Принципы и методы генетической инженерии

«Генная инженерия вторгается в такие

глубинные области жизни, которые в

сознании человека позволительны

только Богу».

В истории человеческой цивилизации немало фактов резкого неприятия или, напротив, восторженного одобрения новых достижений науки и техники.

Даже само существование человечества в дальнейшем зависит от достижений новейшей биотехнологии. Население Земли, составляющее более 6 млрд. человек, по прогнозам, уже к 2025 году может достигнуть 8,5 млрд. человек, что поставит новые проблемы обеспечения населения продовольствием и медикаментами. Традиционных путей решения этих проблем будет явно недостаточно.

В настоящее время биотехнология на практике показывает крупные успехи в сельском хозяйстве. Это выведение новых сортов растений, устойчивых к гербицидам, насекомым, болезням, стрессовым воздействиям. Это производство новейших пищевых продуктов с заданными свойствами; производство пищевого и кормового белка, медицинских препаратов; создание безотходных технологий и утилизация веществ, вредных для окружающей сре­ды, выведение высокопродуктивных животных и микроорганиз­мов с новыми и усиленными свойствами и признаками.

Важнейшей составной частью современной биотехнологии яв­ляется генетическая, или генная, инженерия.

Существует несколько определений, раскрывающих суть генетической инженерии. По мнению академика А.А. Баева, это «конструи­рование (в пробирке) in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия - это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники совре­менной молекулярной биологии» (www nbiap.Vt.edu).

Исторически ГИ возникла на стыке биологических наук. Она является прямым потомком молекулярной генетики.

Непосредственное возникновение генетической инженерии как нового направления биотехнологии условно относят к 1970-1972 годам. В этот период ученые открыли ферменты, необходимые для генной инженерии, - рестриктазу, лигазу, ревертазу. В это же время совершенствовались методы выделения генов. В 80-х годах прошлого столетия появились практические результаты генной инженерии.

В 1983 г. ученые и специалисты компании «Моnsanto», Гентского государственного университета (Бельгия), Кёльнского института растениеводства им. М. Планка (Германия) и Вашингтонского университета создали первые трансгенные рас­тения. Однако более 10 лет потребовалось, чтобы довести лабо­раторные эксперименты до широкого коммерческого использования. С этой целью с 1986 по 1998г. в 45 странах проведено свыше 25 тыс. полевых испытаний (72 % из них - в США и Канаде) 66 различных сортов и гибридов генетически модифицированных растений. В 1994 году в США было зарегистрировано первое трансгенное растение, предназначенное для употребления в пищу, - томаты с увеличенным сроком хранения марки FlavrSavr. В настоящее время многие страны приступили к промышленному выращиванию трансгенных культур.

Генетическая инженерия и генная инженерия часто употребляются как синонимы, однако их смысловое содержание неодинаково. «Генетическая» - значит связанная с генетикой, «генная» - имеющая отношение только к гену (генам). «Генетическая» - точнее передает суть дела; генетическая программа - это не просто ген. Принципиальная схема опыта по ГИ приведена на рисунке 15.

Рис. 15. Схема опыта по генетической инженерии (в самых общих чертах).

Уровни генетической инженерии:

1. генная - прямое манипулирование рекомбинантными ДНК, включающими отдельные гены;

2. хромосомная - манипулирование с группами генов или отдельными хромосомами;

3. геномная (клеточная) - перенос всего или большей части генетического материала от одной клетки к другой (клеточная инженерия).