками плащ-невидимка. Він створений з матеріалів, здатних змінювати напрямок руху електромагнітних хвиль. Предмет, поміщений в зону дії пристрою, стає практично невидимим.

У десятку найбільш значних відкриттів року також входять: нові ліки, відновлює зір; відкриття нових видів тварин; проникнення вчених у внутрішній механізм роботи клітини; виявлення в головному мозку молекул пам'яті. Десятку замикає відкриття того факту, що в біологічному організмі молекули РНК контролюють гени.

Особливе місце в сучасній науці займає розвиток генетики. І головним поштовхом до цього розвитку стала розшифровка геному людини.

Тему для свого реферату я вибрала аж ніяк не випадково. З розвитком генної інженерії з'являється все більше питань, пов'язаних з можливою небезпекою генно-модифікованих продуктів або організмів. Я зацікавилася питанням, чи правомірно впровадження в повсякденне життя результатів дослідження в цій області. На початку роботи я поставила перед собою певні завдання:

- Дізнатися, що являє собою генно-модифіковані речовини;

- Які вигоди виявляються при їх використанні;

- Чого варто побоюватися при зіткненні з ними;

- Яка думка громадськості на цей рахунок;

- Чи потрібно далі розвивати цю галузь науки.

У ході своїх досліджень я спробую відповісти на ці питання.

1. Генно-модифіковані продукти

Завдяки розвитку генної інженерії, що вивчає можливості зміни генотипу організмів, люди стали здатні виробляти нові продукти, отримані в ході використання особливих технологій, наділені властивостями, що відповідають потребам сучасності.

На сьогоднішній день існує декілька сотень генетично змінених продуктів. Вже протягом кількох років їх вживають мільйони людей в більшості країн світу. Появою на світових ринках генетично модифікованих продуктів ми зобов'язані американської компанії Monsanto. В кінці 80-х вона стала проводити трансгенні продукти і продавати їх спочатку в Сполучених Штатах, а потім і в інших країнах.

За офіційною версією МОЗ, сільгосппродукти з ГМ - компонентами з'явилися в Росії п'ять років тому. Закон про генну інженерію прийнятий в 1996 році. Згідно з ним, перш ніж пустити трансгенні продукти в продаж, імпортери повинні отримати сертифікат НДІ харчування РАМН. Після цього їм видають дозвіл департаменту державного санітарно-епідеміологічного нагляду МОЗ РФ на торгівлю ГМ - продукцією.

Є дані, що подібними технологіями користуються для одержання продуктів, що реалізуються через мережу McDonalds. Багато великі концерни, типу Unilever, Nestle, Danon та інші використовують для виробництва своїх товарів генно-інженерні продукти і експортують їх в багато країн світу. Але в деяких державах такі продукти обов'язково повинні містити на упаковці напис "Зроблено з генетично модифікованого продукту".

Найчастіше культурні рослини наділяють стійкістю до гербіцидів, комах або вірусів. Стійкість до гербіцидів дозволяє «обраного» рослині бути несприйнятливою до смертельним для інших дозам хімікатів. У результаті поле очищається від всіх зайвих рослин, тобто бур'янів, а культури, стійкі чи толерантні (толерантні) до гербіцидів, виживають. Найчастіше компанія, що продає насіння подібних рослин, пропонує в наборі і відповідні гербіциди.

Стійка до комах флора стає воістину безстрашної: наприклад, непереможний колорадський жук, з'їдаючи листочок картоплі, гине. Майже всі такі рослини містять вбудований ген природного токсину - земляної бактерії Bacillus thuringiensis. Стійкість до вірусу рослина набуває завдяки вбудованому гену, взятому з цього ж самого вірусу.

А отримують їх так. Створеного природою овочу, фрукту або злаків "прищеплюють" ген іншої рослини, тварини або бактерії. У процесі розвитку рослини чужорідний ген змінює структуру і наділяє новими властивостями. Трансгенними можуть називатися ті види рослин, в яких успішно функціонує ген (або гени), пересаджений з інших видів рослин або тварин. Робиться це для того, щоб рослина-реципієнт отримало нові, зручні для людини властивості.

Основна маса трансгенів культивується в США, в Канаді, Аргентині, Китаї, менше - в інших країнах.

Велика кількість країн сильно стурбовані проблемою споживання генно-модифікованих продуктів. У деяких з них введений мораторій на ввезення таких продуктів під натиском громадськості і організацій споживачів, які хочуть знати, що вони їдять. В інших прийнято жорстку вимогу маркувати генетично змінений продовольство.

Австрія і Люксембург заборонили виробництво генних мутантів, а грецькі фермери під чорними прапорами і з плакатами в руках увірвалися на поля в Беотії, в Центральній Греції, і знищили плантації, на яких британська фірма "Зенека" експериментувала з помідорами. 1300 англійських шкіл виключили зі своїх меню їжу, що містить трансгенні рослини, а Франція дуже неохоче і повільно дає схвалення на продаж будь-яких нових продуктів з чужими генами. У ЄС дозволені тільки три види генетично змінених рослин, а якщо точніше - три сорти кукурудзи.

Соя - поки єдина трансгенна культура, дозволена до застосування в Росії. На підході - трансгенна картопля, кукурудза і цукровий буряк.

Підраховано, що в 1996 році в світі посівами генетично змінених рослин було зайнято близько 1.8 мільйонів гектарів, а вже через 3 роки це число досягло 40 мільйонів. Крім того, в це число не входить продуктивність Китаю, де приблизно мільйон фермерів вирощують трансгенну бавовну приблизно на 35 мільйонах гектарів.

