Генная инженерия позволяет манипулировать генами с целью изменения генетического аппарата с положительными примерами. Методы и примеры генной инженерии быстро стали незаменимым инструментом для биологических и биомедицинских исследований и явились достижением химии.
Генная инженерия это не отдельная наука, а метод биотехнологии, использующий молекулярную, клеточную или микробиологию с целью влияния на наследственность живых организмов.
Сегодня, представляя конкретные изменения в отдельные гены и наблюдая за их фенотипическим (совокупность признаков и свойств) воздействиям освещены многие биологические механизмы. Теперь, генетическая информация легко доступна через быстрые методы секвенирования (определение последовательности) ДНК. Путем сравнения последовательностей ДНК, молекулярные биологи получили важное понимание функции и эволюции генов. Полная геномная последовательность ДНК доступна для различных микроорганизмов, в том числе к патогенным бактериям и вирусам, а также дрожжам.
Цель генной инженерии состоит в том, чтобы улучшить природные качества таким образом, чтобы они приносили пользу обществу.
Проект генома человека
Как пример генной инженерии сейчас уже есть полная последовательность геномов различных животных и растений, которая предоставляет ценную информацию по биологии этих организмов.
Наконец, самый большой масштабный проект в истории биологии, проект генома человека был завершен в 2007 году.
Шестимиллиардная геномная последовательность ДНК человека чрезвычайно полезна для биомедицинских ученых для понимания, как человеческое тело функционирует и как возникают заболевания.
Однако проект генома человека также вызывает сильные этические вопросы. К ним относятся возможность неправомерного использования таких знаний, защиту неприкосновенности частной жизни, прав интеллектуальной собственности и защиту всеобщего доступа к общественной информации. По этой причине исследования проекта генома человека сопровождается потенциально далеко идущими социальными последствиями, которые могут иметь новое направление.
Возможности генной инженерии
Возможности и примеры генной инженерии, биотехнологии и медицины только начинают материализоваться:
- Генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры, растения устойчивы к различным патогенам, однако требуется их изучение.
- Существует все большее количество лечебных и диагностических фармацевтических продуктов, которые производятся генетически измененными бактериями.
- Многообещающие успехи в генной терапии, где дефекты устраняются в некоторых типах клеток или тканях.
- Изолированные клетки человека также могут быть наследственно изменены.
Однако существуют сильные этические проблемы существуют при введении в оплодотворенную человеческую клетку генетической модификации.
Однако мало сомнений, что это возможно в принципе, и что эта практика имеет потенциал революционизировать профилактику тяжелых генетических расстройств с помощью генной инженерии. Также человек будущего будет зависеть от успехов в генной инженерии, чтобы сотворить нам подобного, способного к полетам на другие планеты.
Полет на другие планеты (кроме Марса) современного человека невозможен в обозримой перспективе — это тоже пример генной инженерии будущего.
Преимущества генной инженерии
Преимущества генной инженерии бесчисленны и охватывают широкий спектр категорий.
Реализации генно-инженерных продуктов применяются на людях, животных, растениях и даже используются в промышленности. Генная инженерия — это то, что может вылечить рак и другие разрушительные заболевания, такие как муковисцидоз. Это то, что может спасти исчезающие виды животных и создать более выносливые разновидности животных. Это то, что позволяет создавать сорта растений, устойчивые к вредителям и засухе. Генная инженерия — это то, что чрезвычайно полезно и в чем мы, люди, нуждаемся.
На протяжении многих лет, пока продолжались исследования в области генной инженерии, значительная часть внимания ученых была сосредоточена на том, как это может принести пользу людям; возможные области применения многочисленны и различаются по степени реальности.
Реалистичное внедрение генетически модифицированного продукта в образ жизни человека включает в себя синтетический человеческий инсулин.
Генная терапия
Генетики являются пионерами новой технологии, называемой генной терапией.
Генная терапия — это медикаментозное лечение заболевания путем восстановления или замены дефектных генов или введения терапевтических генов для борьбы с болезнью. Эта технология будущего сможет лечить рак и такие изнурительные заболевания, как болезнь Лу Герига и муковисцидоз, оба из которых вызваны дефектным геном. Ученые уверены, что они способны вылечить эти заболевания, введя новые гены, потому что это исправит дефектные белки, вырабатываемые из-за дефектного гена.
Другие возможности генной инженерии человека включают клонирование, которое является аспектом генной инженерии, который некоторые называют аморальным. Однако в настоящее время клонирование человека незаконно; ученые только исследуют, возможно ли выращивать человеческие органы таким образом, чтобы смертельные случаи от отторжения трансплантата и долгое ожидание списков трансплантатов органов устарели.
Выращивание растений с помощью генной инженерии
Другой целью генной инженерии является создание растений, обладающих полной устойчивостью к гербицидам окружающих их сорняков, устойчивостью к пестицидам поедающих их насекомых, абиотической устойчивостью к таким факторам, как температура и потребность в воде. Чтобы сделать это, генные инженеры выделяют гены, которые проявляют эти характеристики, из зимостойких растений и внедряют их в сельскохозяйственные культуры.
Генная инженерия способна привнести в сельскохозяйственные культуры определенные элементы, которые сделают их чрезвычайно прибыльными, повысят питательную ценность и вкусовые качества, а также повысят устойчивость к внешним факторам, препятствующим эффективному выращиванию обычных культур.
Особые стремления исследователей направлены на создание растений, обладающих устойчивостью к гербицидам, улучшенной питательной ценностью и генетически модифицированными корнями, обладающими повышенной азотфиксацией. Из этих применений генной инженерии создание продуктов повышенной питательной ценности является одним из наиболее распространенных. Культуры с повышенной калорийностью, витаминной и минеральной ценностью имеют решающее значение.
Примерами таких продуктов являются рис с более высоким содержанием железа и бета-каротина, кукуруза с повышенной калорийностью и помидоры с высоким содержанием флавонолов, которые являются мощными антиоксидантами, повышающими иммунный ответ.
Выводы
В целом, генная инженерия — это инновационная сила, которая меняет биологию и генетику в том виде, в каком мы ее знаем. Многочисленные реалистичные приложения появились в результате исследований, проводимых учеными, и интегрировались в медицину человека; однако все еще существует несколько строгих запретов на виды исследований, которые могут проводить ученые, и для того, чтобы успех генной инженерии действительно расцвел, их необходимо уточнить.
Подобно тому, как двадцатый век был эпохой первопроходцев в области вычислительной техники, двадцать первый век стал веком ДНК. Передовые технологии и материалы, такие как кремний, позволили быстро продвинуться в области вычислительной техники. Внедрение новой технологии полностью изменило современное общество.
Генетики хотят повторить успех инженеров компьютерной эры в исследованиях современной генной инженерии.
