зв'язків між генетичними та фізіологічними ознаками.

(особливості будови і складу молекул нуклеїнових кислот, принципів їх роботи, реалізація генетичної інформації в нормі, винайдення ряду нових, молекулярно-біологічних методів діагностики хвороб та ідентифікації мікроорганізмів тощо).

Рис. 1.8 Видатні біологи кінця 20 сторіччя

І вчені, і популяризатори науки ще в середині 20 сторіччя проголошували, що наступне тисячоліття буде ерою біології. Такі заяви робили і Нобелівський лауреат, фізик Нільс Бор, і відомий американський письменник-фантаст та історик науки Айзек Азімов. Генетичний період розпочався в 1953 р. з відкриття структури ДНК Френсісом і Кріком. Впродовж кінця 20-го ст. і на початку 21-го видатні відкриття були зроблені в різних галузях біології (мікробіологія, вірусологія, імунологія, генетика і т.п.). Саме завдяки таким роботам в 1967 році мікроорганізми було розділено на 2 великі групи за внутрішньою будовою: прокаріоти та еукаріоти. В середині 70-х років 20 ст. до цих груп було додано ще одну– архебактерії, виявлено 2 групи доти невідомих неклітинних інфекційних агентів (віроїди, пріони).

Генетичні дослідження дозволили зрозуміти закономірності генно-еволюційної спорідненості різних видів та родів мікроорганізмів, розробити багато нової апаратури для культивування та ідентифікації мікробів, створити принципово нові методи лабораторної діагностики (ПЦР - полімеразна ланцюгова реакція, розроблена в 1983-1985 році Мюлісом із застосуванням ферментів архебактерій).

Зараз, на мікробіологічних заводах та в спеціалізованих лабораторіях особливі культури мікроорганізмів синтезують антибіотики, ферменти, амінокислоти, гормони, органічні кислоти, кормові білки тощо. Технологія виробництва цих речовин добре відпрацьована, отримання їх економічно вигідне. Разом із цим, продовжуються пошуки природних і штучних мутантних мікробів, які володіють здатністю до надсинтезу інших речовин. Так, вчені працюють над тим, щоб зробити вигідним мікробне виробництво ацетону, різних спиртів, органічних кислот, окислу пропилену, таких видів пального як метан та етиловий спирт.

Швидкими темпами розвиваються і екологічні біотехнології, для яких характерне використання окремих молекул, молекулярних комплексів, окремих клітин чи їх культур. Такими є індустрія створення біосенсорів – пристроїв для кількісної реєстрації хімічних і фізичних агентів як в лабораторіях, так і в оточуючому середовищі. Сам прилад складається з двох частин: біокаталізатора та детектора. Останній реєструє результат (продукт) взаємодії каталізатора з субстратом, найчастіше у вигляді електричного сигналу. В якості каталізаторів використовують окремі ферменти або їх комплекси, цілісні мікробні клітини, антитіла. З кожним роком зростають масштаби видобування металів з природних руд чи стічних вод за допомогою змішаних культур мікроорганізмів (виробництво урану, аргентуму, ауруму, купруму, цинку, нікелю). Крім того, за допомогою біогеотехнологій проводять екстракцію залишків нафти (виділення газів, поверхнево-активних речовин чи водорозчинних полімерів мікробними культурами). Культури мікробів-антагоністів використовують і для боротьби з бактеріальними пошкодженнями рідкого палива, металоконструкцій, цегли, бетону, алебастру, скла, деревини, паперу.

Вчені (генетики, біотехнологи, спеціалісти синтетичної мікробіології) навчилися визначати структуру генів, модифікувати їх або створювати абсолютно нові генні варіанти, вводити створені штучні послідовності в живі клітини, для того, щоб модифіковані клітини та їх речовини можна використовувати як біопрепарати (вакцини, пре- і пробіотики, закваски тощо).

Табл. 1.2. Перелік мікроорганізмів, геноми яких було секвеновано до 1998 року.

Спочатку повне визначення нуклеотидних послідовностей (секвенування) проводилось лише для патогенних мікроорганізмів: мікоплазм, хламідій, рикетсій, збудників сифілісу, пневмоній, гемофільозів, кишечних інфекцій, виразки шлунку. Потім стали досліджувати і мікроорганізми, нешкідливі для людини і тварин – архебактерії, ціанобактерії, гриби, дріжджі. Всі ці об’єкти мали геноми, які містять менше, ніж 20 млн. пар нуклеотидів (млн. п. н.) і від одної до 30-ти хромосом. До 1998 року було картовано геноми 18 мікроістот (табл. 1.2), а після 2005 року їх перелік значно збільшився.

З 1986 року в США почали працювати над проектом „Геном людини”. Через рік до американських вчених приєдналися вчені з 20 країн світу, а для координації робіт в 1990 році було створено Міжнародну організацію по вивченню генома людини (HUGO). На проведення наукових експериментів було витрачено більше 6 млрд. доларів (величезний і грошовий, і науковий вклад було зроблено приватною американською компанією „Селера геномікс”). Проект завершено в 2003 році, і серйозні вчені розуміють що це – тільки перший, „структурний етап”.

Пріоритетним напрямком “пост-геномної” біології є “протеоміка”, тобто дослідження всіх людських білків – продукції десятків тисяч генів. Різноманіття білкових варіантів та їх комплексів, структуру і функції яких доведеться вивчити, може сягати мільйону. В даний момент кількість білків, у яких зазначені характеристики відомі, знаходиться в межах 5%. Крег Вентер, один із головних керуючих геномним проектом, вважає, що експерименти програми „Протеом” розтягнуться на десятки років і можуть тривати впродовж всього 21 століття. Багато з цих експериментів проводяться з використанням мікробних культур або окремих генів мікроорганізмів.

Розвиток біотехнології породжує багато етичних і юридичних проблем, спроби вирішення яких роблять як уряди окремих країн, так і світова громадськість на рівні ООН та Євросоюзу (патентування живих форм, безпека рекомбінантних ДНК, роботи із ембріональними стовбурними клітинами тощо).