Современная генетика

aceast? tehnologie de reproducere se prezint? оn felul urm?tor: dup? ce

vaca recordist? de la care s-a ob?inut de acum totul, a fost rebutat?, din

ovarele ei se extrag ovocitele care se pun оntr-un mediu nutritiv favorabil

matur?rii. Apoi ovulele maturate sunt fecundate ?i embrionii ob?inu?i sunt

transplanta?i mamelor adoptive.

Tocmai a?a procedeaz? savan?ii de la Institutul de оnmul?ire ?i de

genetic? a animalelor agricole. Оn vara anului 1982 ei au extras din ovarul

unei vaci adus de la combinatul de carne celulele embrionare, aflate la

etapa timpurie de dezvoltare, ?i le-au pus оntr-un mediu nutritiv

artificial. Dup? maturare ele au fost fecundate. Peste o zi ovarele au

оnceput a se diviza. Mecanismul vie?ii care, dup? pieirea vacii-mame, s-a

oprit, a оnceput iar. Trei embrioni au fost transplanta?i juncii

recipiente. Unul dintre ei s-a prins ?i оn ianuarie 1983 vaca «Nadejda» a

n?scut fiul s?u adoptiv, numit «Pervene?».

Experimentul reu?it de fecundare artificial? a ovocitului ?i de cre?tere

оn eprubet?, de transplantare a acestuia vacii recipiente, a devenit un pas

important оn dezvoltarea biologiei mondiale. Peste un an profesorul A.

Golubev a declarat оntr-un interviu acordat coresponden?ilor: «Pervene?» se

distinge printr-o s?n?tate excelent? ?i prin ritmul dezvolt?rii sale. Cu

toate c? ra?ia sa de hran? este obi?nuit?, el spore?te zilnic оn greutate

cu mai bine de un kilogram ?i cвnt?re?te peste patru chentare.

Speciali?tii din multe centre ?tiin?ifice ale lumii se ocup? cu ob?inerea

artificial? a embrionilor ?i cu transplantarea lor. Se pune sarcina de a

оnv??a cum s? clon?m – s? оnmul?im animalele de tip genetic unical pe cale

industrial?. Astfel se vor accelera cu mult termenele de selec?ie a unor

rase de vite de mare randament. Pвn? оn prezent, оns?, au reu?it doar

experien?ele cu alte animale, precum ?i transplant?rile la vacile

recipiente a unor embrioni vii, lua?i de la vacile donatoare. Speciali?tii

geneticieni оn frunte cu academicianul L. C. Ernst, au elaborat pentru

prima dat? metodele de modelare оn eprubet? a celor mai fine procese de

na?tere a organismului viu. Aceast? orientare a ingineriei celulare este o

cale sigur? de ob?inere a vi?eilor ?i a altor animale agricole, care

prezint? o copie fidel? a p?rin?ilor lor.

13.4 Animale transgenice

F. Bernet, laureat al premiului Nobel, cu aproape cincisprezece ani оn

urm? оn cartea sa «Genele. Visuri ?i realitate» a prezis, c? ingineria

genetic? la nivelul unui оntreg organism nu va putea fi realizat? tehnic

decвt оn secolul XXI.

Оntr-adev?r, pвn? оn prezent toate realiz?rile ingineriei genice a

animalelor se refereau la celule sau embrioni aparte, crescu?i оn afara

organismului. ?i erau numai celule somatice, nu sexuale. Iar ob?inerea unui

organism animal normal, viabil dintr-o celul? somatic? este o problem?

foarte complicat?. Dup? cum am mai men?ionat, dificult??ile ?in de

modific?rile ireversibile din programul ereditar al celulelor somatice

specializate. Chiar ?i la plante un organism poate fi ob?inut numai din

celule meristematice (ne specializate) sau din celule callus

(dediferen?iate) ale altor organe, cu toate c? multe dintre ele, dup? cum

?tim, se оnmul?esc u?or pe cale vegetativ?. Oricum, numai celulele sexuale

pot transforma programul ereditar оntr-un individ de valoare complecta.

