# data[].attributes.attachment_link.provider_name
Newtonew - медиа о современном образовании

# data[].attributes.attachment_link.title
В курсе дела: главное о ГМО

# data[].attributes.attachment_link.description
Помогаем разобраться в генной инженерии - её целях, методах и потенциальной опасности. Ничего лишнего, только термины, краткие объяснения и полезные ссылки.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Вера Башмакова

Огромное количество биологических исследований начинается с одного простого действия - в клетку вносится чужеродный генетический материал. Это действие называется молекулярным клонированием. С его помощью можно получить генетически модифицированные организмы, включить и выключить отдельные гены, определить влияние какого-нибудь белка на какой-нибудь сложный процесс и так далее. Можно сказать, что молекулярное клонирование - это краеугольный камень, основа основ, фундамент, без которого множество замечательных методик было бы неосуществимо.

Однако поместить в клетку "неродную" ДНК не так просто, как кажется на первый взгляд. Это длинный, трудоемкий и многоэтапный процесс. Молекулярному клонированию посвящены целые книги, и, к сожалению, в статье, даже очень большой, невозможно осветить все его тонкости и нюансы - что-нибудь обязательно останется за бортом. Тем не менее я попробую хотя бы немного рассказать о том, что это такое и что нужно для того, чтобы это получилось.

Вставка

Раз мы собираемся вставлять в клетки какой-то ген, то самый первый, очевидный, шаг, который нам нужно сделать, - этот ген как-нибудь получить, причем желательно в больших количествах (поскольку - увы! - все методики несовершенны, и нам надо приготовиться к тому, что б о льшая часть копий этого гена бесследно пропадет по дороге и так и не достигнет цели).

Чужеродный ген, вносимый в клетку, называется геном-вставкой или просто вставкой (см. Insert). Получить его можно несколькими способами.

Во-первых, мы можем просто выделить его из того генома, к которому он принадлежит. Допустим для простоты, что наша вставка - это какой-нибудь ген слона. Тогда нам нужно:

Получить образец тканей слона.

Извлечь из этого образца ДНК (см. DNA extraction).

Вычленить из этой ДНК интересующий нас ген и получить его в больших количествах (для этого используется ПЦР). [Заметим в скобках, что получение гена с помощью ПЦР возможно, только если мы знаем его нуклеотидную последовательность или хотя бы последовательность его начала и окончания (для того, чтобы можно было синтезировать праймеры). Если же всё это нам неизвестно, то придется сначала анализировать слоновий геном].

Во-вторых, вполне возможно, что нужный нам ген уже был выделен из генома слона и присутствует в библиотеке генов. Тогда нашу вставку можно будет получить оттуда (с этим, на самом деле, тоже придется повозиться, но меньше, чем в первом случае).

И наконец, в-третьих, не обязательно использовать в качестве вставки уже существующий ген. Если исследователь собирается работать с каким-нибудь геном, который является плодом его фантазии и не встречается в природе, то он может синтезировать его искусственно (см. Artificial gene synthesis).

Вектор

Запускание в клетку "одинокой" вставки, то есть гена самого по себе, безо всякого сопровождения, - дело совершенно бесперспективное. В клетке плавает множество расщепляющих ДНК ферментов ( нуклеаз), которые с радостью набросятся на нашу беззащитную вставку и разрежут ее на кусочки. В результате вставка бесславно исчезнет, не успев совершить ничего полезного, а клонирование не приведет ни к каким результатам.

Поэтому, чтобы защитить вставку, ее встраивают в специальное "транспортное средство", которое называется вектором. В самом элементарном случае вектор - это просто последовательность ДНК, в которую вшивается наша вставка и которая помогает ей не пропасть в клетке и выполнить свое предназначение.

Существует несколько видов векторов, но среди исследователей самой большой (и заслуженной) любовью пользуется один из них - плазмиды. С них-то мы и начнем.

Плазмида

Плазмида - это довольно короткая и обычно кольцевая молекула ДНК, которая плавает в цитоплазме бактериальной клетки. Плазмиды не связаны с бактериальной хромосомой, они могут реплицироваться независимо от нее, могут "выплевываться" бактерией в окружающую среду или, наоборот, из этой окружающей среды "проглатываться". С помощью плазмид бактерии обмениваются друг с другом генетической информацией, например передают соседям устойчивость к какому-нибудь антибиотику.

Плазмиды существуют в бактериях в естественных условиях. Но никто не может помешать исследователю искусственно синтезировать плазмиду, которая будет обладать нужными для него свойствами, вшить в нее вставку и запустить в клетку. Плазмида - это, можно сказать, заготовка, болванка; в одну и ту же плазмиду можно вшивать разные вставки. Поэтому плазмиды стараются сделать как можно более универсальными и подходящими для всех случаев жизни.

Для того чтобы из плазмиды получился рабочий вектор, она должна обладать некоторыми важными характеристиками.

Размножение

Прежде всего, плазмида обязательно должна в клетке размножаться, реплицироваться, потому что иначе она быстро подвергнется деградации, а вместе с ней исчезнет и ген-вставка. Для этого в ней должна быть специальная последовательность под названием точка начала репликации, с которой и начинается удвоение ДНК. У разных видов живых существ эти точки имеют разную нуклеотидную последовательность. Поэтому если мы хотим создать плазмиду, которая бы реплицировалась сразу в двух видах клеток (например, и в дрожжевых, и в бактериальных), то нам надо вставить в нее две точки начала репликации.

Разрезание

Кроме того, в ДНК плазмиды должны быть участки, в которых ее можно будет разрезать, чтобы вшить туда вставку. В качестве "ножниц" используются особые ферменты под названием рестриктазы. Рестриктазы прекрасны тем, что режут ДНК не где попало, а в строго определенных местах, которые называются сайтами рестрикции (каждая рестриктаза распознает только свой сайт и только в нём - или возле него - разрезает ДНК). Обычно в плазмиду ставят множество разных сайтов рестрикции, расположенных в разных точках, - благодаря этому ее можно будет разрезать в нужном месте нужной рестриктазой. Участок ДНК, на котором собрано несколько сайтов рестрикции, называется полилинкером (см. Multiple cloning site).

Селекция

Процесс, при котором бактерия глотает плазмиду, именуется трансформацией. В естественных условиях в каждый момент времени трансформироваться может не вся популяция бактерий, а только ее часть; клетки, которые к этому способны, называются компетентными (см. Competence). Существуют лабораторные методы, с помощью которых можно искусственно увеличить количество компетентных клеток (некоторые из них описаны ниже в главе "Как поместить вектор в клетки"), однако всё равно стопроцентная компетентность для бактериальной культуры - вещь недостижимая.

Так что, добавляя плазмиду к бактериям, мы заранее смиряемся с тем, что б о льшая часть бактериальных клеток так и останется бесплазмидной, нетрансформированной. Поэтому нам придется отделять зерна от плевел, то есть трансформированные клетки от всех остальных. Для этого используется простой, но остроумный прием.

Допустим, мы встроили в нашу плазмиду ген устойчивости к какому-нибудь антибиотику (такой ген называется селективным маркером, см. Selectable marker). Теперь клетки, которые "съели" плазмиду, будут неуязвимы для этого антибиотика и смогут спокойно жить в его присутствии. В результате, чтобы выделить из всех бактерий, к которым мы добавили плазмиду, те, которые смогли эту плазмиду использовать по назначению, нам достаточно будет добавить к бактериальной культуре соответствующий антибиотик. Те клетки, которые нам нужны, смогут существовать и делиться в присутствии этого антибиотика, а остальные этого делать не смогут.

Но это - только начало селекции. Дело в том, что когда мы вшиваем в плазмиду вставку, то помимо желаемого сочетания (вставка внутри плазмиды) возникает множество побочных продуктов (см. ниже). Поэтому, если клетки устойчивы к антибиотику, это еще не говорит о том, что в них "сидит" нужный нам вектор. Вполне возможно, что они съели просто пустую плазмиду, от которой нам не будет никакого проку.

Поэтому нам нужно провести еще один этап селекции, а для этого в плазмиде должен быть еще один селективный маркер. Это может быть, например, ген устойчивости к какому-нибудь другому антибиотику. Тонкость тут в том, что наш сайт рестрикции будет расположен посередине этого гена. Если плазмида пустая, без вставки, то этот ген будет рабочим, и устойчивость к антибиотику сохранится. Если же в середину этого гена ухитрилась вклиниться вставка, то ген будет испорчен, устойчивость к антибиотику нарушится, и рост бактерий в его присутствии будет угнетаться. То есть всё, что нам нужно сделать после первого этапа селекции, - просто перенести наши клетки на среду с антибиотиком для второго селективного маркера и в этот раз выбрать те колонии, которые не растут.

Существуют и другие способы провести селекцию. Можно, например, поместить сайт рестрикции не внутрь гена антибиотика, а внутрь какого-нибудь "заметного" гена (скажем, такого, в присутствии которого бактериальные культуры меняют цвет). В результате можно будет отличить нужные колонии от ненужных просто на глаз, безо всяких манипуляций. По такому принципу работает, например, очень модная сейчас система бело-голубой селекции (см. Blue white screen).

В принципе, можно обойтись и без второго этапа селекции, а просто проанализировать (например, с помощью ПЦР или электрофореза) плазмидный состав нескольких бактериальных клонов и выбрать тот клон, в котором "сидит" плазмида с геном-вставкой.

Если мы собираемся работать только на бактериях, то всем вышесказанным дело и ограничится. Однако если конечная наша цель - поместить вектор в какие-нибудь другие, эукариотические, клетки, например клетки млекопитающих, то нам предстоит еще один этап селекции.

Дело в том, что в большинстве эукариотических клеток плазмиды живут недолго и быстро подвергаются деградации. Поэтому, даже если мы заставили клетку "съесть" плазмиду, не стоит питать надежды на то, что наша вставка теперь останется в этой клетке навсегда. Скорее всего, она успеет только немного поэкспрессироваться, прежде чем содержащий ее вектор будет пойман нуклеазой и разрезан на кусочки. Однако если вектор случайно смог встроиться в геном (это событие очень редкое, но не невероятное), то наша вставка, можно сказать, пустит в этой клетке корни - причем не только в этой клетке, но и во всех ее потомках. И для того, чтобы выделить из всех клеток те, которые имеют вектор в своем геноме, нам понадобится еще один селективный маркер - ген устойчивости к какому-нибудь эукариотическому антибиотику (потому что бактериальные антибиотики, как правило, на клетки эукариот не действуют). Добавив соответствующий антибиотик (например, генетицин, см. G418) к среде, в которой культивируются клетки, мы через некоторое время получим популяцию только тех клеток, в геноме которых "сидит" наш вектор.

Кроме того, можно вставить в нашу плазмиду в качестве маркера еще и какой-нибудь ген, обладающий яркой индивидуальностью (скажем, ген зеленого флуоресцентного белка GFP). Этот белок светится под флуоресцентным микроскопом, и если клетка съела плазмиду, то она будет видна под микроскопом как светящееся пятно. А в бесплазмидных клетках никакого свечения наблюдаться не будет.

