Интересные факты генной инженерии. Причудливые примеры генной инженерии Плетущие паутину козы

Каждый живой организм состоит из клеток: начиная от бактерии, заканчивая высшими млекопитающими. Высшие организмы состоят из органов, органы состоят из тканей, ткани состоят из клеток. Все свойства любого организма определяются его геномом, который находится в клетке (в любой из клеток данного организма).

По некоторым данным, геном обыкновенной мухи и человека совпадают на три четверти. Ничего удивительного в этом нет. Основа генов - - ДНК - несет всю информацию о построении всех белков и биохимии данного организма, а на долю "внешнего вида", размеров и веса экземпляра по-видимому, отводится не так уж много. Короче говоря, Дарвин абсолютно прав, и эволюция на определенном узловом этапе связывает и муху и человека. И религии это нисколько не противоречит, поскольку она утверждает только факт создания жизни Богом, но никак не регламентирует саму технологию.

Генная и клеточная инженерия (это одно понятие) занимается вопросами связи между устройством ДНК и наследственными свойствами организмов. Конечно, она вооружена такими методами, о которых раньше, например, во времена Менделя, и мечтать не смели.

Метод клеточной инженерии заключается на современном этапе в том, что специалисты получают фрагменты ДНК различных организмов и встраивают их в ДНК организма, выбранного как объект исследования. Этот метод на языке ученых, обожающих специальные термины, называется экспрессией рекомбинантных ДНК. В качестве инструмента берутся рестриктазы — особые бактериальные ферменты, способные расщеплять ДНК. Их и называют образно — биологическими ножами.

Получив нужный ген (трансген), собранный из упомянутых фрагментов, встраивают его в называемую вектором, и переносят ее в клетку, где она реплицируется (размножается) самостоятельно или после объединения с «родной» хромосомой. Здесь возникают большие сложности с аппаратурой, так как материал нужно ввести в микроскопическую клетку принудительно, но не нарушая ее целостности. Для этого существует множество весьма изощренных методов, поскольку естественными путями сделать этого нельзя. Разумеется, здесь нет никакой мистики, просто эволюция ничего такого не предусмотрела, напротив, поставила кучу препятствий в рамках

Цель, которую несёт в себе клеточная инженерия: получение лекарств, выведение качественных сортов культурных растений, создание новых пород животных, и как высшая точка — избавление нашей цивилизации от всех болезней. Те, кто спорит (не хочется называть их мракобесами) должны иметь в виду, что один только синтетический инсулин спас и спасает миллионы диабетиков и продлевает им жизнь на десятки лет!

Опасения по поводу берут начало с момента ее рождения в 1972-ом году, когда группа П. Берга (США) синтезировала первую рекомбинантную ДНК из онкогенного вируса обезьян SV40 и E.coli. Последнее — это без которой человек не может жить. И в нее встроен вирус, вызывающий рак. Ученые в прямом смысле испугались, и даже не стали продолжать работы в тот момент. Наступил долгий период постановки исследований под строжайший контроль государства, сравнимый с контролем над работами по ядерному оружию.

К счастью, сложность и стоимость биологических генных работ сопоставима по сложности и стоимости с атомными исследованиями, и поэтому не по карману потенциальным террористам.

В действительности же клеточная инженерия это — палка о двух концах — она может дать человеку столько лет жизни, сколько он сам захочет, но может и посеять страшные несчастья для всего живого. Не спорьте, обратное не доказано, а "цена вопроса" известна. Все зависит от того, в чьих чистых или грязных руках находится клеточная инженерия. И по объективным причинам ее нельзя ни запретить, ни подтолкнуть вперед. Развитие науки подчиняется своим внутренним законам.

С тех пор, как ученым удалось клонировать овцу, в мире не утихают споры о последствиях вмешательства человека в природу. На прилавках магазинов лежат гладкие, ровные яблочки, которые обязаны своей идеальной форме генам одной северной морской рыбы, картофель сам убивает колорадских жуков. Неизвестно с какой целью, но ученым из Южной Кореи удалось вывести кошек, которые светятся красным цветом. Правда это происходит не всегда, а только когда на помещенную в темное помещение кошку направляют луч ультрафиолета.