Aceasta оnseamn? c? dac? vom insera gena necesar? оn cromozomul celulei

sexuale, individul matur ob?inut din ea va con?ine aceast? gen? оn fiecare

celul? a corpului s?u ?i o va transmite prin ereditate. Succesele ob?inute

de microchirurgie la operarea unor celule aparte au f?cut ca aceast?

sarcin? s? devin? absolut real?. Dar se cerea оndr?zneal? ca dup? opera?ia

de inginerie genic? s? se creasc? un organism viu. Acest lucru l-au

realizat pentru prima dat? F. Leisi de la Universitatea Oxford (Anglia).

Trebuia transplantat? o gen? a unui epure de cas? unui ?oarece. Gena

globinei a fost оn prealabil clonat?, adic? separat? din cromozomul

epurelui de cas? ?i multiplicat? оn componen?a plazmidei inelare. Apoi

copii ale acestei gene au fost inserate cu o micropipet? foarte fin? оn

nucleele ovulelor de ?oarece chiar atunci fecundate. Dup? transpalntare au

r?mas viabile jum?tate din celule. Ele au fost introduse оnapoi оn

oviductul femelelor. Numai 15% din ele au evoluat оn ?oricei de valoare

complect?. Controlul a demonstrat c? nu la toate animalele nou-n?scute gena

str?in? s-a integrat оn cromozomi. Au fost cerceta?i 24 de ?oricei ?i numai

9 dintre ei purtau gena globinic? a iepurelui de cas?. Trebuia de verificat

dac? aceste gene se transmit prin ereditate. Оn acest scop masculii, care

aveau gena iepurelui, au fost оncruci?a?i cu ?oarecii obi?nui?i. S-a

constatat c? оn toate cazurile gena a fost mo?tenit?. Iar aceasta оnsemna

c? s-a integrat stabil nu numai оn cromozomii celulelor somatice, dar ?i оn

cele sexuale.

Primele experien?e reu?ite au fost urmate de altele. Оn anul 1981 оn

pres? au ap?rut comunic?ri cu privire la inserarea genelor str?ine clonate

оn ovulele fecundate de ?oarece, care apoi se introduceau din nou оn uter

pentru dezvoltarea lor continu?. Оn ovulul fecundat al ?oarecilor era

inserat? o molecul? de ADN, care con?inea gena globulinei ( de iepure de

cas? ?i de om, gena virotic?, fermentul timidinchinaza de codificare,

precum ?i gena hormonului de cre?tere a ?obolanului. Ne vom opri mai

am?nun?it asupra ultimului exemplu.

Experimentul efectuat de un grup de biologi americani оn frunte cu R.

Palmiter ?i R. Brinster consta оn urm?toarele. La оnceput a fost creat?

gena artificial?, compus? dintr-un sector de reglare – promotor al uneia

din genele ?oarecelui, ?i o gen? structural?, ce codific? hormonul de

cre?tere a ?obolanului. Apoi copiile genei artificiale au fost inserate оn

pronucleele feminine ale ovulelor ?oarecilor, dup? care aceste ovule se

implantau ?oarecilor, care jucau rolul de mame adoptive. La ?apte din 21 de

?oricei nou-n?scu?i a fost descoperit? expresia genei hormonului de

cre?tere a ?obolanului – cu alte cuvinte, genele ?obolanului au оnceput s?

func?ioneze оn organismul ?oarecelui. Numai unul dintre cei ?apte ?oareci a

crescut pвn? la o m?rime normal? – ceilal?i erau mult mai mari ?i cre?teau

mai repede decвt cei obi?nui?i. Este u?or de оn?eles: la ace?ti ?oareci

«transgeni» (cu gene transplantate) оn serul sвngelui se aflau foarte mul?i

hormoni de cre?tere – la unii de 800 de ori peste norm?!