Першим штучно змінено продуктом став помідор. Його новою властивістю стала здатність місяцями лежати в недоспелий вигляді при температурі 12 градусів. Але як тільки такий помідор поміщають в тепло, він за кілька годин стає стиглим.

Американці добилися зміни полуниці, тюльпанів. Вивели сорт картоплі, який при смаженні вбирає менше жиру. Швейцарці почали вирощувати кукурудзу, яка виділяє власний отрута проти шкідників.

Був створений "помідор з зябрами" - помідор, у який для збільшення морозостійкості вживили ген північноамериканської плоскою риби. Цей гібрид овоча і риби отримав кличку "сніданок Франкенштейна". З'явилися і помідори з прищепленими генами глибоководних акул, які зберігаються при кімнатній температурі більше півроку і не псуються. Можна виростити, наприклад, "кубічні" помідори. Це роблять в Ізраїлі. "Кубики" легше укладати в ящики і транспортувати. Звичайна стигла диня швидко стає м'якою і псується всього за пару днів. "Модифікована" диня залишається смачною і може зберігатися місяцями. Та й банани після втручання генетиків можна збирати зрілими, а не зеленими, як це зазвичай робиться. До того ж ГМ - банани довго зберігають смак і не темніють, коли з них знімають шкірку. У Московському інституті картоплярства виводиться картопля з людським інтерфероном крові, який підвищує імунітет.

Сьогодні вчені працюють над створенням "розумних рослин", які можуть посилати фермерам сигнал SOS, світитися, коли їм не вистачає води або при перших ознаках захворювання. Повним ходом йдуть роботи зі створення пластмаси, яка б руйнувалася, потрапляючи в навколишнє середовище - в олійні культури вводять гени бактерій, що дозволяють вирощувати цю біоразлагающейся пластмасу прямо на полях. Нещодавно американці заявили, що їм вдалося додати в генну структуру звичайного бавовни гени рослин, що цвітуть блакитним кольором. З'явилася реальна можливість революціонізувати ринок джинсової тканини - фарбувальне виробництво припинить скидання в навколишнє середовище отруйних стічних вод.

Генна інженерія займається і тваринами. Американські компанії Origen Therapeutics і Embrex планують налагодити масове виробництво клонованих курчат. Дослідження, які проводяться за підтримки Національного інституту науки і технологій, що виділив на проект 4,7 мільйона доларів, вже дали конкретні результати. Технологія клонування в своєму звичайному вигляді, що припускає перенесення ядра клітини-донора в яйцеклітину з наступною її імплантацією сурогатної матері, до птахів непридатна, оскільки, як відомо, їх ембріони розвиваються не в матці, а в шкаралупі. Генетичні копії курчат створюються іншим чином. Вчені виділяють і розмножують ембріональні стовбурові клітини донора, з яких із зростанням ембріона розвиваються всі тканини. Потім ці клітини імплантують в звичайне яйце. Для масового виробництва таких курчат планується використовувати спеціальні машини, здатні за годину ввести ін'єкції в 50 тисяч яєць.

Синтез гормону росту сприяє збільшенню ваги тварин. У їхньому організмі можна збільшити синтез деяких інших речовин, що містяться, наприклад, в молоці. У Великобританії існує стадо спеціально виведених корів, молоко яких ідеально підходить для приготування сиру Чеддер.

У Росії також є експериментальні стада трансгенних тварин. Наприклад, в підмосковних Горках живе стадо овець, яким був "підсаджені" ген від бика, і тепер в їх молоці є фермент, необхідний для виробництва твердого сиру. Зараз повним ходом йдуть роботи з пересадки коровам гена, що кодує білок лактоферин, який присутній тільки в людському молоці. Можливо, незабаром виробництво лактоферину з молока трансгенних тварин зніме проблему штучного годування дітей.

Ймовірно, в недалекому майбутньому вчені почнуть працювати і над виробництвом штучного м'яса в біореакторах. Вирощувати м'ясо передбачається у вигляді кліток мускулатури тіла - повний аналог м'яса, яке використовується в нашому звичайному раціоні, але поки тільки у вигляді фаршу.

У тваринництві використання гормону росту, отриманого біотехнологічним шляхом, дозволило підвищити надої молока.

Створюються трансгенні тварини, в молоці яких міститься людський альбумін, що сприяє зниженню кров'яного тиску. У рік потрібно 440 тонн такого альбуміну, зараз витрачається на це 1,5 мільярда доларів, а одна трансгенна корова буде виробляти 80 кілограмів альбуміну на рік.

Йде остання фаза випробувань нового американського препарату - антитромбіну, отриманого з молока трансгенних тварин. Вважається, що він зробить революцію у попередженні інфарктів.

Американські добровольці успішно випробували на собі вакцину, отриману з геноінженерного картоплі. Вакцина підвищує імунітет до захворювань шлунково-кишкового тракту, а можливо, і до холери.

Методами генної інженерії отримано картопля з повним набором білків людського материнського молока. Зокрема, в одному бульбі міститься 7 грамів По-казеїну, в 30 разів більше, ніж у чашці материнського молока. Такий картопля повинна піднімати імунітет у людей будь-якого віку.

Експерименти ведуться і в іншій області - області запахів. Тепер з'явилася можливість створювати продукти з будь-яким ароматом.

У рослин, яким зроблено щеплення чужорідні гени, підвищується життєстійкість, опірність хворобам і шкідників. Це, зрозуміло, дуже влаштовує компанії, що виробляють продовольство. Саме їм ми і зобов'язані швидким поширенням у світі продуктів із ГМ - компонентами. Нарешті, генетично модифіковані рослини дають набагато більший урожай. "Всі хочуть їсти соковиті і солодкі овочі та фрукти цілий рік. Населення планети настільки велике, що продуктів зараз не вистачає, - вважає співробітник департаменту Держсанепідемнагляду МОЗ РФ Віктор Аверченко. - Цю проблему може вирішити тільки генетика".

