Genetyka i modyfikacje genetyczne zwierząt i roślin

Genetyka - modyfikacje genetyczneGenetyka i modyfikacje genetyczne roślin i zwierząt

Przedmiot i rezultat badań genetyki - modyfikacje genetyczne, jak sama nazwa wskazuje, polegają na odpowiednim przerobieniu kwasów nukleinowych na potrzeby ludzkości.

Kwasy nukleinowe bowiem odpowiadają za tworzenie aminokwasów, które budują białka, czyli właściwie są bazową częścią wszystkich organizmów. Każde zwierzę ma swój unikalny zestaw genów, osobniki tego samego gatunku mają zbliżony genotyp, ale zawsze różny.

To geny odpowiadają za wszystkie różnice, które możemy zauważyć między dowolnymi dwoma organizmami. To one warunkują występowanie specyficznych cech, koloru futra czy fluorescencję. Współcześni naukowcy - biolodzy, a ściślej mówiąc - inżynierowie genetyczni zajmują się analizą i przerabianiem kwasów nukleinowych, takich jak na przykład kwas deoksyrybonukleinowy, czyli DNA czy kwas rybonkleoinowy, czyli RNA.

Początki genetyki

Początki genetyki można datować na drugą połowę dziewiętnastego wieku. Wtedy wielu naukowców badało czynniki, które warunkują dziedziczność. Jednym z najbardziej znanych z tego okresu biologów jest czeski zakonnik Johann Mendel (który swoją drogą nie zdał niegdyś biologii na egzaminach uprawniających do nauczania), który sformułował dwa prawa Mendla i teorię, zawierającą pierwsze opisy alleli i ogólnie rzecz biorąc dziedziczności. Innym przełomowym momentem było dokonane w 1869 roku przez Friedricha wyekstrahowanie cząsteczek kwasu deoksyrybonukleinowego. Nadal jednak czekano na ich dokładny opis, poznanie budowy i właściwości. Około pół wieku później, Albert Kossel dokonał chemicznego rozpoznania kwasu rybonukleinowego, z którego wynikało, że budują go cztery zasady: tymina, guanina, adenina, cytozyna. W 1911 roku Phoebus Levene, badając kwas nukleinowy wyodrębniony z drożdży, udowodnił, że istnieją co najmniej dwa rodzaje kwasów nukleinowych, różniących się cząstkami cukru. Po mimo tego wszystkiego, największych odkryć dokonano niespełna sześć dekad temu. Wtedy James Watson i Francis Crick, wraz ze swoją drużyną, jako pierwsi przeanalizowali i opisali dokładną budowę kwasów rybonukleinowych. Wówczas stało się jasne, w jaki sposób dziedziczone są geny, jak zbudowane są dane kwasy. To odkrycie zbliżyło ludzkość do modyfikacji genetycznych.

Naukowcy od lat zajmują się eksperymentami z tym związanymi. Przeprowadzono już wiele doświadczeń, które dały odpowiedź na różne zagadnienia. Poznaliśmy przybliżony zapis genów wielu zwierząt, roślin czy bakterii, w tym także człowieka. Co to takiego nam daje? Geny to takie cegiełki budujące organizm. Gdyby jedną cegiełkę zamienić na inną, na przykład bardziej wytrzymałą, możemy przyjąć, że wytrzymałość budowli wzrośnie. I takich cegiełek jest bardzo dużo. Jedne odpowiadają za oczy, drugie za uszy, inne za strukturę włosów i długo by wymieniać. A gdy którąś z nich zastąpimy inną, można powiedzieć ulepszoną wersją, nasz organizm - będzie ulepszony.

W drugiej połowie dwudziestego wieku dokonano rozpoznania enzymów odpowiadających za operacje na kwasach DNA czy RNA. Przez operacje rozumiemy tutaj na przykład cięcie nici kwasów i ich uzupełnianie na zasadzie komplementarności. To właśnie te enzymy służą bioinżynierom za narzędzia do przeprowadzania operacji. Trudno sobie wyobrazić naukowca, który z normalnej wielkości skalpelem stara się coś zdziałać na obiektach, które widać wyraźnie dopiero pod mikroskopem. Natomiast odpowiednie enzymy wpuszczone do wydzielonego RNA czy DNA zrobią dokładnie to, do czego są przeznaczone. W mniej więcej taki sposób dokonuje się szeroko rozumianych manipulacji genetycznych, chociaż nie zawsze. Są do tego także specjalne narzędzia, przystosowane do takich operacji, do których normalne enzymy nie są dostosowane.