Промоторы, энхансеры, сайленсеры

Перед каждым рабочим геном находится короткий участок ДНК под названием промотор. Именно сюда прикрепляется фермент по имени РНК полимераза, который синтезирует РНК на матрице ДНК, что является первым и абсолютно необходимым этапом в экспрессии гена. Если у гена нет промотора, его экспрессию запустить невозможно, он так и остается молчащим, и хотя и присутствует в клетке, но никак себя не проявляет. Можно сказать, что ген без промотора - это всё равно что машина без педали газа. Поэтому в нашей плазмиде обязательно должен быть хотя бы один промоторный участок, под контроль которого можно будет поставить ген-вставку.

А промоторы бывают разные.

Во-первых, они различаются по своей силе. Некоторые вызывают бурную транскрипцию подконтрольного гена, другие - совсем вялую.

Во-вторых, у прокариот и эукариот промоторы отличаются. Прокариотические промоторы не работают в эукариотических клетках и наоборот. Поэтому будет Ужасной Ошибкой поставить тот ген, который должен, например, экспрессироваться в бактериальных клетках, под эукариотический промотор - это будет всё равно что оставить его без промотора вообще.

В-третьих, у эукариот есть несколько типов РНК-полимеразы - они обеспечивают синтез различных видов РНК. И каждый тип РНК-полимеразы распознает только свои промоторы и "не видит" чужие. Поэтому, в зависимости от того, какую именно РНК кодирует наша вставка (например, матричную или, наоборот, шпилечную, а может, и вовсе рибосомальную), нам нужно подбирать и тип промотора, который мы будем ставить в плазмиду.

И, наконец, в-четвертых, разные промоторы включаются по-разному. Некоторые активны постоянно. Другие активизируются только при определенных условиях - например, при повышении окружающей температуры или появлении в клетке каких-то веществ. К тому же, у многоклеточных организмов в каждой ткани включены одни промоторы и выключены другие. Можно, например, подобрать такой промотор, который будет активен только в нейронах. Или только в нейронах головного мозга. Или только в нейронах головного мозга, относящихся к одному из подкорковых ядер. Или только в крохотной субпопуляции нейронов головного мозга, относящейся к одному из подкорковых ядер. И сужать этот круг можно почти до бесконечности.

А еще у эукариот помимо промоторов есть другие регулирующие экспрессию гена участки ДНК - энхансеры (которые усиливают транскрипцию) и сайленсеры (которые ее ослабляют). Они, в отличие от промоторов, могут находиться не вблизи от подконтрольного гена, а на значительном от него удалении.

Знание всего этого дает исследователю удивительную свободу. Подобрав в плазмиду подходящий промотор (а если нужно, еще и какой-нибудь энхансер), он сможет творить с экспрессией гена-вставки почти всё, что ему заблагорассудится. Ну, скажем, сделать так, чтобы он экспрессировался сильно, только в мышечных клетках и только в ответ на повышение температуры.

Трансляция белка

Помещая вектор в клетку, ученый может хотеть двух разных вещей:

Чтобы происходила только транскрипция гена-вставки (то есть синтез РНК на матрице ДНК - например, этого достаточно, если в клетку вносится какая-нибудь некодирующая РНК).

Чтобы происходила и транскрипция, и трансляция гена-вставки (то есть экспрессия кодируемого вставкой белка).

В первом случае вектор называется транскрипционным, во втором - экспрессионным. Экспрессионные векторы обычно немного сложнее транскрипционных, потому что в них присутствуют:

Консенсусная последовательность Козак. Это длинное имя носит короткий (примерно в 10 нуклеотидов) фрагмент в самом начале молекулы матричной РНК, который через белки-посредники обеспечивает связывание этой мРНК с рибосомой (без чего, как нетрудно догадаться, синтез белка невозможен). Последовательность Козак характерна только для эукариот, причем у представителей разных видов она немного отличается. Поэтому, создавая экспрессионный вектор, надо вставлять в него последовательность, которая характерна именно для того живого существа, в клетки которого мы собираемся вставлять вектор. Кроме того, последовательность Козак бывает сильной и слабой - то есть приводящей к синтезу большого или малого количества белка. У прокариот роль последовательности Козак выполняет последовательность Шайна-Дальгарно, которая непосредственно (в смысле - без посредников, в отличие от последовательности Козак) соединяется с рибосомой, после чего и начинается синтез белка.

Последовательность Козак находится перед вставляемым геном. А после него должны находиться еще несколько коротких участков, к которым присоединяются белки, выполняющие полиаденилирование (см. Polyadenylation) - пришивание к концу свежесинтезированной РНК полиаденинового хвоста. Этот хвост выполняет несколько функций, в том числе обеспечивает экспорт РНК в цитоплазму и помогает организации трансляции - то есть, если мы хотим обеспечить синтез белка на основе нашей РНК, нам без него не обойтись.

И еще один момент. мРНК, которая служит матрицей для синтеза белка, может быть транскрибирована только и исключительно РНК-полимеразой II типа. Поэтому нам нужно вставить в плазмиду именно тот промотор, который работает с этой РНК-полимеразой.

Итак, мы подобрали все необходимые для плазмиды кусочки. Но мало просто соединить их вместе - огромную роль играет их взаимное расположение. Например, сайты рестрикции должны быть не только многочисленны и разнообразны, но и находиться в "правильных" местах. При этом надо стараться, чтобы итоговая плазмида была как можно компактней, поскольку, во-первых, так она будет стабильнее, а во-вторых, охотнее "проглотится" клеткой. Одним словом, вы уже, наверное, поняли, что дизайн хорошей плазмиды - это тонкое и филигранное искусство.

Плазмидные базы данных

За те несколько десятилетий, что существует методика молекулярного клонирования, были синтезированы тысячи разнообразных плазмид, из которых созданы гигантские базы данных (например, Addgene). В этих базах есть плазмиды на все случаи жизни - с разными типами точек начала репликации, разными полилинкерами, расположенными в разных местах, разными селективными маркерами и промоторами, и так далее. Есть те, в которые можно вшить не одну вставку, а несколько, и есть даже такие, которые уже несут в себе некоторые особенно популярные вставки. Поэтому, как правило, исследователи не синтезируют плазмиду для клонирования самостоятельно, а покупают уже готовую. При необходимости купленную плазмиду можно "довести до ума", вставив или убрав определенные участки (а потом эту модифицированную плазмиду тоже добавить в базу данных). Иными словами, часто задача ученого сводится просто к тому, чтобы подобрать подходящую плазмиду.

Другие векторы

Плазмида - прекрасный вектор для относительно небольших вставок. Если ген-вставка слишком велик, то плазмида утрачивает стабильность, потому что ее участки начинают "перетасовываться" друг с другом и теряться при репликации, из-за чего она постепенно укорачивается. Поэтому в качестве вектора для длинных вставок используются более устойчивые конструкции. Например:

Космида (см. Cosmid) - гибрид плазмиды и фага (вируса, который заражает бактерии). По сути дела, это просто плазмида, в которую добавлены сайты для связывания с белками оболочки фага (они называются cos-сайтами, и именно благодаря им космиды получили свое название). Белковая оболочка делает космиду стабильнее, благодаря чему в нее можно загружать более длинные вставки.

Искусственные хромосомы (см. Human artificial chromosome, Bacterial artificial chromosome, Yeast artificial chromosome) - это сложные и крупные конструкции, являющиеся, по сути, микрохромосомами (см. Microchromosome). Они относительно стабильные и при этом обладают гигантской емкостью, в них можно вставлять сразу несколько генов. Однако из-за огромных размеров их гораздо труднее поместить в клетку.

И, наконец, есть еще один вид векторов - вирусные (см. Viral vector). Этот вид настолько важен, что ниже ему будет посвящен целый раздел.

Вставляем ген в плазмиду

Допустим, исследователь подобрал подходящую плазмиду и получил нужную вставку. Теперь нужно соединить одно с другим, чтобы затем засунуть в клетки.

Для этого достаточно совершить несколько простых действий.

Как уже говорилось, в плазмиде существует несколько сайтов рестрикции - то есть участков, в которых ее может разрезать нужная рестриктаза. Нам нужно выбрать подходящий сайт, который будет находиться в том месте, куда мы собираемся вшивать вставку, а затем обработать плазмиду соответствующей рестриктазой.

После этого той же рестриктазой нужно обработать вставку, поскольку рестриктазы обычно оставляют выступающие концы на одной из нитей ДНК, и эти концы должны быть совместимы у вставки и плазмиды, чтобы они "согласились" соединиться. Если на кончиках вставки нет нужных сайтов рестрикции, то можно приделать к нему короткие ДНК-фрагменты с нужными сайтами рестрикции на концах.

И наконец, нам нужно соединить в одной пробирке плазмиду и вставку (предварительно очищенные от рестриктаз) и добавить к ним специальный фермент под названием ДНК-лигаза (см. DNA ligase), который умеет лигировать (то есть сшивать воедино) две молекулы ДНК. Конечно, в результате мы получим не только желанный вектор, в котором плазмида соединена со вставкой (назовем его чеширским котом с улыбкой), но и целый коктейль побочных продуктов - пустую плазмиду (кота без улыбки), замкнутую вставку (улыбку без кота), несколько сшитых между собой вставок (много улыбок) и так далее. В ходе селекции эти ненужные продукты отсеются, и у нас в руках останется только вектор.

Выделяем вектор

Итак, вначале мы проводим селекцию.

Увеличиваем компетентность бактерий, добавляем к ним "коктейль", полученный в результате лигирования, а потом высеваем эти бактерии на среду с антибиотиком, который является нашим первым селективным маркером.

Выбираем те бактериальные клоны, которые растут на среде с антибиотиком - они смогли съесть плазмиду со вставкой или хотя бы просто плазмиду (кота - с улыбкой или без).

Проводим с этими клонами второй этап селекции, в зависимости от того, какой ген мы использовали в качестве второго селективного маркера. Например, если этот ген - устойчивость к другому антибиотику, то мы переносим бактерии на среду с этим антибиотиком и выбираем те клоны, рост которых угнетается, - они ухитрились проглотить не просто плазмиду, а плазмиду, в которую была вшита вставка (кота с улыбкой).

Выращиваем полученную культуру бактерий.

И вот мы получили ее - бактериальную культуру, в которой живет созданный нами вектор. Вполне возможно, что это и было нашей конечной целью, и теперь мы, спокойные и счастливые, можем, например, включить в бактериях экспрессию гена-вставки и пожинать урожай синтезированных в результате белков.

Но если нам нужен чистый вектор, который можно будет потом помещать в другие клетки, то у нас появляется проблема, которая кажется неразрешимой. Как вызволить вектор из бактерий? Ведь даже если мы выделим из этих бактерий ДНК, то помимо вектора получим еще и совершенно ненужную нам бактериальную хромосому.

Тут можно воспользоваться тем, что плазмидная ДНК имеет важные отличия от хромосомной: она, во-первых, гораздо меньше по размеру, а во-вторых, гораздо больше суперскручена (о том, что такое суперскрученность, см. DNA supercoil, или Сверхспирализация ДНК). Поэтому можно подобрать такие условия, в которых бактериальные хромосомы будут осаждаться, в то время как плазмиды останутся плавать в растворе. Достаточно будет отцентрифугировать получившийся осадок (чтобы вся бактериальная ДНК прочно "упала на дно"), а затем уже из надосадочной жидкости выделить нашу плазмиду (обычно для этого используются специальные колонки, которые очень облегчают и ускоряют работу).