Є ще один напрямок трансгенних технологій - створення рослинних вакцин. Сьогодні йде розробка вакцин від туберкульозу та гепатиту (у перспективі - від ВІЛ-інфекції). Передбачається вбудовувати в звичайні для нас рослинні продукти (буряк, огірки, помідори) певні гени збудників цих захворювань. Такий напрямок, можливо, з часом дозволить отримати безпечне і високоефективний засіб профілактики.

Всі ці нововведення вчені пояснюють виключно турботою про людство, перед яким все ще стоїть невирішена проблема харчування: зараз нас на Землі шість мільярдів, а через 50 років буде вже одинадцять, і до цього треба готуватися заздалегідь.

Харчові культури, виведені з таких генноізмененних культур, можуть мати підвищену врожайність, поліпшені смакові якості і довше зберігатися.

Більше того, такі продукти часто виявляються набагато дешевше натуральних, а іноді і смачніше. Крім того, розводять такі організми, які здійснюють допомогу в очищенні від забруднень в навколишньому середовищі.

І все ж, незважаючи на стільки очевидних плюсів, існують малопомітні для простого споживача мінуси. І поки невідомо, до чого може призвести така арифметика. Головна на сьогоднішній день претензія до генної інженерії полягає в тому, що чужорідні гени можуть залишати місце своєї примусової локалізації в рослині і проникати в пилок, залишаючи, таким чином, материнську особина і проникаючи в навколишнє середовище. Отже, є небезпека виникнення нових неконтрольованих мутацій, а якщо врахувати фактор просторості трансгенних посівів, то це загрожує справжньою екологічною катастрофою. Одні вчені, з небажанням визнаючи, що поки це найголовніша проблема в трансгенних технологіях, намагаються знайти якийсь вихід з положення. Деякі інші - як, наприклад, британський професор Арпад Пуштай, стверджують, що генетично модифіковані продукти (або, як їх називають, "їжа для зомбі") призводять до патологічних змін в організмі людини: порушення функцій внутрішніх органів, втрати імунітету і навіть зменшення обсягу головного мозку. Це показали досліди над мишами, яких годували продуктами генної інженерії.

На перший погляд, перспективи виглядають досить привабливо, але далеко не всім так здається. Учасники нещодавно виник громадського руху "Лікарі та вчені проти генетично модифікованих продуктів харчування" декларують, що неправомірно використовувати нові технології перш, ніж буде доведена їх повна безпека для організму людини і навколишнього середовища. Такий жорсткий підхід зрозумілий в першу чергу для американців. Сьогодні їх раціон харчування в значній частині складається з трансгенних продуктів. Більш того, в США законом дозволено не вказувати на етикетці походження харчової сировини, оскільки великі виробники змогли переконати Міністерство охорони здоров'я в безпеці такого роду продуктів харчування.

"Лікарі та вчені проти генетично модифікованих продуктів харчування" вимагають всю новомодну їжу в найближчому майбутньому видалити з ринку, а до тих пір ввести обов'язкове маркування всіх подібних продуктів харчування: "Наші знання про ДНК дуже неповні. Відомо про функції лише трьох відсотків ДНК. Ризиковано маніпулювати складними системами, знання про які неповні ".

Першим отреагровал на це попередження Старий Світ. В Англії, Франції, більшості скандинавських країн і в Нідерландах вже прийнятий або знаходиться у стадії ухвалення закон, що вимагає спеціальних відмітних знаків на всій продукції, що містить генні маніпуляції. Австрія і Люксембург заборонили ввезення генетично видозміненого зерна.

І все ж не так-то просто буде розібратися з проблемою харчування на нашій планеті: не тільки американські фермери звикли годувати свій м'ясної і молочна худоба генетично модифікованою соєю, це увійшло в звичку ще шести мільйонів тваринників у шістнадцяти країнах світу.

Правда, самі вчені по відношенню до борців за чистоту їжі налаштовані вельми скептично: за їхніми прогнозами, вся ця суєта закінчиться через два-три роки, коли Європа "зламається" і заявить про свою відкритість для трансгенів. Адже вельми очевидно, що одна з причин цієї "харчової війни" чисто економічна - йде конкурентна боротьба між продовольчими корпораціями, що працюють "по старинці", і тими, хто на світовому ринку сільгосппродукції закріпився допомогою нових технологій.

У будь-якому випадку, в найближчий рік для Росії трансгенні технології - не більш ніж їжа для роздумів. За великому рахунку, на наших прилавках поки немає ніяких подібних продуктів. Але не варто розслаблятися, це ненадовго: така затримка лише тимчасове явище. Вона зумовлена ​​лише тривалістю термінів лабораторних випробувань "трансгенів", що йдеться, на мишах, адже мінімальний термін таких перевірок становить п'ять років. Випробування ці вже підходять до кінця.