Несомненно, больше пользы будет от козлят, которым передалась по наследству от модифицированной матери шерсть, с генами шелкопряда. Шерсть коз всегда высоко ценилась, а благодаря стараниям профессора Ренди Льюиса из университета Вайоминга она найдет применение в самых разных областях.

В американских супермаркетах на прилавках совсем скоро появится новый вид лосося. Эту рыбину, без сомнений можно назвать супер-лососем, ведь по размеру он превосходит обычного в два раза. Ученые из фирмы Аква Баунти внедрили рыбе гены чинукского лосося, который растет быстрее обычного и донной рыбы – бельдюги, которая способна нагуливать вес в течение всего года. Государственное управление США по контролю за продуктами и лекарствами признала нового лосося не только безопасным, но и полезным для человека.

Заботясь о здоровье людей, ученые из Индии провели серию опытов по выращиванию бананов, помогающих излечить гепатит В. Помимо бананов полезные свойства прививают моркови, салату, картофелю и даже листьям табака. Вот уже много лет врачи и ученые всего мира ищут универсальное лекарство от рака. Доктор Хелен Санг из Великобритании смогла вывести куриц с ДНК человека. Яйца от таких куриц содержат особые протеины, которые, при употреблении этих яиц в пищу, помогут излечить рак кожи.

Не секрет, что на специальных эко фермах выращивают свиней и телят, чьи органы уже сейчас спасают жизнь многим людям. От свиней берутся части сердца, из которых изготавливают биопротезы для человеческих сердец, от телят верхняя оболочка печени. Для этого подходят здоровые животные, выращенные без вмешательства генетиков. Ученые шагнули еще дальше и пробуют выращивать в теле животных органы, которые можно будет целиком пересаживать людям. Для исключения отторжения тканей, свиньям вводят специальные гены. Уже проведен успешный опыт пересаживания мыши поджелудочной железы, выращенной в теле крысы. Этим занимается шотландская научная лаборатория, которая представила миру знаменитую овечку Долли.

Военное ведомство не могло упустить такой шанс, и не использовать наработки ученых для своих нужд. Универсальный солдат, сверхсильный и выносливый человек – мечта любой армии мира. Генные эксперименты над человеком запрещены Конвенцией ООН, но разве это может остановить военных? Никто не будет открыто заявлять о своих успехах и достижениях в деле производства суперчеловека. Только на исследования в 2013 году выделено более 40 миллионов долларов. Эта сумма должна покрыть научные изыскания в сфере воздействия на нервную систему и психику человека. В случае успеха этих опытов живые зомби, подчиненные чужой воле станут реальностью! И всего этого можно добиться с помощью генной инженерии. Становится страшно.

Вы, скорее всего, слышали о светящихся в темноте кошках, созданных в Южной Корее. Это генетически модифицированные кошки с люминесцентной пигментацией в коже, что позволяет им светиться красным цветом под ультрафиолетовым светом. Затем ученые клонировали их, и они успешно передали флуоресцентный ген следующему поколению клонов кошек. К лучшему ли это или к худшему ещё не известно, но понятно одно - генная инженерия прочно обосновалась, и будет развиваться в дальнейшем, что и наводит на вопросы: когда мы поймём, что зашли слишком далеко? В чём заключается черта, разделяющая научный прогресс и необратимые изменения ДНК живого существа?

Если вам это кажется маловероятным, то десять поразительных примеров генной инженерии, представленных ниже, убедят вас в обратном.

10. Паучьи козы

Паутина применяется в примерно полутора миллионах целей, и с каждым днем это число растёт. Благодаря её невероятной прочности по отношению к размеру, её тестировали для использования в пуленепробиваемых жилетах, искусственных сухожилиях, бинтах, и даже компьютерных чипах и волоконно-оптических кабелях для хирургии. Однако получение достаточного количества паутины требует десятков тысяч пауков и долгого времени ожидания, не говоря уже о том, что пауки, как правило, убивают других пауков на своей территории, поэтому их нельзя разводить так как, скажем, пчел.