Как поместить вектор в клетки

И вот наступил желанный миг. Исследователь держит в руке пробирку, в которой плещется прозрачная жидкость - столькими трудами полученный вектор.

И тут перед ним встает преграда. Клетки, в которые он собирается поместить свой вектор, отказываются его "глотать".

Дело в том, что липидная мембрана, которой окружены клетки, обладает избирательной проницаемостью - то есть она пропускает через себя одни частицы и не пропускает другие. Крупные заряженные молекулы (а именно таковой и является ДНК) через эту мембрану самопроизвольно пройти не могут. И если бактерии, например, умеют проглатывать плазмиды из внешней среды (как уже было сказано выше), то, скажем, клетки животных к этому совершенно не склонны. Поэтому для того, чтобы поместить в клетку вектор, исследователю приходится прибегать ко множеству хитростей, о которых и будет сейчас рассказано. Но сначала - немного терминов.

Для внесения в клетку вектора есть несколько обозначений в зависимости от того, какой используется вектор и в какие клетки он вносится.

Трансформация (о которой уже было немного рассказано) - это внесение плазмид (и других невирусных векторов) в бактерии, а также в клетки растений и грибов.

Трансфекция - то же самое, что и трансформация, но только в применении к клеткам животных.

И, наконец, трансдукция (см. Transduction) - это внесение в любые клетки вирусного вектора.

Эти термины, в общем, не очень строгие. Например, даже в некоторых солидных статьях трансдукцию иногда называют вирусной трансфекцией (а то и просто трансфекцией).

Вещества-проводники

Самый простой и очевидный путь внесения в клетку генетического материала - соединить вектор с каким-нибудь переносчиком, у которого нет проблем с проникновением через мембрану, и позволить получившемуся комплексу "пролезть" внутрь клетки. Это не отнимает много времени и не требует дорогостоящего оборудования. Такой способ обычно называют химической трансфекцией. В этом случае события развиваются по следующему сценарию:

Вектор соединяется с переносчиком.

Получившийся комплекс проглатывается клеткой и оказывается в цитоплазме.

В цитоплазме комплекс разваливается, и вектор высвобождается.

Вектор проникает в ядро и выполняет свое предназначение (скажем, с него начинает транскрибироваться мРНК).

К сожалению, почти на каждом из этих этапов возникают трудности. Во-первых, клетки захватывают далеко не все плавающие вокруг них комплексы. Во-вторых, не факт, что, оказавшись внутри клетки, вектор отделится от переносчика - вполне возможно, что они так и будут в обнимку плавать в цитоплазме, пока не подвергнутся деградации. В-третьих, даже если какой-то редкий комплекс умудрился проникнуть в клетку и там развалиться, то это означает, что помимо вектора в клетке оказывается еще и переносчик, который может быть токсичен, вызывать побочные эффекты и вообще "замыливать" результаты экспериментов. И, наконец, в-четвертых, только небольшая часть вектора, оказавшегося внутри клетки, сможет проникнуть в ядро. Иными словами, комплексы вектора с переносчиком надо добавлять к клеткам в огромном избытке, чтобы хотя бы маленькая часть из них выполнила свое предназначение.

Утешает то, что среди производителей веществ-переносчиков огромная конкуренция, и поэтому на рынке постоянно появляются новые составы с улучшенными свойствами, которые минимизируют вышеописанные трудности. У каждого из составов есть какая-то своя "фишка", которая дает ему преимущество в конкурентной борьбе - некоторые образуют с вектором такие компактные комплексы, которым гораздо легче пробраться внутрь клетки; другие эффективнее отделяются от вектора, оказавшись в цитоплазме; третьи более универсальны и работают на огромном количестве типов клеток; четвертые, наоборот, славятся своей избирательностью и проникают только в те клетки, которые, например, экспрессируют какой-то специфический рецептор. Одним словом, если исследователь решил засунуть вектор внутрь клетки с помощью химической трансфекции, то ему просто надо выбрать из множества составов, представленных на рынке, тот, который будет лучше работать в данном конкретном случае.

Дырки в мембране

Но некоторые клетки так привередливы и капризны, что в принципе не соглашаются "глотать" комплексы ДНК с переносчиком (таким скверным характером славятся, например, первичные клетки - то есть те, которые не выращивались в культуре, а были получены непосредственно от живого организма). Чтобы ввести в эти клетки генетический материал, ученому приходится прибегать к грубой силе - продырявливать мембрану и помещать ДНК в образовавшиеся отверстия. Этот жестокий подход называется физической трансфекцией; он очень травматичен для клеток, и только некоторые из них переживут столь неделикатное обращение. Поэтому применять данную методику стоит, только если вы точно уверены, что обладаете достаточным количеством клеток и можете пожертвовать б о льшей частью из них. Ну и к тому же, вам потребуется довольно дорогое оборудование.

Наверное, самый распространенный способ продырявливания мембраны называется электропорацией. Дело в том, что у клеток, попавших в электрическое поле, в мембране возникают отверстия (которые получаются тем больше, чем сильнее приложенное к клеткам поле). Если эти отверстия малы, то клетка сможет "залечить" их; если же они слишком велики, то клетка погибнет из-за необратимого нарушения целостности мембраны. Поэтому эмпирическим путем можно подобрать оптимальную величину поля для того, чтобы клетки, с одной стороны, продырявились, а с другой - остались в живых. А когда клетки продырявлены, то добавленный к ним вектор проникает сквозь отверстия и оказывается в цитоплазме.

Кроме электропорации, есть еще несколько способов - экзотических и не очень - сделать в мембране дырки. Например, с помощью:

ультразвука (это называется сонопорация, см. Sonoporation);

лазера (оптическая трансфекция, см. Optical transfection);

нанопроволоки (с пришитым к ней вектором), которая физически прокалывает мембрану (импалефекция, см. Impalefection);

магнитных взаимодействий (магнитофекция, см. Magnetofection, а также Magnet assisted transfection). (В этом случае вектор присоединяется к магнитным наночастицам, которые транспортируются внутрь клетки с помощью магнитного поля.)

Ну и, наконец, для самых непокорных клеток, которые не поддаются никакой из вышеописанных методик, существует прибор под названием "генная пушка". Генная пушка расстреливает упрямые клетки частичками металла (обычно используется золото) с присоединенным к ним вектором. (Источником вдохновения для изобретателей этого прибора послужил пневматический молоток.) Генная пушка подходит практически для всех типов клеток, включая растительные, окруженные твердой клеточной стенкой, которая является практически непреодолимой преградой для большинства других методик.

А вообще, почти все вышеописанные методики дают более или менее похожие результаты на большей части типов клеток, а приборы для них стоят дорого. Поэтому, как правило, лаборатория покупает прибор для какой-то одной методики, и дальше уже по этой методике и доставляет генетический материал в клетки.

Овечки в волчьей шкуре

Зачем придумывать новые и трудные пути помещения в клетку нуклеиновых кислот, если можно воспользоваться теми элегантными способами, которые за время долгой эволюции изобрели существа (или, возможно, вещества; нельзя точно сказать, живые они или нет), для которых транспортировка своего генетического материала внутрь клетки является необходимой фазой жизненного цикла? Все, наверное, уже догадались, что речь идет о вирусах.

Вирусы - это молекулы ДНК или РНК, упакованные в белковую оболочку (а иногда завернутые в липидный слой со встроенными в него вирусными белками). Именно оболочка играет главную роль в проникновении вируса через клеточную мембрану. Поэтому если засунуть в эту оболочку невирусную нуклеиновую кислоту, то она, будто вирус, тоже сможет попасть в клетку - как овечка, одетая в волчью шкуру. На этом принципе и основано использование вирусных векторов. Пожалуй, вирус - это самое эффективное транспортное средство для доставки в клетку генетического материала. Но приготовление вирусных векторов очень хлопотно, долго и трудоемко. Да вы сейчас и сами увидите.

Итак, чтобы сделать вирусный вектор, нужно для начала подобрать подходящий вирус. Идеальный кандидат:

Стабилен - то есть не склонен к спонтанным геномным перестройкам.

Ёмок - то есть может вместить в себя даже самую большую вставку.

Не влияет на жизнедеятельность клетки.

Не вызывает иммунного ответа.

Встраивает свой геном не в первое попавшееся место генома хозяина (это может привести к непредсказуемым последствиям и вообще "замылить" результаты экспериментов), а в какую-нибудь определенную точку (а еще лучше - в точку, заданную самим исследователем).

И обладает другими симпатичными чертами.

К сожалению, идеал недостижим, и ученым приходится выбирать из того, что есть. А именно:

Ретро

Ретровирусы долгое время были самой популярной основой для векторов. Это РНК-содержащие вирусы, которые, оказавшись в клетке, синтезируют ДНК на основе своей РНК с помощью ревертазы (собственно, поэтому они и называются "ретро", ведь синтез ДНК на основе РНК - это, в каком-то смысле, шаг назад). Ретровекторы хорошо выполняют свое предназначение, то есть стабильно доставляют в клетку заключенный в них генетический материал, но у них есть несколько недостатков, из-за которых работать с ними неудобно.

Во-первых, они все (за одним исключением, о котором скоро будет рассказано) способны инфицировать только делящиеся клетки. Поэтому если исследователь, например, собрался изучать нейроны, которые не склонны к делению, ему надо забыть о ретровекторах и начать искать что-нибудь другое.

Во-вторых, ретровирусы встраиваются в самые непредсказуемые участки генома, каждый раз разные, и это приводит к самым непредсказуемым последствиям. Для начала, из-за этого нарушается воспроизводимость экспериментов - но это еще ладно. Беда в том, что ретровектор может вклиниться в середину какого-нибудь важного гена, из-за чего этот ген выключится, а в клетке начнутся патологические изменения, которые могут довести ее до гибели. Или, наоборот, ретровектор может случайно включить какой-нибудь совершенно ненужный ген, например онкоген, что также приведет к очень печальным результатам (особенно если исследования проводятся не на культуре клеток, а на живом организме, и особенно если этот организм - человеческий).

Эти недостатки отвратили сердца ученых от ретровекторов и заставили их искать что-нибудь более подходящее. И найти кое-что замечательное удалось прямо внутри ретровирусного семейства.

Ленти

Лентивирусы - это род ретровирусов, который отличается от прочих представителей своего семейства некоторыми приятными с точки зрения молекулярного клонирования чертами.

Прежде всего, лентивирусы умеют заражать не только делящиеся, но и неделящиеся клетки. Эта особенность ужасна с точки зрения врача, который лечит вызванное лентивирусом заболевание, и прекрасна с точки зрения молекулярного биолога, который делает на основе лентивируса лентивектор. Ведь работая с таким вектором, ученый сможет использовать гораздо более широкий ассортимент клеточных типов, а значит, сделать гораздо больше великих открытий.

Плюс к тому, лентивекторы довольно емкие, то есть они способны вместить в себя крупные вставки. Отчасти это связано с тем, что из их генома в целях безопасности выкидывается б о льшая часть, и в результате освобождается куча места.

