[Презентация] Трансгенные организмы – будущее современной биотехнологии Введение Число жителей Земли постоянно растет, таким образом, возникает огромная проблема в увеличении производства продуктов питания, усовершенствовании медикаментов и медицины в целом. И в мире в связи с этим наблюдается социальный застой, который становится все более настоятельным. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Создание генетически модифицированных продуктов является сейчас самой главной и самой противоречивой задачей. Что такое генетическая инженерия и ГМО? Генная инженерия – это область биотехнологии, занимающаяся манипуляциями с генетическим материалом, то есть с ДНК, с целью изменения генетических характеристик генов. Организмы, генотипы которых были целенаправленно искусственно изменены при помощи методов генной инженерии, называются трансгенными (иными словами ГМО – генетически модифицированными организмами). Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Главные направления использования трансгенных животных и растений - разработки в области создания новых продуктов питания, улучшения качества существующих, лечения генных болезней животных и человека. Применение трансгенных организмов 1. Трансгенные микроорганизмы С развитием генетической инженерии именно бактерии стали первыми объектами для внедрения в их клетки не свойственной им изначально генетической информации. Применение трансгенных микроорганизмов открывает новые возможности в медицине, сельском хозяйстве, экологии и промышленности. Основными направлениями использования трансгенных микроорганизмов являются: • В медицине: 1. Получение бактерий, синтезирующих белки человека 2. Диагностика заболеваний 3. Создание вакцин • В сельском хозяйстве: 1. Создание пестицидов 2. Улучшение почвы 3. Использование для повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям, таким как засуха, болезни и вредители. • В экологии: 1. Очистка загрязненных грунтов и водоёмов 2. Утилизация отходов • В промышленности: 1. Производство биотоплива 2. Биосинтез химических веществ 2. Трансгенные растения Используя различные гены, современные селекционеры методами генетической инженерии получают сорта растений, устойчивые к засухе, заморозкам и другим неблагоприятным условиям. Это позволяет расширять зоны успешного земледелия и разворачивать продуктивное сельское хозяйство в тех регионах, где оно до сих пор отсутствовало. Основными целями получения трансгенных растений являются: • Получение улучшенных сортов сельскохозяйственных растений - полученные сорта содержат большее количество белков и незаменимых кислот, также они более устойчивы к изменяющимся условиям окружающей среды и к насекомым-вредителям. Они улучшены не только для повышения содержания витаминов, минералов и многих других питательных веществ, но и для улучшения вкусовых качеств, текстуры и сроков хранения. • Решение некоторых медицинских проблем – на основе растений-биореакторов возможно получение белков, применяющихся в ветеринарии и медицине. Некоторые трансгенные растения могут использоваться для производства вакцин и других терапевтических белков. Это направление известно как «фармако-ботаника». 3. Трансгенные животные Генетическая инженерия животных – наиболее сложное из всех биотехнологических направлений. Это связано с отсутствием у всех позвоночных животных бесполого размножения, а у млекопитающих – ещё и с невозможностью развития потомства вне материнского организма. В настоящее время разработаны методы введения дополнительной генетической информации в клетки практически любых организмов, но получить трансгенное млекопитающее удаётся только с использованием сложных методологических подходов. Основными целями получения трансгенных животных являются: • Моделирование заболеваний • Получение животных, в молоке которых будет содержаться белок медицинского назначения (животные-биореакторы) • Получение пород с улучшенным составом мяса и яиц, а также устойчивых к инфекционным заболеваниям • Сохранение видов путем создания генетически модифицированных особей, которые могут лучше адаптироваться к изменяющимся условиям среды • Развитие косметологии и т.п., где на животных проводятся тестирования различных средств Проблема биобезопасности Острейшая дискуссия длится около 25 лет. Высказываются (и вполне обоснованно) опасения, что, если трансгенные микробы и трансгенные растения и животные, не участвовавшие в эволюции наряду с естественными организмами, будут свободно выпущены в биосферу, это приведет к таким негативным последствиям, о которых ученые и не подозревают. Уже сейчас можно говорить о неизбежном переносе генов и трансгенных организмов в «обыкновенные», что может поменять генетическую программу животных и человека; об активизации дремлющих патогенных микробов и возникновении эпидемий ранее неизвестных заболеваний растений, животных и человека; о вытеснении природных организмов из их экологических ниш и новом витке экологической катастрофы; о появлении все уничтожающих на своем пути монстров; и т.д. На основе этого делается вывод о необходимости запрета не только генных биотехнологий, но и научных исследований в данной области. Сторонники дальнейшего развития генной инженерии выдвигают свои аргументы. Они утверждают, что генная инженерия, по сути, занимается тем же (т.е. создает варианты генов), чем миллиарды лет занимается сама природа, создавая и отбирая в ходе эволюции генотипы биологических организмов; перенос генов между различными организмами также существует в природе (особенно между микробами и вирусами), поэтому появление трансгенных организмов в биосфере ничего нового не добавляет. В связи с этим они категорически возражают и против запрета исследований в области молекулярной генетики, и против запрета биотехнологий. Правда, наиболее осторожные из них допускают возможность ограничения или запрета отдельных исследований и технологических разработок по морально-этическим соображениям (например, клонирование человека) или в силу непредсказуемости последствий (исследования трансгенных микробов могут осуществляться лишь в лабораторных условиях, в открытую природу их выпускать рано).