Astfel, prima dat? introducerea ADN-ului str?in a provocat un efect

extern foarte pronun?at. Afar? de aceasta, deoarece s-a reu?it s? se

demonstreze c? 10 dintre cei 19 urma?i ai unuia din masculii transgeni au

mo?tenit hormonul «str?in» de cre?tere, aceasta poate servi drept dovad? a

faptului c? astfel se va putea ob?ine mo?tenirea caracterelor ?i

propriet??ilor programate de c?tre savan?i.

Aceast? orientare poate g?si aplicare оn practica zootehniei, bun?oar? la

stimularea cre?terii animalelor ?i sporirea randamentului de lapte. O

confirmare a acestui fapt sunt experien?ele efectuate recent asupra oilor.

Savan?ii australieni au creat pentru prima dat? оn lume o oaie

«transgen?», introducвnd оn embrion o gen? responsabil? de produc?ia

hormonului de cre?tere la oi. A fost un pas оnainte pe calea cre?rii unor

animale mai mari, care cresc repede, precum ?i a acceler?rii procesului de

selec?ie оn zootehnie.

Gena hormonului de cre?tere la oi a fost inserat? оn embrion, atunci cвnd

acesta era compus dintr-o singur? celul?. Apoi celula a fost implantat?

оntr-o alt? oaie, оn care a crescut mielul. Cercet?rile de laborator au

ar?tat, conform spuselor lui T. Scot, conduc?torul experimentului, c?

genele noi s-au inserat оn celulele «transgene».

Dac? experimentul va reu?i, aceast? metod? va permite s? se ob?in?

animale de 1,5 ori mai mari, care cresc de 1,3 ori mai repede decвt de

obicei.

Transplantul genetic al lui Scot este rezultatul unei munci de peste trei

ani. El este considerat оn sferele ?tiin?ifice drept un pas fundamental

оnainte, care va conduce la o abordare nou? оn principiu оn ce prive?te

оnmul?irea animalelor agricole.

Experien?e asem?n?toare se fac ?i cu popula?iile marine. Din cauza

mic?or?rii rezervelor de pe?te din Oceanul mondial se studiaz?

posibilitatea cre?rii unei re?ele largi de ferme marine, оn care lumea

animal? a m?rilor se va afla sub controlul omului. Dar principalele

obstacole оn realizarea acestui scop sunt: poluarea cu substan?e toxice a

apelor litoralului m?rii, bolile infec?ioase ale pe?tilor ?i cre?terea lor

relativ lent?. Оn leg?tur? cu aceasta D. Pauers ?i colaboratorii s?i (SUA)

au elaborat metode de inginerie genic? оn scopul de a accelera cre?terea

pe?tilor, precum ?i pentru a le elabora rezisten?a la temperaturi joase, la

substan?e toxice ?i la agen?i patogeni ai bolilor infec?ioase. Pentru a

m?ri viteza de cre?tere a pe?tilor se folose?te gena clonat? a hormonului

de cre?tere a mamiferelor, care seam?n? mult cu gena analog? a pe?tilor.

Savan?ii americani au constatat c? introducerea acestei gene оn icrele

fecundate ale unor specii de pe?ti provoac? o sporire sim?itoare a ritmului

lor de cre?tere. Ei au efectuat de asemenea experien?e de transplantare a

genelor, care le acord? pe?tilor rezisten?? fa?? de temperaturile sc?zute.

Aceste gene codific? formarea proteinelor cu propriet??i de antigen. Una

dintre aceste proteine este оn stare s? adi?ioneze cristale foarte mici de

ghea??, sc?zвnd astfel cu 1 – 2°CE temperatura de оnghe?are a lichidului.

Aceste proteine au fost separate din ?esuturile speciilor de pe?ti din

Antarctida.

