|
grăunţele sunt decolorate. În timpul experienţelor ea a
observat că în unele cazuri se întâlnesc
grăunţe bălţate şi a presupus că există o a
doua genă care poate cupla sau decupla gena coloraţiei, fapt ce
conduce la apariţia sectoarelor colorate pe fondul grăuntelui lipsit
de culoare. Mai târziu s-a constatat că gena a doua există
în realitate şi că ea se află alături de gena
coloraţiei (fig.20).
În prezenţa genei a doua, pe care ea a numit-o «disociator
cromozomic», gena coloraţiei nu funcţiona. Când,
însă, gena-disociatoare dispărea, gena coloraţiei
începea să acţioneze. Dacă aceasta se producea în
perioada de dezvoltare a unor grăunţe, ele deveneau
bălţate.
Pe parcursul următoarelor cercetări Clintock a descoperit că
există şi o a treia genă, dislocată mai departe de primele
două. Această genă ea a numit-o activator. Ea era
necesară pentru a se produce salturile genei-disociatore. Gena-activator
avea şi ea capacitatea de a sări, precum şi de a modifica munca
genelor vecine cu ea.
În prezent concluziile lui Clintock despre existenţa a două
tipuri de elemente mobile, pe care le-a făcut ea pe baza studierii
moştenirii culorii la păpuşoi, au obţinut confirmare
strălucită în utilizarea metodelor ingineriei genetice. Ba mai
mult, diferiţi autori au dovedit existenţa celor mai diferite tipuri
de gene săltăreţe sau mobile la multe obiecte. În ultimii
ani în afară de restructurările cromozomice, cunoscute demult,
au fost descoperite deplasări de la un loc la altul în cromozomi ale
unor fragmente mici de ADN cu puţinele lor gene. Acest fenomen a fost
numit transpoziţie a genelor, lui i se atribuie un mare rol
în evoluţia aparatului genetic, precum şi în reglarea
acţiunii genelor în cursul ontogenezei. Pe la mijlocul deceniului al
optulea colaboratorii ştiinţifici în frunte cu G. Gheorghiev
(IBM AŞ URSS) şi D. Hognes (SUA) au constatat că printre genele
ce funcţionează activ ale musculiţei drosofila multe n-au un loc
stabil şi sunt plasate în fragmente ale tuturor cromozomilor,
adică sunt multiple.
Cel mai uimitor a fost, însă, faptul că aceeaşi genă
la diferite musculiţe se află localizată la cromozomi în
mod diferit. La muştele de diferite linii deosebirile erau foarte mari, la
rude s-au constatat mai multe coincidenţe, dar, totuşi, la
aproximativ o treime din ele genele erau dislocate absolut diferit.
A devenit limpede că unele gene n-au dislocare definită în
cromozom - la diferiţi indivizi de drosofilă de aceeaşi specie
ele pot ocupa diferite poziţii.
În genomul drosofilei până în prezent au fost studiate
aproximativ 20 de familii de gene mobile câte 100-150 copii în
fiecare familie. Numărul total al acestor gene este de aproape 1000, ele
formând aproximativ 5% din întregul material genetic. Genele mobile
sunt alcătuite de obicei din 5-10 mii de perechi de nucleotide, dintre
care repetărilor terminale le revin câte 300-600 perechi.
S-a constatat că în repetările acestor gene există toate
elementele de conducere: promotorul, terminatorul şi amplificatorul.
Deoarece aparatul de conducere este dislocat la ambele poluri ale genelor, el
poate pune în funcţiune nu numai elementele mobile, dar şi
genele din vecinătate cu el.
E firească întrebarea: de ce avem nevoie de elementele genetice mobile?
Elementele mobile ale genomului sunt purtători ai informaţiei
referitor la fermenţi de care au nevoie chiar ele pentru a se disloca
şi a se înmulţi.
Majoritatea savanţilor consideră că genele mobile sunt ADN
«egoist» sau «paraziţi geneticii», a căror sarcină
principală este autoreproducerea.
Ele toate prezintă un balast pentru celulă: dacă din genom va fi
scos vre-unul din elementele mobile, aceasta nu va influenţa activitatea
vitală a celulei. În asemenea caz se iscă întrebarea: cum
influenţează dislocările elementelor mobile asupra vieţii
celulei? Genele mobile într-un loc al genomului exercită o
acţiune puternică asupra genelor vecine. Efectul poate fi diferit:
dacă aceste elemente nimeresc în partea codificatoare a genei
structurale, se modifică îndată textul înregistrat pe
care îl poartă această genă. Şi încă o
situaţie tipică: elementul mobil se inserează alături de
genă. Ca urmare se modifică intensitatea funcţionării
acesteia. În special se poate începe o transcripţie
intensă a genei, care a ni-merit sub acţiunea promotorului sau
amplificatorului, dislocat la polurile elementului mobil, iar sub acţiunea
unor asemenea explozii de variabilitate moleculară se asigură o
adaptare mai bună a organismelor la condiţiile schimbătoare ale
mediului. Şi cum să nu ne amintim aici proverbul antic: în
natură nimic nu este de prisos!
10.2 Direcţiile principale ale ingineriei genetice
Ingineria genetică se numeşte, de obicei, genetică celuară
şi moleculară aplicată, care elaborează metode de
intervenţie experimentală, ce permit restructurarea conform unui plan
trasat în prealabil a genomului organismelor, modificând în
el informaţia genetică.
