История развития генной инженерии

4. Могут возникнуть  новые и опасные вирусы.

Экспериментально  показано, что встроенные в геном  гены вирусов могут соединяться  с генами инфекционных вирусов. Такие  новые вирусы могут быть более  агрессивными, чем исходные. Они  могут стать также менее видоспецифичными.

Социально- экономические  риски

     Сторонники генной инженерии заявляют, что создаваемые с ее помощью продукты могут решить проблему мирового голода. Однако их оппоненты подчеркивают высокую потенциальную опасность сосредоточения генетических технологий в руках частных компаний через патентование определенных жизненных форм, которые могут вытеснить традиционные сельскохозяйственные культуры и породы животных.

Учёные пришли к выводу, что эффективность новых  культур также зависит от многих частных факторов, в том числе  распространения сорняковых растений и насекомых-паразитов, погодных условий  и типа почвы.

    При этом лишь незначительная часть продуктов питания из генетически модифицированных сельскохозяйственных культур имеют более высокие питательные свойства. А иногда они оказывают даже отрицательное воздействие, что ставит под сомнение перспективу их распространения.

Одно из самых  опасных свойств модифицированных семян - это их "конечная технология". Ученые добились того, что растения, идущие на продажу, стали бесплодными, не способными производить семена. Это означает, что фермеры не могут  собрать семена на следующий год, и должны покупать их снова. (А ведь в настоящее время 80% урожаев в  развивающихся странах получают из выращенных фермерами семян!) Понятно, что основная цель "конечной технологии" - повысить доходы компании, производящей семена.

Несколько социально-экономических  причин, по которым генетически измененные растения считаются опасными:

- они представляют угрозу для  выживания миллионов мелких фермеров.

- они сосредоточат контроль  над мировыми пищевыми ресурсами  в руках небольшой группы людей.  Всего десять компаний могут  контролировать 85% глобального агрохимического  рынка.

- они лишат западных потребителей  свободы выбора в приобретении.

Вывод

    Еще с 80-х годов появились программы по изучению генома человека. В процессе

выполнения  этих программ уже прочитано около 5 тысяч генов (полный геном

человека  содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд  новых генов человека. Генная

инженерия приобретает  все большее значение в генотерапии. Потому, что многие

болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена

предрасположенность ко многим болезням или стойкость  к ним. Многие ученые

считают, что  в XXI веке будет функционировать  геномная медицина и генная

инженерия.

ГЕНЕТИКА

    Генетика-наука о наследственности и изменчивости организмов. Генетика- дисциплина, изучающая механизмы и закономерности наследственности и изменчивости организмов, методы управления этими процессами. Она призвана раскрыть законы воспроизведения живого по поколениям, появление у организмов новых свойств, законы индивидуального развития особи и материальной основы исторических преобразований организмов в процессе эволюции. Первые две задачи решают теория гена и теория мутаций. Выяснение сущности воспроизведения для конкретного разнообразия форм жизни требует изучения наследственности у представителей, находящихся на разных ступенях эволюционного развития. Объектами генетики являются вирусы , бактерии, грибы , растения , животные и человек.

Неразрывная  связь успехов генетики человека с успехами современной биологии, которая все больше и больше становится связана с генетикой.

    Первое - это возможность работать с изолированными генами. Она получена благодаря выделению гена в чистом виде и синтезу его. Значение этого открытия трудно переоценить. Важно подчеркнуть, что для синтеза гена применяют разные методы, т.е. уже имеется выбор, когда речь пойдет о таком сложном механизме как человек.

   Второе достижение - это доказательство включения чужеродной информации в геном, а также функционирования его в клетках высших животных и человека. Материалы для этого открытия накапливались из разных экспериментальных подходов. Прежде всего, это многочисленные исследования в области вирусогенетической теории возникновения злокачественных опухолей, включая обнаружение синтеза ДНК на РНК-матрице. Кроме того, стимулированные идеей генетической инженерии опыты с профаговой трансдукцией подтвердили возможность функционирования генов простых организмов в клетках млекопитающих, включая клетки человека.

Без преувеличения  можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой, генетика человека относится  к наиболее прогрессирующим разделам генетики в целом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, с включением клеточного и организменного уровней.