?i, оn sfвr?it, a treia orientare este utilizarea genelor care codific?

proteinele metalotioneinei, care fixeaz? compu?ii toxici, de exemplu ionii

metalelor grele. Inserarea acestor gene оn icrele fecundate ale pe?tilor

trebuie s? sporeasc? rezisten?a puietului de pe?te оn caz de prezen?? оn

apa m?rilor a substan?elor toxice. Conform p?rerii autorilor, prezint?

perspective mai mari utilizarea genelor clonate ale metalotioneinelor

pentru ob?inerea acestor proteine prin metod? microbiologic? ?i apoi

оndep?rtarea cu ajutorul lor a' metalelor grele din apa marin?.

A?a dar, am examinat rezultatele unor experimente de transferare a

genelor str?ine оn ovulele diferitelor clase de animale. Оn ultimul timp оn

diferite ??ri ale lumii se efectueaz? asemenea. cercet?ri, deoarece ele

prezint? nu numai o mare importan?? ?tiin?ific?, dar ?i o mare оnsemn?tate

practic?.

Оn timpul apropiat rezultatele ob?inute vor putea fi, probabil, folosite

pentru tratamentul bolilor ereditare ale oamenilor ?i animalelor, provocate

de anomaliile congenitale ale aparatului genetic al celulelor. Inserarea оn

aparatul genetic al embrionilor de mamifere a genelor str?ine respective va

putea restabili func?ionarea normal? a unor sectoare anumite ale ADN-ului

?i preveni оn felul acesta dezvoltarea bolilor ereditare.

XIV. FONDUL GENETIC AL BIOSFREREI

14.1 Rolul organismelor vii оn natur? ?i оn economia na?ional?

Lumea vie care ne оnconjoar? ne frapeaz? prin varietatea sa. Оn aceasta

const? frumuse?ea ei care stimuleaz? munca creatoare a pictorilor ?i

sculptorilor, compozitorilor ?i cвnt?re?ilor, scriitorilor ?i poe?ilor.

Varietatea regnului vegetal ?i animal creeaz? un anumit echilibru оn

natur?, el oglinde?te starea real? a fondului genetic al popula?iilor ?i

speciilor, care s-au format timp de milioane de ani оn decursul evolu?iei

biologice.

No?iunea de fond genetic include, de obicei, totalitatea genelor tuturor

indivizilor, care determin? formarea celor mai diferite caractere ?i

propriet??i ale fiec?rui individ оn parte, precum ?i a speciei luate оn

ansamblu, datorit? c?rora ea poate s? se adapteze la orice condi?ii de

existen?? ?i s?-?i continue evolu?ia.

Popula?iile care se оnmul?esc pe cale sexuat? au un fond genetic relativ

stabil. Specia luat? ca un tot оntreg are un fond genetic unic, care st? la

baza procesului de formare a noi rase ?i specii.

Fiecare dintre noi ?tie c? existen?a oric?rei specii este imposibil?,

dac? ea este izolat? de toate celelalte la fel dup? cum ar fi imposibil?

existen?a oric?rui om оn afara comunit??ii umane. Оn natur? toate speciile

se afl? оntr-o leg?tur? reciproc?, fiind legate unele de altele prin mii de

fire invizibile care оn ansamblu contribuie la suprave?uirea fiec?reia din

ele. Este vorba оn primul rвnd de leg?turile trofice, care se stabilesc

оntre produc?torii de substan?e organice (plantele verzi), consumatori

(organismele heterotrofe) ?i reductorii resturilor organice

(microorganismele). Aceste trei grupe de organisme formeaz? оmpreun? taxoni

mai mari — biocenozele, оn limitele c?rora se produce ciclul biologic al

substan?elor. Cu cоt biocenoza se caracterizeaz? printr'o varietate mai

mare a fiec?rei specii din aceste grupe de organisme, cu atвt оn ea se va

observa un echilibru genetic mai bun. Din aceast? cauz? no?iunea de fond

genetic cap?t? ?i un sens mai larg. Putem vorbi despre fondul genetic nu

numai al unor specii aparte, dar ?i a biocenozelor luate оn ansamblu ?i, оn

ultim? in-stan??, despre fondul genetic mondial sau biosferic.