Переваги ГМ - продуктів очевидні. Неочевидні наслідки їх вживання: вчені-генетики поки не можуть відповісти на питання, нешкідливі чи генетично модифіковані продукти для людини. Більш того, в червні цього року було знайдено перше підтвердження того, що генетично змінена їжа веде до мутації живих організмів. Німецький зоолог Ханс Хайнрік Каац на дослідах довів, що змінений ген масляного турнепсу проникає в живуть в шлунку бджоли бактерії, і вони починають мутувати. "Бактерії в організмі людини також можуть змінюватися під впливом продуктів, що містять модифіковані гени, - вважає вчений. - Важко сказати, до чого це призведе. Може бути, до мутації". Захисники генетично модифікованих продуктів стверджують: відкриття Кааца не можна вважати безперечним доказом того, що вживання в їжу трансгенних продуктів викличе мутації і в людському організмі. І посилаються на те, що живуть у шлунку бактерії постійно змінюються і без впливу модифікованих генів. Але, з іншого боку, дозвіл на застосування медичних препаратів видається тільки після ретельного, багаторічного вивчення їх впливу на тварин і на людину. А трансгенні продукти вільно продаються в усьому світі, хоча їх почали виробляти всього років 10 тому, і, за твердженням вчених, оцінити їх вплив на людський організм можна буде тільки через півстоліття. Може бути, ГМ - картопля Monsanto дійсно шкідливий лише для колорадського жука, який, наївшись його листя, миттєво здихає. Проте координатор російської програми "Грінпіс" Іван Блоків стверджує: "Вже доведено, що, якщо їсти картоплю Monsanto протягом декількох місяців, шлунок починає виробляти ферменти, що нейтралізують лікувальну дію антибіотиків групи канаміцину". Поки вчені сперечаються, покупці повинні, принаймні, знати, які продукти містять ГМ - компоненти, щоб мати можливість самостійно вирішити: чи хочуть вони є помідори з генами акули чи ні. Однак отримати таку інформацію непросто.

Лідія Терешкова, начальник відділу гігієни харчування департаменту Держсанепіднагляду МОЗ РФ: "ГМ - продукти продаються в усьому цивілізованому світі. Як правило, зміст ГМ - компонентів у них - 5%. Якби МОЗ побачив у них щось небезпечне, ми б негайно їх заборонили. Зараз всі постанови Міністерства охорони здоров'я в області ГМ - продуктів носять рекомендаційний характер. Хоча в майбутньому ми плануємо проводити рейди з виявлення торговців немаркованими продуктами з ГМ - компонентами ".

Іван Блоків, координатор російської програми "Грінпіс": "Прихильники ГМ - продуктів наполягають на тому, що вони не чинять негативного впливу на людину, оскільки ГМ - продукція - величезний прибутковий бізнес. А виробники намагаються приховати інформацію про ГМ - продуктах. Постанова МОЗ про маркування і ліцензування - абсолютна абстракція. Виробники її ігнорують, а МОЗ не стежить за виконанням своїх же власних рішень. Нам поки що не вдалося знайти ні одного продукту з написом: "Містить ГМ - компоненти" Ілля Захаров, заступник директора Інституту загальної генетики ім. Н.І. Вавілова, член кореспондент РАН, професор: "Зарубіжна система контролю за трансгенними продуктами виключає надзвичайні наслідки. Небезпека, в общем-то, мінімальна. Вона навряд чи можна порівняти з тією, яку таїли в собі поливаються отрутохімікатами рослини радянської епохи боротьби за врожай. Проте в кожному конкретному випадку екологічні та генетичні наслідки вживання ГМ - продуктів треба розглядати окремо. А виробники, які вклали величезні кошти в розробки, намагаються швидше окупити їх і нехтують необхідними дослідженнями. На мій погляд, в Америці, Європі та Росії ситуація з продовольством не настільки катастрофічна, щоб трансгенні продукти були єдиною можливістю нагодувати населення. Масове поширення ГМ - продуктів передчасно ". Ці штучно змінені продукти харчування представляють потенційно серйозну небезпеку для здоров'я споживачів і для навколишнього середовища.

Товариство "Грінпіс", наприклад, не виступає проти генної інженерії у фармацевтиці та інших видах хімічного виробництва. Однак Грінпіс виступає проти того, щоб генетично модифіковані організми потрапляли у навколишнє середовище. Потрап вони раз на навколишнє середовище - назад їх вже не здобудеш.

На їхню думку, набагато більше за нас повинен турбувати невідомий ризик.

"У нас одна планета - один будинок, де живе величезна кількість видів живих організмів. Чи хочемо ми піддати всіх їх небезпеки тільки через те, що людині захотілося вивести декілька нових видів? Основне питання полягає не в тому, виступаємо ми за чи проти технології або ряду конкретних промислових груп. Головне - чи потрібні людству ГМП і чи вважаємо, що результати виправдовують використання ще "недорозвинених" технологій та згоду з тим, що небезпека для людини і природи зростає? Відповідь Грінпіс - НІ! "- Твердять вони.

Марк Гріффітс - представник з питань Навколишнього середовища Партії Природного Закону - відповідав про надихаючим оновленні глобальної кампанії партії щодо заборони генетично-модифікованих продуктів. "Є великий прогрес у Європі, але ми повинні підтримувати тиск на це, поки робота не буде зроблена» - сказав він, - «увага тепер переміщається на США, і те, що сталося в Європі за останні дванадцять місяців, станеться в США у наступні дванадцять місяців ".

В даний час генна інженерія технічно недосконала, тому що вона не в змозі управляти процесом вбудовування нового гена. Тому неможливо передбачити місце вбудовування і ефекти доданого гена. Навіть у тому випадку, якщо місце розташування гена виявиться можливим встановити після його вбудовування в геном, наявні відомості про ДНК дуже неповні для того, щоб передбачити результати.

У результаті штучного додавання чужорідного гена непередбачено можуть утворитися небезпечні речовини. У гіршому випадку це можуть бути токсичні речовини, алергени або інші шкідливі для здоров'я речовини Відомості про подібного роду можливості ще дуже неповні. Вже зараз з'являються нові, стійкі до ліків, форми бактерій, раніше непатогенні мікроорганізми набувають хвороботворні властивості. Відбувається це не тільки з вини генних інженерів, проте широке і не дуже відповідальне використання трансгенних методів відкриває додатковий і вельми широкий канал для мутації бактерій і вірусів.