XX век стал  веком величайших открытий во  всех областях естествознания, веком  научно-технической революции, которая  изменила и облик Земли, и  облик ее обитателей. Возможно, одной  из основных отраслей знания, которые будут определять облик  нашего мира в следующем веке, является генетика. С этой сравнительно молодой наукой всегда было связано немало споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которая вполне может считаться самостоятельной дисциплиной, в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и открыли широкие перспективы развития биотехнологий и лечения различных заболеваний, сделали возможным изменение самой сущности человека, породив тем самым множество вопросов этического, даже, скорее, философского, характера.

Исследования  генома человека

    Как наука генетика возникла на рубеже XIX и XX веков. Многие официальной датой ее рождения считают 1900 год, когда Корренс, Чермак и де Фриз независимо друг от друга обнаружили определенные закономерности в передаче наследственных признаков.

В реализации грандиозного проекта по расшифровке  генетического кода ДНК, получившего  название HUGO (Human Genome Organization) приняли участие 220 ученых из разных стран, в том числе и пять советских биологов. В нашей стране была создана собственная программа «Геном человека», руководителем которой стал академик Александр Александрович Баев.

Сейчас определение одного нуклеотида обходится всего в один доллар, созданы аппараты, способные секвенировать (от лат. sequi - следовать) до 35 млн. последовательностей нуклеотидов в год. Одним из важных достижений стало открытие так называемой полимеразной цепной реакции, позволяющей из микроскопических количеств ДНК за несколько часов получить объем ДНК, достаточный для генетического анализа. По оценкам специалистов существует возможность завершения проекта через 15 лет, и уже сейчас программа приносит полезные результаты. Суть работ заключается в следующем: сначала проводится картирование генома (определение положения гена в хромосоме), локализация некоторых генов, а после этого секвенирование (определение точной последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК). Первым геном, который удалось локализовать, стал ген дальтонизма, картированный в половой хромосоме в 1911 году. К 1990 году число идентифицированных генов достигло 5000, из них картированных 1825, секвенированных - 460. Удалось локализовать гены, связанные с тяжелейшими наследственными болезнями, такими, как хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера, мышечная дистрофия Дюшена, кистозный фиброз и др.

    Таким образом, проект исследования генома человека имеет колоссальное значение для изучения молекулярных основ наследственных болезней, их диагностики, профилактики и лечения. Развитие генетики намного опережает развитие соответствующей законодательной базы. Хотя шаги в этом направлении предпринимаются (в России, например, в конце 1996 года был принят закон "О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности", в1995 был принят закон о биоэтике во Франции, в США Акт о гражданских правах запрещает дискриминацию при найме на работу по расовым, половым, религиозным и национальным признакам, при этом ген серповидноклеточной анемии, в частности у негров, может считаться расовым признаком, другой закон запрещает дискриминацию при найме на работу лиц с пониженной трудоспособностью, а таковыми могут считаться и лица с отягощенной наследственностью, большое значение имеет так называемый принцип Тарасовой, обязывающий врачей нарушать конфиденциальность врачебных сведений с целью предотвращения возможного вреда обществу), международных актов, регулирующих все стороны деятельности, связанной с генетикой, пока не существует.

Прогресс генетики

    Эволюция человеческого вида не ограничена прошлым. Механизмы, которые вызывают изменения в частоте генов от поколения к поколению, продолжают работать и в настоящее время. С течением времени биологическая эволюция все в большей и большей степени дополняется культурной эволюцией, которая становится одной из главных сил, вызывающей биологические изменения внутри человеческого вида. Знание этих механизмов должно помочь в определении тенденции развития генетической структуры человеческих популяций в будущем. В большинстве стран за последние несколько поколений условия жизни населения сильно изменились и продолжают меняться в нарастающем темпе. Благодаря успехам гигиены и медицины значительно улучшилось здоровье человека, и возросла продолжительность его жизни. Эти обстоятельства сказываются на репродуктивности и смертности и, следовательно, влияют на генетической структуре будущих поколений.

   Важное значение имеет развитие генетики человека, особенно в области генетического консультирования и скрининга наследственных аномалий, что может сохранить приемлемый уровень здоровья будущих поколений.

    Мутация - это всеобщее свойство живых организмов, лежащее в основе эволюции и селекции всех форм жизни и заключающееся во внезапно возникающем изменении генетической информации. Когда мутация происходит в отдельном гене, то говорят о генных или точковых мутациях. При изменении структуры хромосом или их числа, речь идет о хромосомных мутациях. Все генетическое разнообразие людей так или иначе является следствием мутаций.