Pentru planeta noastr? luat? оn ansamblu no?iunea de fond genetic se

asociaz? cu totalitatea speciilor de plante, animale ?i microorganisme ce o

populeaz? ?i care creeaz? un anumit echilibru оn biosfera P?mвntului f?r?

care omenirea n-ar putea exista.

Noi to?i ?tim ce rol joac? plantele, animalele ?i regnul fiin?elor

invizibile оn natur? ?i оn via?a omului.

Plantele verzi, care realizeaz? procesul fotosintezei, sоnt izvorul

existen?ei bun?st?rii ?i dezvolt?rii vie?ii pe P?mвnt. Vegeta?ia exercit? o

mare influen?? asupra climei, bazinelor de ap?, lumii animale ?i asupra

celorlal?i componen?i ai biocenozelor. Ea este o surs? de nesecat de

produse alimentare, tehnice ?i de materie prim? medicamentoas?, de

materiale de construc?ie foarte variate. Aproape 50% din toate

medicamentele sоnt de origine vegetal?; 80°CE de pic?turi cardiace sоnt

ni?te extracte preg?tite din ierburi ?i flori.

A?i auzit, probabil, ?i despre plantele-meteoroloji. barometre vii,

indicatori de minerale utile. Pu?ini ?tiu, оns?, c? plantele se pricep ?i

la muzic?. Cвnd se cвnt? la vioar? muzica antic? indian?, mimoza cea timid?

cre?te de 1,5 ori mai repede. Plantele cele mai «muzicale», adic? care

reac?ioneaz? pozitiv la sunete, sоnt orezul ?i tutunul. C. Roberts, un

gr?dinar amator din Anglia, interpretвnd diferite melodii, a crescut una

dintre cele mai mari p?tl?gele ro?ii din lume, cu greutatea de 2 kg.

Savan?ii americani au observat c? muzica clasic?, de camer? accelereaz?

cre?terea plantelor, оn timp ce muzica de jaz o оncetine?te. Probabil, nu

degeaba jazul, mai ales оn interpretare proast?, provoac? multor oameni

emo?ii negative.

Uneori plantele servesc drept obiecte de cercetare bionic?. Natura a

оnzestrat unele organe cu o structur? atвt de perfect?, оncвt inginerii n-

au putut s? nu acorde aten?ie acestui fapt ?i utilizeaz? aceste principii

la proiectarea construc?iilor tehnice. Savan?ii germani au folosit,

bun?oar?, schema structurii crustei diatomeelor la construirea suportului

marelui ecran pentru Teatrul verde din Berlin. Arhitectul P. Soleri a

proiectat un pod peste un fluviu cu o lungime de peste 1 km. Construc?ia

acestui pod prezint? o copie a unei frunze semir?sucite, care are o

deosebit? tr?inicie.

Se poate vorbi оnc? mult despre folosul plantelor. Mu?chii ?i lichenii

servesc drept indicatori minuna?i ai polu?rii radioactive. Euhornia e o

simpl? buruian?. Ea cre?te оn regiunile subtropicale ?i oamenii caut? pe

m?sura posibilit??ilor s? scape de ea, deoarece, оnmul?indu-se foarte ^

repede, umple canalele ?i albiile rвurilor, оmpiedic? naviga?ia. S-a

constatat, оns?, c? aceast? plant? absoarbe repede din ap? (datorita

cre?terii ei rapide) multe substan?e d?un?toare, inclusiv insecticidele ?i

fenolii; afar? de aceasta, ea suge ca un burete compu?ii celor mai

periculoase metale grele — mercurul, plumbul, cadmiul. De aceea acolo unde

cre?te ea, apa este totdeauna curat?. Deci cum am aprecia folosul ?i dauna

pe care le aduce euhornia?

La fel de important este ?i rolul pe care оl au animalele оn natur? ?i оn

via?a omului.

Lumea animal? constituie o parte important? a biosferei, participвnd la

circuitul biologic al substan?elor.