Ну и кроме того, показано, что лентивирусы встраиваются в чуть менее непредсказуемые участки генома, чем прочие ретровирусы, а это тоже очень здорово.

"Ленти" по латыни значит "медленный". Это слово очень точно отражает характер лентивирусов - они вызывают заболевания с необычайно длинным инкубационным периодом. Вирус СПИДа - это тоже, кстати, лентивирус.

Адено

Аденовирусы, наряду с ретровирусами, долго были самой популярной основой для векторов, но теперь потихоньку сдают свои позиции. Аденовирусы способны заражать не только делящиеся, но и неделящиеся клетки; ассортимент клеточных типов, которые они заражают, довольно широк. Но они не встраиваются в хозяйский геном, и поэтому подходят не для всех экспериментов. Кроме того, аденовирусы часто вызывают сильный иммунный ответ. Поэтому всё чаще они используются не в базовых исследованиях, а для всяких прикладных целей - например, для создания вакцин.

AAV

И наконец, относительно недавно на сцене появился новый персонаж, который сразу расположил к себе ученых множеством чудесных качеств. Зовут его аденоассоциированный вирус (AAV).

AAV ведет себя настолько тихо,скромно и ненавязчиво, насколько этого вообще можно ждать от вируса. Практически единственное, что он делает, оказавшись в клетке, - это встраивается в хозяйский геном, причем почти всегда не в первое попавшееся, а в строго определенное место. Он, судя по имеющимся сейчас данным, не вызывает никаких заболеваний, поэтому и иммунный ответ на него очень слабый. К тому же, он способен заражать и делящиеся, и неделящиеся клетки. Одним словом, AAV - просто идеальная основа для вектора, хотя и он не лишен некоторых недостатков.

И главный его недостаток - малая емкость. В AAV-вектор могут "влезть" только совсем небольшие вставки, и в этом он очень проигрывает, например, лентивекторам.

Кроме того, AAV - дефективный, несамостоятельный вирус. Он может размножаться только в клетках, которые уже заражены аденовирусом (что и отражено в его названии). Это совсем неплохая черта, если мы хотим заразить нашим вектором культуру клеток; но если мы собираемся делать вектор для генной терапии (методики лечения генетических - и не только - заболеваний, при которой организм заражается вирусным вектором, несущим необходимые этому организму гены), то такая дефективность будет нам очень мешать, потому что вирусы не смогут как следует распространяться по организму. Однако сейчас эта проблема вроде бы решена, и разработаны AAV-векторы, которые способны размножаться сами по себе, безо всякой помощи.

Ну вот, допустим, подходящий вирус подобран. Теперь начинаются игры с его геномом.

1. Вначале нам нужно освободить в этом геноме место - то есть выкинуть из него какие-то гены. Обязательно нужно оставить те участки, на которые налипает оболочка (чтобы наш вектор был полноценным, "одетым" вирусом), и те гены, которые обеспечивают встраивание вирусного генома в геном хозяйской клетки (чтобы он мог выполнить свое предназначение); при этом от других областей - например, генов белков оболочки - мы можем с чистой совестью избавиться.

2. Из получившегося "огрызка" генома делается плазмида - вставляются фрагменты, о которых уже было рассказано выше (точки начала репликации, селективные маркеры и так далее). В принципе, такие плазмиды уже есть в плазмидных базах данных, и, как правило, задача исследователя сводится к тому, чтобы подобрать подходящую.

3. В эту плазмиду вшивается необходимая вставка (со всеми прелестями многоэтапной селекции, которые были описаны выше).

Теперь у нас возникает небольшая проблема. Даже поместив эту плазмиду в клетку, никаких вирусов мы не получим, потому что мы уже выкинули (в пункте 1) те гены, которые нужны для их создания. Поэтому нам придется пойти на маленькую хитрость.

Мы поместим в клетки не одну плазмиду, а две. Первая, основная (назовем ее Пу), - это та, которую мы получили в пункте 3. А вторая, вспомогательная (назовем ее Ме), будет нести гены, которые мы выкинули в пункте 1. Обе плазмиды начнут размножаться в хозяйской клетке. Плазмида Ме будет экспрессировать свои белки - например, белки оболочки и белки, необходимые для самосборки вирусов. Поскольку на Пу есть участки для налипания белков оболочки, то эти белки на нее и налипнут, и в результате мы получим вирус с необходимыми генами внутри, чего мы и добивались.

Итак, наш план действий таков:

4. Подбираем какие-нибудь клетки, которые хорошо поддаются трансфекции (такая линия клеток называется "упаковывающей"; обычно это линия эмбриональных клеток человеческой почки НЕК293, см. HEK cell) и помещаем в них сразу две плазмиды - Пу и Ме, основную и вспомогательную.

5. Ждем некоторое время (около двух дней), чтобы успели образоваться вирусы. После этого собираем среду, в которой живут клетки, - вирусы плавают в ней.

6. Очищаем полученные вирусы (как правило, для этого используется центрифугирование и фильтрация) и...

7. Используем их по назначению, то есть заражаем ту линию клеток, на которой собираемся проводить эксперименты.

Это, конечно, только общая схема, у каждого конкретного вектора есть свои нюансы. Например, бывает, что вместо одной вспомогательной плазмиды используют две или даже три. При создании некоторых AAV-векторов упаковывающие клетки нужно заразить аденовирусом. А если мы создаем вектор для генной терапии, который должен уметь размножаться в хозяйской клетке и заражать ее соседей, то нам придется гораздо аккуратнее обращаться с вирусным геномом и расчищать в нем место с большой осторожностью, чтобы не нарушить способность вирусов к самостоятельному размножению. И так далее.

Последний шаг

Итак - ура! - тем или иным способом мы всё-таки умудрились поместить вектор в клетки. Нам остается последний шаг - нужно выбрать из всех клеток те, которые встроили векторную ДНК в свой геном.

Собственно, для этого мы и добавили в вектор последний селективный маркер - ген устойчивости к антибиотику, работающему на эукариотических клетках. Мы просто будем постоянно добавлять этот антибиотик в среду, в которой находятся наши клетки, - в результате останутся в живых и смогут делиться только те, которые имеют в геноме этот ген и всю нашу векторную ДНК впридачу.

Всё! Клонирование завершено. Мы получили линию генетически модифицированных клеток, в геноме которых присутствует наша вставка. Пришло время проводить с этими клетками необходимые эксперименты.

# data[].attributes.attachment_link.title
Молекулярное клонирование, или Как поместить в клетку чужеродный генетический материал

# data[].attributes.attachment_link.description
Огромное количество биологических исследований начинается с одного простого действия - в клетку вносится чужеродный генетический материал. Это действие называется молекулярным клонированием. С его помощью можно получить генетически модифицированные организмы, включить и выключить отдельные гены, определить влияние какого-нибудь белка на какой-нибудь сложный процесс и так далее.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Ребёнок с генами от трёх родителей родился здоровым

В наших клетках кроме той ДНК, которая находится в ядре, есть ещё ДНК митохондрий - клеточных органелл, занимающихся получением энергии. И если ядерная ДНК - это хромосомы, доставшиеся нам поровну от отца и от матери, то митохондриальную ДНК из-за особенностей оплодотворения мы получаем только от матери. Как и в любой другой ДНК, в ней могут быть мутации, которые порой приводят к очень тяжёлым болезням, например, к синдрому Ли, или, как его ещё называют, подострой некротизирующей энцефаломиелопатии. При синдроме Ли нарушается энергетический обмен в нейронах мозга, из-за чего нервные клетки начинают гибнуть.
Болезнь нельзя вылечить, но её можно предотвратить, если каким-то образом заменить в яйцеклетке дефектные митохондрии на здоровые. Именно это проделали врачи из медицинского репродуктивного центра Нью-Хоуп в Нью-Йорке: из яйцеклетки женщины, у которой двое первых детей уже умерли от синдрома Ли, извлекали хромосомы и переносили их в яйцеклетку другой женщины, из которой также предварительно удаляли хромосомную ДНК. В результате получалось яйцо с собственными здоровыми митохондриями и чужими хромосомами (то есть здесь меняли не митохондрии, но хромосомы). Его оплодотворяли сперматозоидами, взятыми у мужа первой женщины; в эмбрионе, который начинал развиваться, все митохондрии были с нормальными, немутантными генами. Появившийся на свет мальчик с генетической точки зрения родился от трёх родителей: большая часть его генов досталась ему от супружеской пары, мужчины и женщины, яйцеклетки которой несли в себе испорченные митохондрии; и совсем небольшую долю ДНК новорождённый получил от другой женщины, чья яйцеклетка со здоровыми митохондриями стала "местом встречи" для хромосом отца и матери. Ребёнок чувствует себя нормально - врачи, выполнившие все вышеописанные манипуляции, собираются подробно рассказать о нём в докладе на конгрессе Американского общества репродуктивной медицины, который состоится 19 октября. Ранее, в 90 годы, уже были случаи "тройного родительства", однако метод пересадки ядерного материала с человеческими клетками проделали впервые.

Факт другого дня

РОЖАТЬ НЕЛЬЗЯ КЛОНИРОВАТЬ

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
журнал наука

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
новости науки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
история науки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
наука образование

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
развитие науки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
философия науки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
российская наука

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
естественные науки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
мировоззрение

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
современная наука

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
научно-популярный

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
история техники

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
развитие техники

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
техника форум

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
математика forum

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
история россии

# data[].attributes.attachment_link.authors[].name
Редакция журнала Наука и жизнь

# data[].attributes.attachment_link.title
Зачем ребёнку две мамы

# data[].attributes.attachment_link.description
Ребёнок с генами от трёх родителей родился здоровым В наших клетках кроме той ДНК, которая находится в ядре, есть ещё ДНК митохондрий - клеточных органелл, занимающихся получением энергии. И если ядерная ДНК - это хромосомы, доставшиеся нам поровну от отца и от матери, то митохондриальную ДНК из-за особенностей оплодотворения мы получаем только от матери.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Генетически модифицированные организмы (ГМО) - организмы, чей генотип искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Изменения внесены целенаправленно, например, в случае сельскохозяйственных культур - повышение урожайности, улучшение вкуса и питательных ценностей продуктов, устойчивости к вредителям и т.д.

В 2015 году генетически модифицированные культуры составили 99% собранного в США урожая сахарной свеклы, 94% соевых бобов, 94% хлопка и 92% кормовой кукурузы.

В мире 12% всех пахотных земель занято ГМ-культурами.

С 1970-х годов учёные изучают потенциальные риски, связанные с использованием ГМО. Чтобы прояснить этот вопрос, Американские академии наук, техники и медицины организовали самое масштабное на сегодняшний день исследование почти 900 научных статей, опубликованных за последние 30 лет, на тему влияния ГМ-культур на организм человека и окружающую среду. Анализ статей продолжался два года комитетом из 50 учёных, исследователей и специалистов от сельского хозяйства и биотехнологий. Документ рецензировали 26 независимых экспертов.

И вот наконец-то работа закончена: 17 мая 400-страничный отчёт опубликован в открытом доступе, а все сопроводительные документы - на специально созданном сайте.