Створені до теперішнього часу за допомогою генної інженерії продукти харчування не мають скільки-небудь значної цінності для людства. Ці продукти задовольняють, головним чином, лише комерційні інтереси.

Знання про дію на навколишнє середовище генетично модифікованих продуктів, привнесених туди, абсолютно недостатні. Не доведено ще, що продукти з ГМ - компонентами не нададуть шкідливого впливу на навколишнє середовище і на людину. Екологами висловлені припущення про різні потенційних ускладненнях. Наприклад, є багато можливостей для неконтрольованого розповсюдження потенційно небезпечних генів, використовуваних генною інженерією, в тому числі передача генів бактеріями і вірусами. Ускладнення, викликані в навколишньому середовищі, ймовірно, неможливо буде виправити, так як гени неможливо взяти назад. Можуть виникнути нові й небезпечні віруси. Експериментально показано, що вбудовані гени вірусів можуть з'єднуватися з генами інфекційних вірусів (так звана рекомбінація). Такі нові віруси можуть бути більш агресивними, ніж вихідні. Віруси можуть стати також менш водо-специфічними. Наприклад, віруси рослин можуть стати шкідливими для корисних комах, тварин, а також людей. 30 листопада 1999 д-р Джон Хегелін, кандидат у президенти США від Партії Природного Закону, виступив на публічних слуханнях, організованих Комісією з продовольства і медикаментів. У своїй промові д-р Хегелін висловив заклопотаність у зв'язку з виробництвом генетично змінених продуктів: "Як учений, я глибоко стурбований виробництвом генетично змінених продуктів харчування і тієї потенційною небезпекою, яка, завдяки цієї загрозливої ​​технології, нависає над навколишнім середовищем і всім життям в самій її основі. Можливість непередбачуваних алергічних реакцій організму і випадків отруєнь вже чітко зафіксована. Навіть самі вчені, які займаються дослідженнями в області продовольчих програм Комісії США з продовольства і медикаментів, попередили, що в цих модифікованих продуктах харчування не виключена можливість високої концентрації рослинних токсинів. Безсумнівно, що ризик, який ці ущербні рослини створюють для навколишнього середовища, не піддається оцінці - в основному це генне забруднення, що виникає як результат розмивання генетичних бар'єрів, непорушно встановлених Природою. Тим не менше, ці продукти харчування проникають на полиці магазинів за допомогою нашого уряду без належної оцінки безпеки продуктів і навіть без їх маркування ".

Відразу два дослідження щодо використання та випробувань генетично модифікованих продуктів, польське та болгарське, підготували міжнародні організації ASSEED і Північний Альянс спільно з національними неурядовими екологічними організаціями Болгарії та Польщі. Дослідження показали, що країни Східної Європи мають чимало спільних проблем: недосконалість законодавства, невизначеність гарантій прав споживачів та захисту навколишнього середовища, брак інформації в суспільстві. Спільним є проблема корумпованості вчених і державних діячів, залежності їх, ​​з-за важкого економічного становища, від транснаціональних біотехнологічних компаній. Аналогічні проблеми, але більш складні і невивчені, існують в країнах колишнього СРСР. Про це говорили учасники екологічної конференції "Формування опору генетично модифікованим продуктам у країнах Центральної та Східної Європи", яка нещодавно відбулася у Варшаві. У її роботі взяли участь науковці, представники непродовольчих організацій, міжнародних екологічних мереж і рухів. Спільними зусиллями розроблена стратегія майбутньої діяльності: учасники з ННД, зокрема, домовилися розгорнути найближчим часом інформаційно - просвітницьку компанію, використовуючи позитивний і негативний досвід Угорщини, Польщі, Чехії, Болгарії та інших країн. Вирішено розпочати створення мережі громадських організацій ННД, яка б займалася підвищенням інформованості населення про генетично модифіковані продукти, поширювала інформацію в ЗМІ, сприяла швидкому обміну даними між різними куточками світу. Такі мережі існують в деяких державах, але в нас нічого подібного поки що не було. Взагалі відповісти на питання, чи шкідливі генетично модифіковані продукти чи ні, може відповісти лише час.

2. Дослідження геному людини і клонування

Вже кілька десятиліть поспіль вчені всього світу намагаються дослідити геном людини, де закладена вся його спадкова інформація.

Першим етапом цих глобальних досліджень стало створення проекту «Геном людини» в 1990 році, створеного в США і розрахованого на 15 років. І в Росії в той же час стартував подібний проект. Завдання цих проектів були схожі: виділення кожного окремо взятого гена людини і з'ясування функцій всіх генів з більшою чи меншою мірою вірогідності. Надзвичайно висока вартість даних проектів послужила їх з'єднанню. До цієї організації увійшли країни, які мають передовими біотехнологіями.

Всі хромосоми людини були поділені між країнами-учасницями, Росії дісталися дослідження третє, тринадцятої і дев'ятнадцятій хромосом.

Основна мета проекту - з'ясувати послідовність нуклеотидних основ у всіх молекулах ДНК людини і встановити локалізацію. Проект включає в якості підпроектів вивчення геномів собак, кішок, мишей, метеликів, черв'яків і мікроорганізмів. Очікується, що потім дослідники визначать усі функції генів і розроблять можливості використання отриманих даних.

Виявилося, що геном людини, тобто сукупність всіх його генів, містить близько трьох мільярдів нуклеотидів, а в кінці 80-х років витрати на визначення одного нуклеотиду становили близько 5 доларів США. Крім того, технології 80-х дозволяли одній людині визначати не більше 100 000 нуклеотидів в рік.