Klonowanie

Jednym z rodzajów manipulacji genetycznych jest bez wątpienia klonowanie. Jedną z jego technik jest mechaniczny transfer jąder komórkowych. Pierwszym, znanym na szeroką skalę eksperymentem, jeśli chodzi o klonowanie, jest przypadek owcy Dolly, sklonowanej w 1996 roku przez naukowców z Instytutu Roślin w Edynburgu (Szkocja). Kolejnym znanym (chociaż już nieco mniej) przykładem jest sklonowana w 1997 roku mysz Cumulina, której przypadek dowiódł, że klonowanie zwierząt nie wiąże się z ich chorobami, płodnością czy wadliwą genetyką potomstwa. Podjęto także zabiegi krzyżowania organizmów poprzez ingerencję w ich kod genetyczny, przez co wykształciły się gatunki o hybrydowych właściwościach. Przykładem może być zebryna, będąca krzyżówką osła i zebry. Zazwyczaj takie hybrydy nie są płodne, jeśli jednak okazują się płodne, dają początek nowemu gatunkowi. Obowiązkowo trzeba tutaj wspomnieć, że w 2007 roku międzynarodowa organizacja The Human Fertilisation and Embryology Authority pozwoliła na tworzenie hybryd ludzko-zwierzęcych, co oznacza łączenie kodu genetycznego człowieka z kodem genetycznym zwierząt.

In vitro

Głośno się mówi także o in vitro, czyli sztucznym zapłodnieniu. Gamety męskie są pobierane, przechowywane w niskich temperaturach, po to, by w przyszłości zostały wykorzystane przez połączenie z gametami żeńskimi w organizmie kobiety (sztuczne zapłodnienie) lub w warunkach laboratoryjnych, tworząc zygotę, która jest wszczepiana w kobiece łono (sztuczne zapłodnienie pozaustrojowe). Zapładnianie in vitro poniekąd jest dobrym rozwiązaniem, gdy ojciec planowanego dziecka jest bezpłodny - pozwala na zapłodnienie kobiety bez odbywania stosunków seksualnych z innym mężczyzną. Warto się jednak zastanowić nad innymi kontekstami stosowania tego rozwiązania, natury bardziej moralnej niż biologicznej. To samo tyczy się klonowania i właściwie całego ogółu operacji rozumianych jako manipulacje genetyczne.

Warto także wspomnieć, że dokonywane są również operacje na pojedynczych kodonach, służące transplantowaniu jedynie określonych cech na osobniki tego samego lub czasem także innego gatunku. Pozwala to na doskonalenie otaczającego nas świata z naukowo-logicznego punktu widzenia. Prowadząc hodowlę zwierząt, mogę sprawić, by każda sztuka była wręcz idealna - miała miękką, gęstą i puszystą sierść, czy była tłuściutka bez specjalnie wielkiego karmienia, ogólnie przecież wszystko, jeśli tylko nauka poznała odpowiadające za to geny. To samo się przecież czyni, tworząc żywność modyfikowaną genetycznie. Piękne, czerwone, soczyste i idealnie okrąglutkie jabłuszka, odporne na wszelkie robactwo i inne zarazy są w zasięgu dzisiejszej nauki, chociaż jeszcze troszeczkę brakuje, byśmy poznali wszystko, co kryje przed nami ogół wszystkich kwasów nukleinowych

Jest jeszcze jedna, bardzo ważna kwestia, którą należy poruszyć, mówiąc o manipulacjach genetycznych. Niezależnie od tego, co o nich sądzimy z moralnego punktu widzenia, są one jedyną szansą na wyleczenie takich chorób jak nowotwory czy schorzenia genetyczne. Zmutowane komórki, to jest przejęte przez nowotwory, mogą zostać na nowo "zaprogramowane" przez człowieka, a wadliwe geny po prostu wymienione na nowe. Ułatwiłoby to życie sporej części naszego społeczeństwa, jednak póki co, jeszcze nam daleko do takich rozwiązań.

W 2006 roku, naukowcy z Chin za pomocą bioinżynierii wyhodowali fluorescencyjną świnię, to znaczy - świeciła ona zielonym światłem. Geny te zostały pobrane z fluorescencyjnej zieleni. Potomstwo tej świni także wykazywało te cechy, co ponownie dowiodło tezy, że zmanipulowane genetycznie cechy są przekazywane tak, jak normalne. Eksperyment ten miał służyć jako zalążek do prac nad hodowaniem świń, które mogłyby służyć jako materiał do transplantacji organów do ludzkich ciał.

Eksperymenty z genami stwarzają duże możliwości w szerokim zakresie dla naukowców. Warto się jednak zastanowić, czy typowo racjonalne powódki są najważniejsze, czy nie ma innych aspektów podejmowania takich decyzji. W każdym przypadku jest coś, co warto rozważyć z innego punktu widzenia niż nauka. To jednak jest sprawą osobistą każdego człowieka.

Komentarze