По итогам исследования в сотнях научных работ не найдено никаких признаков негативного влияния продуктов из ГМ-культур на здоровье человека. Употребление продуктов из ГМ-культур никак не коррелирует с заболеваниями раком, ожирением, диабетом, болезнями ЖКТ, заболеваниями почек, аутизмом и аллергиями. Не установлено долговременного повышения заболеваемости после массового распространения продуктов питания из ГМ-культур в США и Канаде в 90-е годы.

Более того, обнаружены определённые свидетельства положительного влияния ГМО на здоровье людей из-за сокращения количества инсектицидных отравлений и повышения уровня витаминов у населения развивающихся стран.

Кроме влияния на здоровье, были тщательно проанализированы ещё два важных аспекта применения ГМО-культур: это влияние на окружающую среду и значение для фермерских хозяйств.

"Использование устойчивых к насекомым и гербицидов культур не уменьшает общее разнообразие флоры и фауны, а устойчивые к насекомым культуры иногда увеличивают её", - такой вывод исследования в части влияния ГМО на окружающую среду.

Одно из распространённых опасений относительно ГМО, что искусственные гены проникнут в дикую природу, тоже оказалось беспочвенным. Хотя исследование показало, что этот процесс возможен, но не удалось обнаружить никаких неблагоприятных последствий от переноса генов.

В конце концов, изучение урожайности и прибыльности фермерских хозяйств тоже не выявило каких-либо тревожных тенденций. Корпорации продают фермерам ГМ-культуры по повышенной цене и запрещают разводить их самостоятельно, поскольку они защищены патентами. Но убытки с лихвой компенсируются повышенной урожайностью и другими преимуществами, которые получают фермерские хозяйства.

Учёные никак не могут найти хоть какие-нибудь признаки вреда ГМО, но общественное мнение всё равно негативно воспринимает генную инженерию. Большинство населения США, ЕС, России и других стран опасаются, что продукты с ГМО представляют угрозу здоровью. Этим заблуждением активно пользуются производители продуктов питания, которые продвигают свои товары c пометкой " Без ГМО ", в том числе поваренную соль и другие продукты, которые не имеют отношения к генетически модифицированным культурам. Такая пометка стала маркетинговым инструментом дифференциации на рынке.

Регуляторы и законодательные органы тоже вынуждены прислушиваться к общественному мнению, так что до сих пор использование ГМО в сельском хозяйстве довольно жёстко регулируется.

Вряд ли опубликованный отчёт "Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects (2016)" поставит окончательную точку в споре сторонников и противников ГМО: "Это эмоциональный вопрос, а не научная проблема", - говорит Фил Лемперт (Phil Lempert), аналитик пищевой промышленности, в комментарии для USA Today.

Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects (2016)

# data[].attributes.attachment_link.title
Завершено самое масштабное исследование влияния ГМО на здоровье человека

# data[].attributes.attachment_link.description
Генетически модифицированные организмы (ГМО) - организмы, чей генотип искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Изменения внесены целенаправленно, например, в случае сельскохозяйственных культур - повышение урожайности, улучшение вкуса и питательных ценностей продуктов, устойчивости к вредителям и т.д. В 2015 году генетически модифицированные культуры составили 99% собранного в США урожая сахарной свеклы, 94% соевых бобов, 94% хлопка и 92% кормовой кукурузы.

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
все про екологію

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
теоретична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
практична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
цікавинки про тварин

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні цікавинки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
техноекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
соціоекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
збереження природи

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
захист довкілля

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні терміни

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
біоінженерія

# data[].attributes.attachment_link.title
Біотехнології та суспільство | Екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.description
Сьогодні ми спостерігаємо досить дивне явище. Мабуть, найдраматичніше з часів початку вакцинації в Англії XIX століття. Частина суспільства абсолютно не хоче або не може сприймати досягнення сільськогосподарської біології. В першу чергу мова йде, звичайно, про трансгенні рослини, оскільки трансгенних тварин практично немає, якщо не згадувати акваріумних рибок.

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
все про екологію

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
теоретична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
практична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
цікавинки про тварин

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні цікавинки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
техноекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
соціоекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
збереження природи

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
захист довкілля

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні терміни

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
біоінженерія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
мікроорганізми

# data[].attributes.attachment_link.title
Працьовиті мутанти | Екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.description
Ці живі істоти вже ніколи не зможуть жити на волі. Їх геном багаторазово перекроєний заради єдиного завдання - невтомно працювати на людину. Мільйони цих біороботів виробляють у величезних кількостях те, що самим їм практично не потрібно. Вони чинять спротив, вони хотіли б жити інакше, але хто ж їм це дозволить?

# data[].attributes.headline
Юля Татарчук

# data[].attributes.subject
Юля Татарчук

# data[].attributes.headline
Будова Ольга 

# data[].attributes.subject
Будова Ольга 

# data[].attributes.body
Генетично модифікована курка знесе лікарські яйця

# data[].attributes.headline
БІОТЕХНОЛОГІЧНІ БАКТЕРІЇ ЗДАТНІ ЗДОЛАТИ МАЛЯРІЮ

# data[].attributes.subject
БІОТЕХНОЛОГІЧНІ БАКТЕРІЇ ЗДАТНІ ЗДОЛАТИ МАЛЯРІЮ

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Малярія - найсмертоносніша тропічна болячка на Землі. Вона є причиною близько 1,2 мільйонів людських смертей щорічно! Спроби боротися з цим захворюванням, включно із сьогоденням, завжди зазнавали нищівної поразки. Розпилення отрутохімікатів у місцях виплоду малярійних комарів давало кількарічну перерву від епідемії, але одночасно спричинювало еволюційний стрибок, коли нові покоління кровосисних комах ставали стійкими до дії отрут і епідемія розпочиналась з новою силою... Ні осушення боліт, а ні заселення їх рибами, що поїдають личинок комарів, а ні розпилення спор паразитичних грибів, що вбивають імаго комарів, а ні пошук бодай якихось ліків - жоден з цих методів не наблизив людство до перемоги над малярією... Сьогодні - на зорі третього тисячоліття, до війни з хворобою стали біотехнології - ґенетично модифіковані орґанізми...

Життєвий цикл малярійного плазмодія (Plasmodium falciparum Welch, 1897) є дуже складним, й протікає в кілька стадій, котрі можуть циклічно та багаторазово повторюватись, аж до смерті враженої ним людини. У людському орґанізмі паразит проходить дві стадії: печінкову та кров'яну. У першому випадку, хвороба протікає приховано без симптомів, а паразит розмножується безстатевим способом, у сотні і тисячі разів збільшуючи свою чисельність. У другому випадку, плазмодії виходять із печінки у кров, спричинюючи гостру стадію захворювання з усіма її симптомами і летальним кінцем... У цей час паразит продовжує розмножуватись нестатево, у кінцевому результаті продукуючи статеві клітини - гамети. Після цього малярійний плазмодій готовий до стадії розвитку у кишківнику малярійного комара (Anopheles gambiae Giles, 1902), де відбувається його статевий процес, і з подальшим інфікуванням людей, при укусах...

Вчені намагаються боротися із малярією на усіх стадіях розвитку паразита, однак, найважче його виявити тоді, коли він розвивається у печінці - зовнішніх симптомів немає, а супорти кров'яної стадії розвитку ліки є малоефективними. Залишається стадія розвитку у комарах, яку вважають найбільш вдалою для боротьби з розповсюдженням інфекції. Саме стратеґію запобігання статевому розмноженню малярійного плазмодія у комарах і вибрали автори останнього дослідження у царині боротьби з малярією, про що вони повідомили на сторінках Вісника Національної Академії Наук США (PNAS).

Стратеґія боротьби полягає у зараженні малярійних комарів ґенетично модифікованими бактеріями, котрі виробляють речовини, що спричинюють загибель плазмодіїв, запобігаючи їх статевому розмноженні. Справа в тому, що у кишківнику малярійного комара, як і усіх інших тварин живуть симбіотичні бактерії, які допомагають у травленні їжі. Один із цих видів - Пантея прикріпна (Pantoea agglomerans (Ewing and Fife 1972) Gavini et al. 1989), є звичайним мешканцем просвіту середнього кишківника малярійних комарів. Саме цю бактерію вчені й модифікували, ввівши у її єдину хромосому ґени, які відповідають за синтез скорпіну та енолаз-плазміноґену - білків, що знищують малярійного плазмодія. У природі, скорпін міститься у отруті скорпіонів, з якої його добувають з метою вироблення ліків проти малярії. Основна функція скорпіну - знищення молодих плазмодіїв, а роль енолаз-плазміноґену полягає у блокуванні статевого процесу малярійного плазмодія, чим перешкоджає утворенню інфекційної, для людини, стадії паразита...

Лабораторні тестування показали, що ґенетично модифіковані бактерії Пантеї прикріпної знищують близько 85-98% збудників малярії людини - Плазмодія серповидного (Plasmodium falciparum Welch, 1897), та гризунів - Плазмодія Бергея (Plasmodium berghei Vincke et Lips in 1948). А інфікування плазмодіями малярійних комарів, що відбувається внаслідок ссання ними зараженої крові, завдяки модифікованим бактеріям, знижується до 14-18%, супроти природних 90%!

Фактично, вчені винайшли дієвий спосіб боротьби з цим тропічним захворюванням - малярією, залишилось одне - розповсюдити модифіковані бактерії у природі. Це одна із найбільш складних операцій, яка, у попередніх випадках із аналогічно модифікованими комарами та паразитичними грибками, зазнавала поразок - модифіковані істоти не виживали у природі або їх вплив на природний перебіг подій, у даному випадку - життєвих циклів малярійних плазмодія та комара, залишався мінімальним... Одним із рішень є виготовлення солодких сиропних приманок зі спорами бактерій для комарів, які, окрім всього, споживають також й нектар. Таким чином, бактерії втраплять у травну систему комарів, де й почнуть розмножуватись і убивати плазмодіїв.

Проте, деякі вчені вважають, що модифіковані бактерії, марнуючи енерґію на синтез скорпіну та енолаз-плазміноґену, уступатимуть у конкуренції із не модифікованими симбіонтами кишківника комарів, що у кінцевому результаті призведе до їх вимирання і нового спалаху малярії.

Ну, і ще один фактор, що стоїть на заваді впровадженню цієї біотехнології, - це ҐМО-опозиція - екоалярмісти, котрі катеґорично проти створення і будь-якого використання модифікованих орґанізмів, навіть, коли на кін поставлені мільйони людських життів...

То ж впровадження нової біотехнології у життя буде тривалим і болісним, хоча, надія на перемогу у війні проти напасної інфекції міцніє...

# data[].attributes.attachment_link.title
БІОТЕХНОЛОГІЧНІ БАКТЕРІЇ ЗДАТНІ ЗДОЛАТИ МАЛЯРІЮ

# data[].attributes.attachment_link.description
Малярія - найсмертоносніша тропічна болячка на Землі. Вона є причиною близько 1,2 мільйонів людських смертей щорічно! Спроби боротися з цим захворюванням, включно із сьогоденням, завжди зазнавали нищівної поразки. Розпилення отрутохімікатів у місцях виплоду малярійних комарів давало кількарічну перерву від епідемії, але одночасно спричинювало еволюційний стрибок, коли нові покоління кровосисних комах ставали стійкими до дії отрут і епідемія розпочиналась з новою силою...