Перша повна послідовність ДНК живого організму була опублікована в 1985 році, це була ДНК бактерії. У 1998 році була опублікована перша послідовність ДНК багатоклітинного організму - плоского хробака. Кожне таке досягнення було важливою віхою на шляху до визначення геному людини.

У червні 2000 року вчені Крейг Вентер і Френсіс Колін оголосили про подію, названому ними «Першої збіркою генома людини». Кількома місяцями пізніше був опублікований перший попередній начерк геному людини.

Першим геном, який вдалося локалізувати, став ген дальтонізму, картіровани в статевій хромосомі. До 1990 року кількість ідентифікованих генів досягло 5 тисяч, з них картіровани - 1825. Вдалося локалізувати гени, пов'язані з важкими спадковими хворобами, такими, як хорея Гентінгтона, хвороба Альцгеймера, м'язова дистрофія Дюшена, кістозний фіброз і т.д. Таким чином, проект дослідження геному людини має колосальне значення для вивчення молекулярних основ спадкових хвороб, їх діагностики, профілактики та лікування.

Крім того, дослідження геному людини дали можливість розвитку інших галузей у науці.

До недавнього часу вивчення генетичних особливостей людини грунтувалося на його фізичні характеристики. Відкриття розташування генів у хромосомах дозволило більш точно встановлювати аномалії, що зумовлюють такі хвороби, як анемія серповидних клітин, гемофілія та інші. У багатьох країнах оголошене про намір витратити десятки мільйонів доларів на складання генного атласу людини. Широко застосовується генетичний аналіз, наприклад, в діагностиці плоду до народження з метою виявити спадкові дефекти або визначити стать дитини. У багатьох країнах почалася кампанія генетичних перевірок з метою запобігти народженню потомства, схильного до захворювань, або забезпечити ранню діагностику дитячих хвороб. Промислові та страхові компанії проводять такі перевірки, щоб виявити осіб, генетично не придатних з точки зору страхування або професійної відповідності. В даний час проводиться багато експериментів у галузі генної терапії, тобто заміщення неповноцінних генів на повноцінні. Однак це дуже перспективна на перший погляд напрямок породжує ряд наукових проблем. Перш за все, зміна генетичного коду окремої людини має невідворотно позначитися не тільки на ньому самому, але і на всьому його ймовірне потомство. Тому не можна вирішуватися на подібні зміни, не отримавши повної інформації про наслідки такого втручання. Сьогодні наука не в змозі дати відповідь на подібні питання. Крім того, далеко не ясно, які саме генетичні аномалії слід вважати дефектами, що підлягають виправленню: історія знає приклади, коли концепція дефектних генів будувалася на расових, статевих, класових та інших упередженнях вчених, що призводило до трагічних наслідків.

Тепер вміють вже синтезувати гени, і за допомогою таких синтезованих генів, введених в бактерії, отримують ряд речовин, зокрема гормони і інтерферон. Їх виробництво склало важливу галузь біотехнології.

Інтерферон - білок, що синтезується організмом у відповідь на вірусну інфекцію, вивчають зараз як можливий засіб лікування раку та СНІДу. Знадобилися б тисячі літрів крові людини, щоб отримати таку кількість інтерферону, яке дає всього один літр бактеріальної культури. Ясно, що виграш від масового виробництва цієї речовини дуже великий. Дуже важливу роль грає також одержуваний на основі мікробіологічного синтезу інсулін, необхідний для лікування діабету. Методами генної інженерії вдалося створити і ряд вакцин, які випробовуються зараз для перевірки їх ефективності проти викликає СНІД вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ). За допомогою рекомбінантної ДНК отримують в достатніх кількостях і людський гормон росту, єдиний засіб лікування рідкісної дитячої хвороби - гіпофізарної карликовості.

Ще один перспективний напрям у медицині, пов'язане з рекомбінантної ДНК, - т.зв. генна терапія. У цих роботах, які поки ще не вийшли з експериментальної стадії, в організм для боротьби з пухлиною вводиться сконструйована за методом генної інженерії копія гена, що кодує потужний протипухлинний фермент. Генну терапію почали застосовувати також для боротьби зі спадковими порушеннями в імунній системі.

Російське підприємство "Біопрепарат", яке представляє Г.Я. Щербаков, займається розробкою і створенням генно-модифікованих лікарських засобів. У ході робіт приймаються серйозні заходи безпеки, кінцевий продукт має ступінь очищення 99,999%. На підприємстві проводяться дослідження, що доводять позитивний вплив його продукції на людський організм.

Впровадження генно-модифікованих ліків може призвести до справжнього прориву в боротьбі з важкими захворюваннями. Так, в Росії вже випускаються п'ять препаратів проти раку, які за якістю не поступаються зарубіжним аналогам. На стадії розробки в лабораторіях знаходяться ще кілька ліків.

Біотехнологія вже продемонструвала свою корисність і довела реальну можливість ще набагато більших вигод. Хто страждає від діабету тепер доступний інсулін. Деякі бездітні сім'ї завдяки новій технології змогли мати дитини. Грунт, забруднена нафтопродуктами, обробляється бактеріями природного походження, яким саме нафтопродукти необхідні для підтримки обміну речовин.

Клонування перестало бути предметом з області віддаленого майбутнього. Цей метод генної інженерії став реальним фактом нашого життя. Клонування людини, можливо, буде вироблено найближчим часом. Про роботи в цьому напрямку вже заявлено американськими і англійськими ученими в засобах масової інформації.