Animalele exercit? o mare influen?? asupra vie?ii plantelor. S? ne

amintim оn acest sens de insectele polenizatoare ?i de p?s?rile

transportatoare de semin?e. Animalele s?lbatice constituie o surs?

inepuizabil? pentru domesticirea ?i оncruci?area lor cu animalele

domestice, pentru crearea unor rase noi. Cunoa?tem cu to?ii importan?a

estetic? a animalelor. E vorba nu numai de p?s?rile decorative, de fluturii

?i pe?ti?orii din acvariu... Animalele servesc ca obiecte de cercet?ri

?tiin?ifice, inclusiv de cercet?ri medicale ?i bionice. Оnc? filozoful

antic Democrit (sec. 4—3 о. e. n.) a men?ionat: «Noi am оnv??at de la

animale, imitвnd cele mai importante lucruri: de la p?ianjen am оnv??at

croitoria; cвntecul — de la privighetoare; construirea locuin?elor — de la

rвndunele».

Оn unul din capitolele anterioare am vorbit despre serviciul pe care оl

presteaz? truditorii microlumii. Dar activitatea lor este mult mai vast?.

S? nu uit?m c? microbii efectueaz? aproape o mie de reac?ii chimice.

Fiecare dintre ei poate prelucra o mas? biologic? de 30—40 de ori mai mare

decвt greutatea lui proprie. Cu ajutorul lor sоnt sintetizate

antibioticele, vitaminele (B12, A, D2) pe care, deocamdat?, nu le putem

ob?ine pe cale ne biologic?. Folosirea micro-bilor pentru ob?inerea

hormonului cortizon a redus costul acestui preparat de 100 de ori. Recent

savan?ii au descoperit оnc? o оnsu?ire a microbilor: s-a constatat c? mul?i

dintre ei pot face rezerve de metale. Mucegaiurile aspergilei, bun?oar?,

con?in 0,3% de cupru — de 30 000 de ori mai mult decвt mediul ambiant.

Multe bacterii acumuleaz? оn cantit??i mari uran: alga microscopic?,

clorela de ap? dulce — aproximativ 0,4% de mas? uscat?, actinomicitele —

4,5%, bacteriile denitrificative — 14%, iar culturile alese special de

drojdii sau pseudomonade — aproape 50 %. Bacteria bacilus subtilis poate

extrage din solu?ii apoase – aproximativ 40 metale diferite, inclusiv

aurul. Tulpinile special construite de microorganisme extrag din sol оn

condi?ii de laborator aproximativ 82% din aurul pe care-l con?ine.

Majoritatea microorganismelor despre care am amintit tr?iesc оn mediul

acvatic, mai alee оn ocean. Оn ultimii ani, оns?, Oceanul mondial este

considerat tot mai mult o surs? poten?ial? de diferite substan?e utile, ale

c?ror rezerve pe uscat s-au mic?orat mult, iar unele sоnt pe cale de

dispari?ie. Оn apa marin? sоnt dizolvate 6 miliarde tone de cupru, 4

miliarde tone de uran, 0,5 miliarde tone de argint, aproape 10 milioane

tone de aur. Nu pot fi oare extrase aceste bog??ii cu ajutorul

microorganismelor, care au minunata capacitate de a concentra metalele?

Aceasta nu este o idee fantastic?. Doar microbii care acumuleaz? metalele

оntrec sorben?ii chimici prin capacitatea lor de absorb?ie, cоt ?i

specificul absorb?iei. Afar? de aceasta, microbii bioabsorben?i pot

purifica de metale grele, inclusiv de cele radioactive, scurgerile

industriale. Cultura mucegaiurilor de ficomicete separ? uranul din apa

poluat? de 3,5 ori mai repede, iar torul — de 2—3 ori mai repede decвt

r??inile schimb?toare de ioni. ?i dac? vom utiliza cultura de bacterii

dinitrificative, peste 8 minute de contact cu bioabsorbantul, concentra?ia

de uran din ap? se reduce de la 25 la 0,5 mg/l.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33