# data[].attributes.headline
Чи токсична кукурудза: як не сплутати наукове знання і результати підкидання монетки

# data[].attributes.subject
Чи токсична кукурудза: як не сплутати наукове знання і результати підкидання монетки

# data[].attributes.headline
Будова Ольга

# data[].attributes.subject
Будова Ольга

# data[].attributes.body
ГМО: чи відповідає законам моралі використання гмо заради покращення життя?

Дослідження американського державного університету Бойсе

# data[].attributes.headline
Лунічева А.  ГМО: за і проти

# data[].attributes.subject
Лунічева А.  ГМО: за і проти

# data[].attributes.headline
Лунічева А. ГМО

# data[].attributes.subject
Лунічева А. ГМО

# data[].attributes.headline
Сумний результат відсутності елементарних знань з біології. 

# data[].attributes.subject
Сумний результат відсутності елементарних знань з біології. 

# data[].attributes.headline
Біотехнології: з миру по гену

# data[].attributes.subject
Біотехнології: з миру по гену

# data[].attributes.body
http://www.eco-live.com.ua/content/blogs/biotekhnologii-z-miru-po-genu

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
все про екологію

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
теоретична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
практична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
цікавинки про тварин

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні цікавинки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
техноекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
соціоекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
збереження природи

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
захист довкілля

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні терміни

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
біоінженерія

# data[].attributes.attachment_link.title
Біотехнології: з миру по гену | Екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.description
Бурхливий розвиток біотехнології поставив перед вченими і громадськістю непрості етичні та екологічні питання. Клонування, генетична модифікація - не зважаючи на багатообіцяючі перспективи, ці напрямки сучасної біоінженерії у багатьох викликають певні побоювання. Тому подальша доля галузі багато в чому залежить від того, як ці питання будуть вирішені.

# data[].attributes.headline
Як працює традиційний метод селекції? Чим від нього відрізняється генетична модифікація організмів? Якими властивостями можуть наділятись рослини за допомогою цього методу? І як здійснюється контроль над генетичною модифікацією тварин? Про це розповідає кандидат біологічних наук Євген Куликов.

# data[].attributes.subject
Як працює традиційний метод селекції? Чим від нього відрізняється генетична модифікація організмів? Якими властивостями можуть наділятись рослини за допомогою цього методу? І як здійснюється контроль над генетичною модифікацією тварин? Про це розповідає кандидат біологічних наук Євген Куликов.

# data[].attributes.attachment_link.entities[].name
Археоастрономия

# data[].attributes.attachment_link.title
Куликов Евгений - ГМО

# data[].attributes.attachment_link.description
ПостНаука - http://postnauka.ru Все, что вы хотели знать о науке, но не знали у кого спросить

# data[].attributes.headline
ГМО: шкода чи користь?

# data[].attributes.subject
ГМО: шкода чи користь?

# data[].attributes.body
http://www.eco-live.com.ua/content/blogs/gmo-shkoda-chi-korist

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Останнім часом все більшу популярність набуває тема генетично модифікованих організмів (ГМО). Споживачу цікаво, що це таке і чи шкідливі ГМО для здоров'я. Зазвичай короткі і малоінформативні огляди тільки заплутують і створюють досить важку для розуміння картину того, що відбувається - на жаль, газетні публікації не завжди точні в аналізі наукових даних. Основну інформацію ми, переважно, отримуємо від громадських організацій, які охоче і доступно викладають свою точку зору, але відрізняються при цьому екстремально агресивною позицією з усіх питань, які стосуються ГМО, та великим ступенем некомпетентності. Ця стаття - спроба навести відносний порядок у тому потоці інформації, який зараз ллється на наші з вами голови.

Як влаштований світ? Тварини поїдають рослини, рослини помирають і розкладаються бактеріями, ми поїдаємо і тих, і інших, і третіх. І при цьому рослини залишаються рослинами, кішки не перетворюються на мишей, а ми - в корів чи картоплю. Чому?

Звідки живі організми беруть енергію

Давайте згадаємо, яким чином живі організми планети Земля забезпечують своє існування. Рослина отримує енергію від Сонця. За допомогою енергії світла з мінеральних речовин, води і вуглекислого газу, який знаходиться в повітрі, вона синтезує глюкозу, з неї - вуглеводи, в яких запасає отриману енергію і пускає її потім на синтез власних амінокислот (з яких потім будуть побудовані білки рослини) та інших необхідних молекул - наприклад, жирів. Тваринний організм поглинає складні речовини з рослин або інших тварин, і розщеплює їх за допомогою травних ферментів до простих - наприклад, білки до амінокислот, а енергію, яка при цьому виділяється, використовує для своїх потреб. З отриманих амінокислот він будує свої власні білки. Деякі амінокислоти він також може синтезувати самостійно.

Тваринний організм не може взяти готовий білок з їжі (рослини або тварини) і "вбудувати" у себе. Поглинуті білки та інші молекули обов'язково піддаються розщепленню до простих "цеглинок", з яких потім збираються нові конструкції.
Що таке гени
Отже, кожна клітина складається з декількох основних компонентів: білків, жирів, вуглеводів. Якими вони повинні бути? Як повинні взаємодіяти між собою? Це визначає ДНК - дезоксирибонуклеїнова кислота, яка знаходиться в ядрі клітини. Окрема ділянка ДНК, в якій закодована послідовність збірки певного білка, і називається "ген". Білки, в свою чергу, визначають будову клітини, регулюють синтез всіх інших речовин, сприймають і передають сигнали, які змушують клітину міняти метаболізм. Сукупність всіх генів організму називається генотипом. У всіх клітинах одного організму генотип однаковий.

Звичайно, генотип не може бути ідентичним у всіх організмів, які належать до одного виду - інакше ми всі були б однаковими. Виняток становлять лише однояйцеві близнюки. Багато генів існує у декількох варіантах, і в конкретному організмі може виявитися той або інший. Деякі гени проявляються по-різному в різних умовах навколишнього середовища. Це дозволяє підтримувати різноманітність організмів, необхідну для виживання всього виду в цілому.
Навіщо потрібна селекція
Людина вже досить давно помітила, що деякі ознаки проявляються у схожих організмів по-різному. Вона підмічала в природі рослин або тварин, які володіли потрібними йому властивостями, і штучно вирощувала їх у своєму господарстві. Для схрещування і отримання потомства вона вибирала найсильніших або найсмачніших - таким чином, вибирались організми з певним генотипом. Так з'явилась селекція. Про гени, які й зумовлюють прояв тих чи інших властивостей, людина ще не знала, однак продовжувала схрещувати, вибирати, знову схрещувати і помічати закономірності прояву тих чи інших ознак. Традиційна селекція - довгий, трудомісткий процес, і на створення одного сорту рослин чи породи тварин багато людей витрачають довгі роки, і часто новий сорт лише незначно перевершує за якістю попередні варіанти.

З розвитком генетики і молекулярної біології з'явилась можливість зробити процес створення нових сортів більш ефективним. Вивчення ДНК, роботи генів, їх будови та функцій дозволило нам дізнатись, які саме гени контролюють прояв цікавих нам ознак. Використовуючи методи генної інженерії, вчені можуть контролювати деякі з них.
Що таке генна інженерія
Генна інженерія - це сукупність прийомів, методів і технологій, які дозволяють змінювати будову генів або вносити до організму чужорідні гени із заданими функціями. При цьому в організм переноситься лише один ген, а решта генотипу залишається незмінною, крім того, ми можемо наділити організм ознаками, які неможливо перенести шляхом схрещування з близькоспорідненими видами. А це якраз те, про що завжди мріяли традиційні селекціонери. Заняття це досить дороге і трудомістке.

Завдяки генній інженерії стало можливим створення організмів з новими, раніше не притаманними їм властивостями. Наприклад, невибагливі і дешеві в утриманні бактерії, які, до того ж, надзвичайно швидко розмножуються, можуть синтезувати потрібний білок за допомогою вбудованого в їх генотип чужого гена. Так, з використанням генетично модифікованих (рекомбінантних, трансгенних) бактерій, дешево, швидко і у великих кількостях отримують інтерферон, інсулін і деякі інші лікарські препарати. Генетично модифіковані рослини теж можуть виробляти лікарські речовини. Більшість генних модифікацій сортів направлено на розвиток стійкості до сільськогосподарських шкідників або вірусів, виживання при обробці полів гербіцидами, підвищення смакових і технічних якостей.

Звичайно, поліпшення якості та терміну зберігання харчової продукції можна досягти і іншими, традиційними способами - наприклад, рослини вирощують з використанням великої кількості хімічних добрив або рослинних гормонів, або обробляють плоди спеціальними препаратами. В продукти рослинного і тваринного походження додають хімічні речовини - ароматизатори, поліпшувачі смаку і консерванти. Відразу зазначимо - генетичний склад вихідного організму при цьому не змінюється, і до генної інженерії подібні методи не мають ніякого відношення, як іноді здається деяким покупцям. Більше того - іноді недостатньо добре протестовані хімічні речовини, отримані за допомогою ГМО, випускаються на ринок і зарекомендовують себе не кращим чином. Помилки системи контролю продукції залишаються непоміченими, і, як тільки споживач чує слово "отримано за допомогою ГМО", у всьому стає винна генна інженерія - ах ГМО? Ну, тоді все ясно - використовувати не можна. Але ж по суті все одно, яким саме чином був отриманий продукт - хімічним синтезом, або синтезом ГМО, він повинен ретельно перевірятися, і відповідальність за його безпечність лежить на системі контролю над якістю продукції.
Як створюють ГМО
Регулюванням роботи генів у клітині займаються спеціальні білки - особливі ферменти. Група таких ферментів може розрізати і зшивати ДНК в певних місцях - в природі це відбувається при здійсненні великої кількості генетичних процесів. Молекулярний біолог, маючи в арсеналі набір таких ферментів, може в пробірці "розрізати" і "зшити" шматки ДНК в заданому районі, вбудовуючи потрібний ген в певне місце. При використанні класичного методу поруч із вбудованим геном, як правило, вставляється маркер - наприклад, касета стійкості до антибіотику. Конструкція з гена і касети переноситься в клітину господаря, де вбудовується в ДНК. Клітина отримує новий ген і одночасно стає стійкою до антибіотику - за цією ознакою, яка легко визначається, її можна відрізнити від інших клітин, в які перенесення генетичної конструкції з якихось причин не відбулось.

Зараз конструкції створюють таким чином, що роботу гена і маркера можна регулювати - "вмикати" і "вимикати", видалити маркер з ДНК або обходитися взагалі без них. Також в якості маркерів можна використовувати, наприклад, гени-касети флуоресціюючих білків, світіння яких помітне під ультрафіолетом.

Перенести генетичну конструкцію в бактерії нескладно - оброблені за спеціальною технологією, бактерії самі поглинають її з середовища. Вбудовування конструкції в рослини відбувається за допомогою так званих агробактерій. В дикій природі ці бактерії інфікують рослини, викликаючи утворення пухлин. При цьому агробактерії переносять в рослинну ДНК свої гени, які регулюють ріст пухлини. Для генетичної модифікації рослини молекулярні біологи використовують спеціальний штам - замість пухлинних генів агробактерії переносять в рослинну клітину гени, необхідні вченому. Для модифікації деяких рослин, нечутливих до агробактерій, застосовують інші методи, наприклад, біобалістичний. За допомогою спеціальних установок мікрочастинки золота або вольфраму з нанесеною на них ДНК прискорюють за допомогою стиснутого гелію, і вони проникають у ДНК клітин-мішеней, після чого трансгенна конструкція вбудовується в задану ділянку ДНК.