Вчені, які розробили техніку клонування, навчилися перетворювати соматичні клітини організму в статеві. Вони зуміли спонукати соматичну клітину до поділу, як статеве. І закладений в таку клітку генетичний код буде будувати той організм, від якого взята ця соматична клітина. Таким чином, людський організм може бути повторений. За прийнятим в науці визначення клонування - точне відтворення того чи іншого живого об'єкта в якомусь кількості копій. Цілком природно, що всі ці копії повинні володіти однаковою спадковою інформацією, тобто нести набір генів, ідентичних генам «батька», на відміну від істот, що виникли шляхом природного розмноження, при якому генетичний матеріал двох батьків по-різному змішується в кожної особини потомства. У ряді випадків отримання клону тварин не викликає особливого здивування і вважається рутинною процедурою, хоча і не такий вже простий. Генетики домагаються цього, використовуючи об'єкти, здатні розмножуватися не тільки статевим шляхом, але і за допомогою партеногенезу, тобто без попереднього запліднення. Оскільки такий процес контролюється генетично, можливо вивести лінії, в яких розмноження відбувається тільки партеногенезом. Природно, ті особини, які стануть розвиватися з нащадків тієї чи іншої вихідної статевої клітини, в генетичному відношенні будуть однаковими і можуть скласти клон. У нас в країні, наприклад, блискучі роботи з клонування такого роду виконує на шовкопряда за допомогою розробленої їм спеціальної методики академік Володимир Олександрович Струнників. У своїх роботах він, проте, відзначає, що клоновані особини не ідентичні один одному, але виявляються різноманітними по цілому ряду так званих кількісних ознак - величині, продуктивності та плодючості. У ряді клонів це розмаїття буває більшим, ніж у звичайних генетично різноманітних популяціях.

На цій основі можна зробити висновок, що принциповий відповідь на питання «чи можливо клонування живих організмів?» І «ідентичні чи один одному клоновані особини?» Отримані. На перший - відповідь позитивна, на другий, очевидно, негативний.

У ембріології, наприклад, теж відомі методи отримання клонів. Якщо зародок морського їжака на стадії раннього дроблення штучно розділити на складові його клітки - бластомери, то з кожного розвинеться цілий організм. У ході подальшого розвитку зародкові клітини втрачають цю здатність і стають все більш і більш спеціалізованими. Можна також використовувати ядра так званих стовбурових ембріональних клітин від якого-небудь конкретного раннього ембріона, які ще не є дуже спеціалізованими (таким буде їх потомство). Ці ядра пересідають в яйцеклітини, з яких видалено власне ядро, і такі яйцеклітини, розвиваючись в нові організми, знову-таки можуть утворити клон генетично ідентичних тварин. У людини відомі випадки своєрідного «природного» клонування - це так звані однояйцеві близнюки, які виникають завдяки рідко зустрічається природному поділу заплідненої яйцеклітини на два відділяються один від одного і в подальшому самостійно розвиваються бластомери. Вони дуже схожі один на одного, але все ж не ідентичні.

Звернімося до історії генетики і першим дослідів з клонування живих організмів, що стали відомими широкому загалу.

Все почалося з дослідів російського ембріолога Г.В. Лопашова, який ще в 40-х рр.. розробив метод пересадки (трансплантації) ядер у яйцеклітину жаби. Але розголосу досліди не отримали (в той час радянська біологія була підвладна сумно відомому Трохима Лисенка), і тільки десять років потому американські та англійські біологи почали виконувати досліди на основі робіт Лопашова. Вони домоглися розвитку яйцеклітин з чужим ядром до досить пізніх стадій. І ось 1 - 2 відсотки особин проходили стадію метаморфоза і перетворювалися на дорослих жаб. Втім, такі жаби виявлялися не без дефектів, та і виглядали більш кволими у порівнянні зі своїм «батьком» (донором ядра), так що навіть у такому разі навряд чи можна говорити про абсолютно точному копіюванні.

Тоді й заговорили про клонування ссавців і людини: якщо можна клонувати жабу, чому б не спробувати те ж саме на інших об'єктах. Перший форум, на якому серйозно розглядалася проблема клонування тварин, був Міжнародний генетичний конгрес в Берклі (США) у серпні 1973 року.

Приблизно в той же час була опублікована стаття Карла Іллмензее, з якої випливало, що йому вдалося отримати клон з трьох мишок. Після створення авторитетної комісії на роботі Іллмензее був поставлений хрест: її визнали недостовірною. Таким чином, по самій проблемі було завдано дуже болісний удар, опинилася під сумнівом її розв'язність.

Увага до клонування, таким чином, ослабла на деякий час. Але з'явилося повідомлення про народження овечки Доллі, що викликало небувалий інтерес до цього питання. Тільки тоді мало хто звернув увагу на те, що в експериментах Яна Вільмута, «автора» Доллі, відсоток виходу народжених тварин виявився мізерно малий - всього одна овечка з 236 спроб.