С достаточной  уверенностью можно утверждать, что  многие мутации генов и практически  все изменения хромосом неблагоприятны как для индивида, так и для популяции; большинство хромосомных аберраций губит зиготу в период эмбрионального развития, меньшая часть таких зигот доживает до рождения и продолжает существовать дальше, но пораженные пациенты страдают тяжелыми врожденными пороками. Генные мутации часто ведут к врожденным заболеваниям с простым типом наследования или к дефектам в мультифакториальных генетических системах. Очень большая часть генных мутаций ведет к изменениям аминокислотной последовательности белков и не вызывает явной функциональной недостаточности, примером чему служат варианты гемоглобина. Доля благоприятных мутаций, в лучшем случае, очень незначительна.

В будущем  человечеству придется столкнуться  с увеличением частоты спонтанных мутаций. Оно приведет к соответствующему увеличению численных и структурных  хромосомных изменений и наследственных заболеваний, связанных с доминантными и с X-сцепленными генами. Вероятно, что в будущем возрастет число  неопластических заболеваний, поскольку  соматические мутации, вызываемые агентами внешней среды, часто служат причиной новообразований. Широко распространено мнение о том, что благодаря современной  медицине действие естественного отбора ослабло. Однако это утверждение  справедливо лишь отчасти. Никаким  лечением до сих пор не удавалось  предотвратить последствия хромосомных  аберраций (синдромы Дауна, Клайнфельтера и др.). Для этих состояний действие естественного отбора не изменилось. Отбор действительно ослаблен для некоторых патологических признаков с аутосомно-доминантным или Х-сцепленным рецессивными типами наследования. Существуют наследственные заболевания, которые сохранились до сих пор благодаря генетическому равновесию между мутацией и отбором.      Один из примеров - гемофилия. А, при которой заместительная терапия с помощью фактора VIII теперь позволяет вести больным почти нормальный образ жизни. Значительно возросла продолжительность жизни, увеличилась возможность иметь детей.

   Существуют, однако, многие другие доминантные и Х-сцепленным состояния, для которых удовлетворительной терапии нет, и естественный отбор действует еще в полную силу. В качестве примера можно привести неврофиброматоз, туберозный склероз и миопатию Дюшенна. По мере того как эффективность лечения этих болезней будет увеличиваться, отбор в отношении их будет ослабевать.

   В популяции существует изменчивость не только для четко определенных генетических дефектов, но и для функциональных систем, которые зависят от сложного, но упорядоченного взаимодействия различных генов в период эмбрионального развития. Сердце, глаза и иммунная система являются примерами таких систем. Эволюционно эти системы развивались под постоянным и интенсивным действие отбора. Как только это давление снижается, начинают накапливаться мутации, которые приводят к небольшим функциональным недостаткам, и в течение долгих эволюционных периодов эти системы медленно, но неуклонно деградируют.

Примером  могут служить врожденные аномалии развития, которые эффективно корригируются  хирургическими методами лечения. Так, в прошлом дети с расщелинами  нёба и губы находились под действием  довольно сильного естественного отбора. В настоящее время вследствие эффективного хирургического лечения  такие дети без труда выживают и в будущем имеют детей. Аналогичные  тенденции характерны для врожденных пороков сердца и желудочно-кишечного  тракта. Наиболее опасные последствия  для человечества может иметь  медленное повреждение иммунной системы. До недавнего времени высокая  смертность среди младенцев и  детей была обусловлена главным  образом инфекционными заболеваниями. Сложная система обнаружения  и уничтожения инфекционных агентов  эволюционировала под влиянием сильного отбора. Известно множество генетических дефектов, которые снижают эффективность  иммунной системы. Раньше такие дефекты  приводили к смерти индивидов  от инфекции; теперь при наличии  мощной антибактериальной терапии  многие из них выживают и дают потомство. В результате на протяжении ряда поколений  может иметь место функциональная деградация иммунной системы и связанные  с ней неблагоприятные последствия  в виде снижения устойчивости к инфекционным воздействиям и возможное возрастание  частоты новообразований. Современное  постиндустриальное общество обеспечивает возможности для выживания и  размножения индивидов с маргинальным поведением, а также со слабой степенью умственной отсталости, генетическая обусловленность которых в настоящее  время признается большинством ученых. В будущем указанная тенденция  может иметь весьма негативное влияние  на течение социального, культурного  и научного прогресса даже в наиболее развитых странах мира.