Отриману трансгенну рослину вирощують спочатку в лабораторії, потім на дослідних ділянках, і після серій обов'язкових тестів на безпеку, які тривають протягом декількох років, рекомендують до випуску на ринок.

Зараз у США, Канаді, Китаї та інших країнах вирощується близько двох десятків трансгенних рослинних культур. Це картопля і кукурудза, стійкі до комах-шкідників; сорти томату й дині з продовженим терміном зберігання плодів; бавовна, стійка до гербіциду, який застосовується для знищення бур'янів; стійкий до гербіциду ріпак; стійка до гербіциду соя. Крім того, розроблений, але ще не готовий до випуску на ринок, трансгенний рис - "золотий рис": різновид рису, генетично покращений за допомогою бета-каротину, який в організмі людини перетворюється на вітамін А. Також розроблений ще один різновид рису, який відрізняється підвищеним вмістом засвоюваного заліза. Брак вітаміну A і заліза може викликати сильну анемію, відставання в розумовому розвитку, сліпоту і навіть смерть. "Золотий рис" може зіграти велику роль у вирішенні проблеми дефіциту цих мікроелементів у населення країн Азії, де рис є основним продуктом харчування.
Безпека ГМО
Чи безпечні ГМО? Дискусії з цього приводу не вщухають. Потенційні ризики, пов'язані з використанням ГМО, зводяться, в основному, до таких:

1) небезпека їжі, приготованої з ГМО, пов'язана з імовірним впливом введених генів на здоров'я людини;
2) руйнування природних екосистем і порушення екологічної рівноваги при масовому відкритому культивуванні трансгенних рослин.

На жаль, противники ГМО не можуть обґрунтувати свої побоювання на більш-менш пристойному науковому рівні, оскільки кількість коректних наукових робіт, які стосуються теми безпеки ГМО, досить обмежена. Пов'язано це з труднощами об'єктивної та коректної постановки експериментів з дослідження безпеки. Вчені - біохіміки, фізіологи і молекулярні біологи рослин Національної академії наук США і ще 11-ти наукових спільнот з різних країн світу - стверджують, що з наукової точки зору не існує ніякої відмінності між рослинами, отриманими з використанням генної інженерії і рослинами, виведеними традиційними методами селекції при культивуванні їх на полях і використанні у виробництві, оскільки сам метод отримання трансгенних рослин не викликає ніяких побоювань. Саме тому проблеми безпеки та застосування ГМО повинні вирішуватися на рівні індивідуального продукту - за допомогою різних тестів, які підтверджують відповідність досліджуваної продукції існуючим стандартам і нормам.
Небезпека вживання ГМО в їжу: проблема алергії
Іноді доводиться чути, що ГМО можуть викликати алергію. Спробуємо спочатку розібратися, що таке алергія. Ми вже знаємо, що вся їжа, яку ми їмо, розкладається в нашому кишечнику до простих складових, основних молекул. Звичайно, чужорідні білки не можуть розщепитися на складові частини миттєво - це відбувається поступово, в міру просування по травному тракту. Деякі великі білки, які містяться в нашій їжі, здатні викликати алергічну реакцію у чутливих до них людей.

Алергія - це збій в роботі нашої імунної системи, яка покликана розпізнавати чужорідні білки хвороботворних бактерій і вірусів, а також деякі токсини. Коли в організм потрапляють "чужі" білки (антигени), імунна система реагує на них, в результаті чого антигени нейтралізуються і виводяться з організму - таким чином ми захищаємось від хвороботворних мікроорганізмів і токсинів. Імунна система більшості людей не розпізнає білки, що містяться, припустимо, в їжі, як небезпечні і чужі. Однак у деяких людей імунна система гіперчутлива і відповідає на контакт організму не з хвороботворними організмами, а з білками, які знаходяться в їжі, пилком або пилом. Подібна відповідь називається алергією, а якщо вона спровокована прийомом продуктів харчування - харчовою алергією.

Харчову алергію можуть викликати різні продукти, не тільки незнайомі і екзотичні для нашого організму, як, наприклад, завезене до Європи зовсім недавно ківі, але й місцеві - наприклад, дуже популярна в Японії соя, або арахіс в США. Алергія на нього настільки сильна, що якщо на фабриці на одній лінії в різний час виробляються, наприклад, шоколад з арахісом і без, то люди з алергією на арахіс можуть відреагувати і на чистий шоколад. Бачили напис на упаковці "може містити сліди горіха"? Так виробник попереджає людей, гіперчутливих до горіху, про можливу алергію.

Широко відомий випадок, коли алергію викликав ГМО. Компанія Pioneer Hi-Bred International випустила трансгенну сою з вбудованим геном бертолетії високої, більш відомої під назвою "бразильський горіх". Справа в тому, що соя порівняно бідна на амінокислоту метіонін, тому, з метою підвищити її поживні властивості, в неї був вбудований ген багатого на метіонін білка з бертолетії. Цей білок "бразильського горіха" є сильним алергеном, і, синтезований модифікованою соєю, він також викликав алергічні реакції у чутливих до "горіху" людей. І хоча новий сорт сої був призначений для годівлі тварин, виробник зняв рослину з виробництва, побоюючись, що кормову сою можуть переплутати з продовольчою.

Алергія, викликана білком "бразильського горіха" в модифікованій сої, мала такий ж характер, як і алергічна реакція на звичайні "бразильські горіхи". В даному випадку всьому виною був сильний алерген - білок "горіха", і не важливо, якого походження. Те, що він синтезувався в ГМО, а не в рідній бертолетії, для розвитку алергічної реакції не має ніякого значення.

Уникати алергічної реакції - значить уникати продуктів, на які у людини алергія. Але алергік може зустрітися з незнайомим досі білком де завгодно, і в звичайних, не модифікованих продуктах: зараз в нашу країну активно імпортуються екзотичні фрукти, морепродукти тощо.

Всі ГМО, які випускаються на ринок, проходять обов'язкові тести на придатність, в тому числі - тест на алергенність. В цих тестах досліджується максимально доступна кількість білків-алергенів, відомих на даний момент. Варто лише сподіватися, що нові харчові продукти, отримані без застосування генної інженерії, досліджуються настільки ж ретельно.

Чи варто боятися ГМО як потенційних алергенів? Противники ГМО люблять наводити приклад з білком "бразильського горіха", представляючи все так, що людині здається, ніби всі ГМО не проходять перевірок і ми можемо зустрітися з невідомими алергенами у продуктах, випущених на ринок. Проте трансгенні продукти не більш небезпечні за звичайні, отримані в результаті селекції, а іноді навіть менш небезпечні - наприклад, показано, що зміст алергену в декількох трансгенних сортах рису був істотно нижчий, ніж у традиційному рисі.

Очевидно, що для алергіка важливо знати білковий склад продукту, а не генетичне походження білків. Ось якби на упаковці з трансгенним продуктом було вказано, які білки там містяться, чи немає серед них нехарактерних... Але ж такого маркування часто не вистачає і на традиційній продукції, отриманій без застосування генної інженерії.
Небезпека вживання ГМО в їжу: проблема токсичності
Дуже часто ГМО звинувачують в можливій токсичності. Історії про те, що "100 щурів нагодували трансгенною картоплею і вони померли від раку" переписуються з однієї газети в іншу, при цьому ніяких посилань на наукові дослідження зазвичай не дається. У зв'язку з цим розглянемо історію одержання і безпечність споживання трансгенної картоплі, модифікованої геном ендотоксину (Bt) бактерії Bacillus thuringiensis, яка внаслідок модифікації стала стійкою до колорадського жука.

Використання Bt-токсину для боротьби з комахами-шкідниками має довгу історію. Задовго до того, як був клонований відповідний ген та отримана перша модифікована ним картопля, Bt використовувався на полях в розпиленому вигляді. Причому, використовувався не індивідуальний Bt, а цілі клітини бактерії Bacillus thuringiensis, які продукували цей токсин. Bt сам по собі не є токсичним для ссавців. Але геном Bacillus thuringiensis несе ряд генів, які продукують інші, потенційно небезпечні для людини, токсини, які здатні викликати діарею, руйнування нирок і печінки. Крім того, Bt у своєму первинному вигляді руйнується на світлі. Тому для забезпечення його інсектицидних властивостей на полях протягом тривалого часу необхідне регулярне розпилювання препарату в значних кількостях. Таким чином, використання цілих клітин Bacillus thuringiensis в якості інсектицидного агента несе набагато більшу загрозу для людини, ніж культивування трансгенної картоплі з нетоксичним індивідуальним геном стійкості.

Були проведені експерименти на мишах, яких годували звичайною картоплею, картоплею, вирощеною з обприскуванням Bacillus thuringiensis, і картоплею, модифікованою геном Bt. Результати показали, що дієта з трансгенної картоплі практично не відрізнялась від дієти зі звичайної картоплі за фізіологічним впливом. В той же час, дієта з картоплі, вирощеної з обприскуванням Bacillus thuringiensis, викликала сильні зміни морфології клітин печінки і деякі інші відхилення.

Крім того, генетична конструкція, яка застосовувалась для модифікації рослини, побудована таким чином, що Bt після синтезу в клітинах прямує в основному в листя рослини. В бульбах картоплі Bt все ж таки присутній, але у невеликій кількості - його концентрація там така, що якби навіть цей білок був токсичним для людини, для того, щоб отримати дозу, достатню для отруєння, одній дорослій людині потрібно було б з'їсти близько 500 кг сирої картоплі за день.

Таким чином, аналіз ситуації із Bt-картоплею говорить про перевагу використання цього трансгенного сорту перед традиційними методами.

Трансгенні рослини, модифіковані генами стійкості до комах-шкідників, кілька разів ставали причиною гучних скандалів. Учасником одного з них також стала картопля. У 1998 році британський вчений Арпад Пустай (Arpad Pusztai) виступив в популярній телепередачі. Пустай працював з картоплею, модифікованою геном підсніжника. В телепередачі Пуcтай заявив, що він годував щурів цією картоплею і виявив негативні зміни в їх організмі, порушення функцій деяких органів і імунітету, та зробив висновок, що трансгенна їжа небезпечна для здоров'я.

Подібна заява переполошила громадськість. Люди, які не мають спеціальної освіти, звикли вірити вченим на слово, але ж для того, щоб зробити такий висновок, необхідно спочатку довести, що експеримент був проведений коректно. Дієта, яка складається з сирої картоплі - незвична їжа для гризунів, зміни в організмі можуть бути викликані просто зміною харчового раціону. Крім того, годування сирою картоплею - не найкраща модель для вивчення харчування людей, які в сирому вигляді її не вживають. Як проводилося годування, в яких дозах? Яким чином вимірювалися зміни в досліджуваних організмах у випробуваної та контрольної груп? Але ж у статті для наукового журналу такі тонкощі, що дозволяють судити про чистоту експерименту, обов'язково повинні бути описані, без цього статтю просто не беруть до друку - строгі рецензенти повертають рукопис авторові з проханням допрацювати. Арпад Пуcтай був звільнений з роботи через два дні, його керівництво заявило, що подібна поведінка не личить справжньому вченому. Противники ГМО пояснили звільнення тим, що біотехнологічні компанії вирішили прибрати зі свого шляху борця за правду, і до цих пір в різних посиланнях ГМО-опонентів Пуcтай проходить як потерпілий герой.