Клонована вівця Доллі народилася в 1996 р., а 23 лютого 1997 творці клонованої вівці оголосили факт її існування. У 1999 році дослідники помітили, що клітини Доллі виглядають старішими, ніж у її однолітків, народжених природним шляхом. Вже тоді деякі генетики припустили, що при клонуванні разом з генами передається і «вік». Зараз ця гіпотеза отримує вагоме підтвердження. Справа в тому, що "генетичної матері" Доллі овечки на момент клонування було 6 років. Трохи більше наукоподібного пояснення тому, що клоновані тварини вмирають у розквіті сил, дає журнал Newscientist. Як стверджує видання, у перших клонованих овець ланцюжок ДНК була коротшою, ніж у тварин, що з'явилися на світ природним шляхом. З неї були виключені гени групи теломеров (telomeres), що відповідають за так звані "генетичні годинник", які визначають запрограмовану природою тривалість життя організму. Теоретично подібна операція повинна була продовжити життя клонам, але на практиці було виявлено зворотний ефект. Втім, ланцюжок ДНК нормальної довжини також не здатна продовжити життя клонованим тваринам. Японські вчені під керівництвом професора Atsuo Ogura клонували 12 мишей. Клони повністю відповідали своїм сурогатним батькам по всіх генетичним і біологічними показниками, здавалися активними і здоровими, розвивалися зовсім нормально. У той же час, до 800 дня спостережень 10 з дванадцяти тварин були вже мертві. У групі звичайних мишей, до того часу померли тільки троє ... Таким чином, дати чіткого пояснення феномену передчасної смертності клонів поки не може ніхто. Вчені говорять, що в найближчі роки технологія клонування повинна залишатися виключно на рівні лабораторних експериментів. Говорити про її промисловому використанні і тим більше - про застосування клонування в медицині людини, поки передчасно. Опудало овечки Доллі навіки займе своє місце в музеї шотландського Інституту Росліна (Roslin Institute). Парадоксально, але факт: саме такий ефект спостерігають зараз вчені, що проводять експерименти на мишах: кожне нове покоління нащадків клонованих тварин живе все менше і менше ... Сьогодні особливий інтерес викликають досліди групи вчених з університету в Гонолулу на чолі з Ріузо Янагімачі. Автори зуміли удосконалити метод Вільмута: вони відмовилися від електричної стимуляції злиття донорської соматичної клітини з яйцеклітиною і винайшли таку мікропіпетку, за допомогою якої вдалося «безболісно» трансплантувати ядро (досліди проводилися на мишах). Крім того, вони використовували в якості донорських ядра клітин, що оточують яйцеклітину. Відсоток «виходу» народжених мишенят (їх витягували за допомогою кесаревого розтину) був у різних серіях від 2 до 2,8. Молекулярні дослідження, як і у випадку з Доллі, підтвердили: мишенята - продукт клонування. Таким чином, принаймні в деяких випадках доведена здатність ядер соматичних клітин забезпечувати нормальний розвиток ссавців.

Маніпуляції з генетичним кодом вимагають великомасштабних експериментів з ембріоном людини, з його подальшим знищенням. Використання людського ембріона в експериментальних цілях заходить у серйозну суперечність з моральними та етичними установками іудейської і християнської традицій. Якщо ми бачимо в людські ембріони не згусток біомаси, а потенційного члена людського суспільства, майбутню особистість, яка вимагає поваги до себе, то ми не маємо права допускати експерименти над ним. Тому ВРЦ (Вища церква) пропонує заборонити експерименти над людським зародком і закликає до суворого контролю над дослідами генної інженерії у сфері заміщення клітин, викликаними застосуванням генів, які вважаються "дефектними". В даний час ми переживаємо драматичну революцію в галузі репродуктивної технології, тобто вибір статі дитини до зачаття і визначення статі після зачаття, штучне осіменіння, застосування ліків і повний діапазон "пробіркових" технології: запліднення in vitro, заміщення ембріона, його перенесення, приживлення, заморожування; дійшли навіть до вегетативного розмноження і штучної плаценти. Багато з цих технологій розроблялися з метою вирішення проблеми безпліддя. Але занадто мало досліджені глибокі медичні, соціальні та етичні наслідки таких біологічних дослідів, як "пробіркових діти", "заміщення материнства" або "штучне запліднення". ВРЦ, усвідомлюючи потенційну небезпеку і вигоди багатьох видів біотехнології, закликає Церкви-члени вжити необхідні дії в своїх країнах для того, щоб винести ці питання на суд громадськості і допомогти урядам, ученим, університетам, лікарням і корпораціям розробити заходи безпеки і контролю. У зв'язку з цим ВРЦ пропонує накласти на сьогоднішньому етапі заборону на експерименти в області генної інженерії людського зародка і створити систему етичних поглядів, необхідних для вироблення генеральної лінії в цій області, закликає до суворого контролю над експериментами в області генної інженерії соматичних клітин, приділяючи увагу можливим зловживань цими технологіями, застосовуючи їх в якості засобу дискримінації проти тих людей, які вважаються "дефективними"; закликає до заборони комерційного підходу до народження дітей, тобто до часткового або повного заміщення материнського організму, а також комерційного продажу яйцеклітин, ембріонів або яких-небудь частин плода, сперми; радить урядам накласти заборону на дослідження ембріонів, пов'язане з проведенням будь-яких експериментів, і якщо і давати згоду на їх проведення, то тільки при строго визначених умовах.

Світова спільнота відчуває свою відповідальність за те, що відбувається у сфері біотехнологій, про це говорить прийнята ЮНЕСКО в кінці 1997 року "Загальна декларація про геном людини та права людини".

Багато людей вважають, що великі гроші, необхідні для робіт з клонування сільськогосподарських тварин, краще використовувати на підтримку досліджень з отримання трансгенних тварин, що володіють корисними властивостями і ознаками, генотерапії (лікування шляхом штучного введення нормальних генів, що виправляють дефекти в обміні речовин), геному людини , генної інженерії.

Безумовно, є потреба в розробці певного кодексу біологічної і медичної етики, який виключав би прояви невиправданої жорстокості при постановці біологічних або медичних експериментів. Складати його повинні провідні фахівці у цій галузі і знають предмет юристи.

3. Інші застосування генної інженерії

Незважаючи на успіхи вчених в генній інженерії в таких галузях, як створення генно-модифікованих продуктів і клонування тварин і людини, вони на цьому не зупиняються.

З метою збереження військового потенціалу багато країн зацікавлені у створенні так званого біологічної зброї.

За двадцять років до того, як почала виробляти змінені продукти харчування, компанія Monsanto займалися зовсім іншим.