Conform opiniei cunoscutului geneticiian S. Gherşenzon, la ingineria
genică pot fi referite următoarele operaţii:
- sinteza genelor în afara organismelor;
- extragerea din celule a unor gene, cromozomi sau nuclee;
- restructurarea dirijată a structurilor extrase;
- copierea şi multiplicarea genelor sau a structurilor
sintetizate şi separate;
- transferul şi inserarea unor asemenea gene sau structuri genetice
în genomul ce urmează să fie modificat;
- îmbinarea experimentală a diferitelor genomuri într-o
singură celulă.
Aşa dar este vorba de metode de manipulare la nivel molecular, cromozomic
sau celular cu scopul de a modifica programul genetic în direcţia
dorită.
Ingineria genică îşi propune să introducă
realizările ei revoluţionare într-o serie de ramuri ale
economiei naţionale. Se aşteaptă ca ea să contribuie la
asigurarea cu asemenea substanţe biologice active precum sunt aminoacizii,
hormonii, vitaminele, antibioticele ş. a. Există mari speranţe
de a mări pe această cale diferitele vaccinuri, care sunt utilizate
în profilaxia bolilor infecţioase ale oamenilor şi animalelor,
de a lichida rezistenţa diferiţilor microbi patogeni la antibiotice
ş. a. m. d.
Mari perspective se deschid în faţa ingineriei genetice în
fitotehnie. Se ştie că soiurile mai roditoare de grâu, orez,
porumb, sorg şi de celelalte culturi cerealiere, care au marcat epoca
«revoluţiei verzi» într-un rând de ţări ale lumii,
au nevoie de cantităţi enorme de îngrăşăminte
minerale, şi în primul rând de cele azotice, de producerea
cărora depinde în mare măsură economia acestor
ţări.
Totodată noi trăim la fundul unui ocean de aer, care conţine
79 % de azot. Crearea unor soiuri de plante capabile să capteze azotul
atmosferic ar face de prisos producerea lui pe cale industrială, fapt ce
ar elibera mijloace colosale pentru alte nevoi ale ţării.
Un interes la fel de mare îl prezintă şi proiectele de creare a
unor specii de alge, care ar avea capacitatea de a absorbi selectiv cationii
diferitelor săruri pentru a face potabilă apa marină.
A face potabilă apa marină este una dintre problemele cele mai
arzătoare, care se află în centrul atenţiei unui comitet
special al ONU. Cu fiece an pe planeta noastră se resimte tot mai mult
deficitul de apă potabilă. Pentru a ne imagina mai bine acest
deficit, vom aduce următorul exemplu: în lacul Baical sunt
concentrate peste 20% din rezervele de apă potabilă din lume. şi
peste 80% din cele ale fostei URSS. Doar noţiunea de «apă
potabilă» include toţi gheţarii, toate râurile, apele
subterane.
Unele din proiectele ingineriei genice enumerate mai sus par a fi rezolvabile
chiar astăzi, altele ţin de domeniul fantasticii, dar progresul
tehnico-ştiinţific, precum s-a dovedit de nenumărate ori,
apropie de realizare chiar cele mai fantastice planuri.
Direcţiile ştiinţifice fundamentale, care au fost elaborate
relativ nu demult în acest domeniu de cercetători, sunt
ingineria celulară, ingineria cromozomică şi ingineria
genică. Ele pot fi, pe drept cuvânt, numite căi magistrale
ale ingineriei genetice.
Ingineria celulară are scopul de a obţine unele plante întregi
din protoplaşti izolaţi, sau, precum le numesc savanţii, «plante
din eprubetă»; cultivarea celulelor vegetale într-un mediu nutritiv
artificial, pentru obţinerea în mod accelerat a unui volum mare de
masă biologică din care se vor extrage ulterior variate
substanţe biologice active; cultivarea în comun a
protoplaştilor («celulelor goale») pentru a se obţine
aşa-zişii hibrizi asexuaţi sau somatici, care îmbină
caractere de valoare ale diferitelor specii, genuri şi chiar familii de
plante.
Ingineria celulară, fiind aplicată la animale, ar permite
utilizarea celulelor sexuale şi somatice (corporale), precum şi a
zigoţilor (ovulii fecundaţi) şi germenilor precoci ai unor
reproducători ce se disting prin indicii lor geneticii, pentru
accelerarea procesului de obţinere a unor rase de mare randament.
Ingineria cromozomică îşi propune transferarea unor cromozomi de
la unele specii de organisme la altele pentru a le transmite noi
trăsături utile. Aceasta se mai ocupă şi de metodele de
obţinere a hibrizilor depărtaţi fecunzi de plante şi chiar
de obţinerea unor specii noi prin mărirea în celulele lor a
garniturilor de cromozomi.
Ingineria genică este calea magistrală, prospectul central al
ingineriei genetice, deoarece anume pe această cale au fost
obţinute rezultatele cele mai neaşteptate, cu privire la
reconstruirea genomilor din celulele microorganismelor, plantelor şi
animalelor.
Prin metoda ingineriei genice se sintetizează gene noi, se realizează
transmutarea şi inserarea lor în genomurile organismelor, se
obţine în ele expresia genelor străine. Ingineria genică
va face posibilă şi vindecarea oamenilor de numeroase defecte
ereditare.
10.3 Separarea şi sinteza artificială a genelor
Pentru a înzestra un organism ne cale artificială cu noi
proprietăţi, trebuie să introducem în el o nouă
genă sau un grup de gene, ce ar funcţiona acolo, adică ar
produce proteine. Gena necesară se obţine «în formă
pură» prin câteva metode. Cel mai des ea este separată direct
din ADN.
Această procedură se realizează cu ajutorul a două
operaţii de bază, care pot fi denumite simplu «secţionare»
şi «suturare». Rolul de instrumente îl joacă nişte
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, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65
|