Але скандал розгорівся, і групи з кількох науковців перевірили результати його експериментів. Арпада Пустай звинуватили в поганій підготовці експерименту і недостатній статистиці, а також у відсутності необхідного контролю. Незабаром відомий медичний британський журнал The Lancet опублікував статтю Арпада Пуcтай з результатами експериментів. Замість гучних стверджень в ній вказувалось, що при харчуванні трансгенною картоплею у щурів відбулися деякі зміни в травному тракті. Стаття була піддана жорсткій критиці з боку фахівців. В тому ж журналі були опубліковані рецензії, в яких Пуcтай звинувачували в поганій підготовці експерименту: харчування щурів, яких годували трансгенною картоплею, і щурів, яких годували звичайною, не було збалансоване за кількістю споживаного протеїну, а зміни в кишечнику у тварин могли бути викликані переходом на нову дієту, так як замірів подібних змін у контрольної групи не проводилося.

Противники ГМО про це мовчать. Будь-якому поважаючому себе руху, не важливо за що чи проти чого, потрібен свій герой. Тому противники ГМО пишаються вченим, пригнобленим в тяжкій боротьбі з біотехнологічними корпораціями, і винять всіх у тому, що Арпаду не дають працювати, він не може повторити і поліпшити свій експеримент. Подібних героїв, авторів скандальних заяв про небезпеку ГМО в Інтернеті і популярних виданнях вистачає. У такого роду заявах зазвичай не уточнюється, що перед випуском ГМО на ринок в обов'язковому порядку здійснюється їх тестування на безпечність. Трансгенну картоплю, томати і кукурудзу випробовують на піддослідних щурах і мишах, щоб виявити можливі токсичні ефекти, і це обов'язковий етап при перевірці продукту на харчову придатність.
Небезпека вирощування ГМО в природі: загроза екології
ГМО, зокрема, рослини, які вирощуються у відкритому ґрунті, поза сумнівом, взаємодіють з оточуючими їх організмами. Чи може така взаємодія порушити екологічну рівновагу?

Як правило, в першу чергу в нанесенні шкоди навколишньому середовищі звинувачують рослини, які виробляють токсини для захисту від комах-шкідників - наприклад, стійка до колорадського жука трансгенна картопля, яка виробляє Bt-токсин. Гіпотетично можливість нанесення шкоди навколишньому середовищу існує, однак у порівнянні з отрутохімікатами, які використовуються в сільському господарстві, ГМО не тільки менш токсичні, але і володіють значними перевагами.

Слід пам'ятати, що колорадський жук спричинює втрату до 40% усього врожаю картоплі щорічно. Ефективних засобів боротьби з ним не існує. По суті, до 97% всієї картоплі в Україні виробляється приватними господарствами, що передбачає нерівну боротьбу фермерів з жуком, в якій останній незмінно перемагає. Використання отрутохімікатів в порівнянні з вирощуванням стійких до жука ГМО завдає незрівнянно більше шкоди екологічній рівновазі, оскільки хіміопрепарати, по-перше, застосовуються, як правило, безрецептурно і в гігантських кількостях, по-друге, не відрізняються вибірковістю дії, а, отже, завдають шкоди не тільки рослинам інших видів, а й тваринам, а, в кінцевому підсумку, і людині, і, по-третє, забруднюють ґрунтові води.

Екологічна безпечність іншої трансгенної рослини була доведена в історії з метеликом-монархом. У 1999 році кукурудзу, модифіковану геном Bt-токсину, який захищає рослину від кукурудзяного метелика, звинуватили в скороченні популяції метелика-монарха, личинки якого харчуються листям з пилком трансгенних рослин. Новина, опублікована в авторитетному журналі Nature, швидко рознеслась по світу, біотехнологічним компаніям були завдані збитки, кукурудзу заборонили ввозити до Європи і ввели обмеження на її вирощування в США. У 2001 році Національна академія наук США опублікувала результати дворічних досліджень ряду університетів США і Канади, проведених під егідою Міністерства сільського господарства США. У висновку було зазначено, що пилок Вt-кукурудзи не є небезпечним для личинок метелика-монарха. А ось від широко вживаного на кукурудзяних полях отрутохімікату цигалотрину їх чисельність дійсно скорочується.

Грінпіс подав судовий позов, але Верховний суд США постановив, що у корисних комах більше шансів вижити на Bt-рослинах, ніж коли поля обробляються пестицидами. Стосовно останніх, кількість інсектицидів, які застосовуються у світі, тільки через вирощування Вt-бавовни скоротилась на 33 тисячі тонн. А всього в 2001 році в США вирощування трансгенних рослин, стійких до гербіцидів і комах, дозволило зменшити використання отрутохімікатів на 20,7 тисячі тонн.

Інша проблема, яка викликає побоювання у противників трансгенних рослин, полягає в теоретичній можливості перенесення змінених генів в близькоспоріднені види диких рослин. Тут потрібно зазначити, що обмін генною інформацією між культурними сортами, отриманими за допомогою традиційних методів селекції і штучно вирощуваними на полях, і їх дикими родичами відбувається так само давно, як і власне використання самих сортів. Це відбувається при перезапиленні диких рослин пилком споріднених їм культурних видів. Однак, для того, щоб якийсь ген закріпився в популяції і передався нащадкам, необхідно, щоб він забезпечував організму певну селективну перевагу при розмноженні. Ген, який забезпечує, наприклад, виживання рослини на полі при обробці гербіцидом, для виживання в дикій природі цінності не несе і навряд чи закріпиться в популяції. Інші ознаки, такі як стійкість до комах-шкідників, можуть давати генетично модифікованим рослинам перевагу в диких умовах. Але навіть цього можна уникнути. Наприклад, на даний момент методи генної інженерії дозволяють конструювати трансгенні рослини таким чином, що чужорідні гени взагалі не потрапляють в пилок, або пилок ГМО нежиттєздатний в природі.

Застосування ГМО в сільському господарстві може ще й принести користь навколишньому середовищу. Вирощування більш продуктивних і невибагливих трансгенних рослин дозволить збільшити врожайність без територіального розширення полів, зберігаючи тим самим ліси від вирубки під сільськогосподарське і промислове використання. Однак, потрібно пам'ятати, що при повсюдному впровадженні трансгенних сортів існує небезпека так званої монокультуризації - численні різноманітні сорти сільськогосподарських рослин будуть витиснені з ринку одним або двома покращеними трансгенними. У даному випадку необхідно об'єктивно і з різних точок зору оцінювати переваги і недоліки сортів, перш ніж замінювати одні на інші. Але це проблема загальної селекції, а зовсім не технології виробництва ГМО.

Хотілося б ще звернути увагу на деякі аспекти екологічно безпечних у широкому розумінні технологій виробництва органічної їжі, при якому повністю відмовляються від застосування ГМО, отрутохімікатів, хімічних добрив, а на полях використовується ручна праця. Органічна продукція виробляється старими, малоефективними методами, що підвищує її вартість у кілька разів у порівнянні з продукцією, яка виробляється із застосуванням сучасних технологій. Такий спосіб вирощування сільськогосподарських рослин доцільний при необхідності отримання порівняно невеликого врожаю на власній грядці або в невеликому приватному фермерському господарстві - однак, якщо потрібно виростити велику кількість рису або кукурудзи, необхідну для того, щоб прогодувати населення Китаю, Індії чи Африки, потужностей органічного сільського господарства явно не вистачить. Розширення органічного виробництва вимагає збільшення площ розораних під поля земель і знищення лісів, що ніяк не може позитивно позначитися на екологічній ситуації. Відмова від застосування добрив і отрутохімікатів змушує органічних фермерів вдаватися до таких традиційних методів, як угноювання ґрунтів, обробка ґрунтів неорганічними солями міді і обприскування полів продуктами перегонки нафти. Потрібно мати на увазі, що угноювання ґрунтів може викликати перенесення інфекції та органічне забруднення вод. Неорганічні солі міді токсичні, так само як і продукти перегонки нафти. Це, звичайно, не означає, що органічна їжа "шкідлива" - просто до будь-якого бренду потрібно ставитися спокійно і розсудливо.
***
Отже, самі по собі, як явище, ГМО є порівняно нешкідливими для людини та навколишнього середовища. Але, як і скрізь в харчовій галузі, все-таки існують певні небезпеки, пов'язані з трансгенними продуктами. Це і підробки, і збої в системі контролю, і багато іншого, чим "грішить" сучасний ринок харчової продукції. І тільки правильно організоване виробництво, робота з перевіреними компаніями, контроль за якістю і випуском на ринок трансгенних продуктів дозволить з достатньою впевненістю говорити про безпечність генетично модифікованої їжі, як і будь-якої іншої. У цьому випадку компанія або фермер, які вирощують сільськогосподарську продукцію, зможуть самостійно вибрати для роботи сорти рослин, ґрунтуючись на їх споживчих і економічних властивостях, а не на домислах про шкоду генотипів ГМО і не-ГМО.
За матеріалами статті Костянтина Іночкіна "В поле каждый колосок..." Виправлено та доповнено - "Екологія життя" Ідея - Анастасія Федорів

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
все про екологію

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
теоретична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
практична екологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
цікавинки про тварин

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні цікавинки

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
техноекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
соціоекологія

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
збереження природи

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
захист довкілля

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
екологічні терміни

# data[].attributes.attachment_link.title
ГМО: шкода чи користь? | Екологія життя

# data[].attributes.attachment_link.description
Останнім часом все більшу популярність набуває тема генетично модифікованих організмів (ГМО). Споживачу цікаво, що це таке і чи шкідливі ГМО для здоров'я. Зазвичай короткі і малоінформативні огляди тільки заплутують і створюють досить важку для розуміння картину того, що відбувається - на жаль, газетні публікації не завжди точні в аналізі наукових даних.

# data[].attributes.headline
Охарактеризуйте  принципи створення та застосування генетично модифікованих і химерних організмів.

# data[].attributes.subject
Охарактеризуйте  принципи створення та застосування генетично модифікованих і химерних організмів.

# data[].attributes.headline
Охарактеризуйте  напрямки досліджень та сучасні  досягнення біотехнологій

# data[].attributes.subject
Охарактеризуйте  напрямки досліджень та сучасні  досягнення біотехнологій

# data[].attributes.headline
Охарактеризуйте  особливості селекції рослин, тварин,мікроорганізмів

# data[].attributes.subject
Охарактеризуйте  особливості селекції рослин, тварин,мікроорганізмів

# data[].attributes.headline
Химерні організми

# data[].attributes.subject
Химерні організми

# data[].attributes.headline
Біотехнології: зло чи благо?

# data[].attributes.subject
Біотехнології: зло чи благо?