Поэтому, взгляд учёных пал на коз, единственных животных в мире, которые могли бы принести пользу за счет добавления ДНК паука в их ДНК. Профессор Рэнди Льюис (Randy Lewis) из Университета Вайоминга (University of Wyoming), изолировал гены, которые позволяют паукам производить каркасную нить паутины или самый сильный тип паутины, который пауки используют при постройке своих паутин (большинство пауков производит шесть различных типов нитей). Затем он соединил эти гены с теми генами, которые отвечают за выработку молока у коз. Затем он спарил несколько раз козу с изменёнными генами, в результате чего получилось семь козлят, три из которых унаследовали ген, ответственный за выработку паутины.

Всё что сейчас остаётся это доить коз и отфильтровывать паутину, ну ещё может изредка бороться с преступностью. Профессор Льюис не чужд иронии - его офис завешан постерами Человека-Паука.

9. Поющие Мыши


В большинстве случаев учёные проводят эксперименты с какой-либо целью. Тем не менее, в некоторых случая они просто впрыскивают кучу генов в мышей и ждут результатов. Именно так вывели мышку, которая чирикает как птица. Этот результат был получен в результате одного из исследований «Проекта Развитая Мышь» (Evolved Mouse Project), японского научно-исследовательского проекта, который использует грубый подход к генной инженерии - они модифицируют мышей, дают им размножаться, и отмечают результаты.

Одним прекрасным утром, проверяя новый помёт мышей, они обнаружили, что одна мышка «поёт как птичка». Ободрённые полученным результатом они сфокусировали своё внимание на этой мыши и теперь в их распоряжении находятся сто подобных экземпляров. Кроме того они заметили ещё кое-что интересное: когда обычные мыши росли вместе с поющими, они начинали использовать различные звуки и тоны, наподобие диалекта, используемого людьми. Ниже представлено видео одной из таких мышей.

Для чего же могут использоваться поющие мыши? Кто знает. Но целью проекта является искусственное ускорение эволюции, и это ускорение как минимум набирает странные обороты. Профессор Такеши Яги (Takeshi Yagi) также утверждает, что у них есть мышь «с короткими конечностями и хвостом, похожая на таксу». Странно это всё.

8. Супер Лосось


Этот пример, вероятно, появятся в супермаркетах довольно скоро: генетически модифицированный атлантический лосось, спроектирован специально для того, чтобы быть в два раза больше обычного и, кроме того, сделать это в два раза быстрее, чем обычный лосось. В ДНК этого лосося, созданного компанией «AquaBounty» и названного «лосось AquaAdvantage» есть два изменения: первое это ген чавыча, который не используется в качестве пищи настолько же широко, насколько атлантический лосось, но который, тем не менее, растёт гораздо быстрее в молодом возрасте.

Второе изменение это ген бельдюги, рыбы похожей на мурену, живущей на дне, которая растёт круглый год - в то время как лосось обычно растёт только в летний период. В результате получился постоянно растущий лосось, и он находится на первом месте в списке генно-модифицированных животных, которых одобрят для употребления людьми. Кстати говоря, управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США уже одобрило его в декабре прошлого года.

7. Бананы-вакцины


В 2007 году индийская команда учёных опубликовала свои исследования по созданию вида бананов, которые прививают людей против гепатита Б. Кроме того, группа успешно изменила морковь, салат, картофель и табак, чтобы в них содержались вакцины, но по их словам бананы являются наиболее надежной транспортной системой.

Вакцина работает следующим образом: ослабленный вариант вируса или микроба вводится человеку. Введённый вирус или микроб не достаточно сильны, чтобы вы заболели, однако его достаточно для того, чтобы ваш организм начал производить антитела. Эти антитела смогут вас защитить в том случае, если сильный вариант вируса попытается попасть к вам в организм.

Но существует много причин, по которым вакцины могут оказаться бесполезными или даже вредными, начиная от аллергических реакций и заканчивая тем фактом, что они могут просто не сработать. Так почему же рекомендуется делать прививки от гриппа каждый год? Всё потому, что вирусы адаптируются к вакцине, а это значит, что нужно будет постоянно разрабатывать новые виды модифицированных бананов, чтобы угнаться за гонкой генетических модификаций вируса. Ну а что если вы не хотите вакцину? Легко предотвратить поход к врачу, сложнее избежать попадания на ваш стол генномодифицированных продуктов, учитывая, что не все ГМО продукты обязаны носить соответствующие ярлыки.

6. Экологически чистые свиньи


Иногда матушка природа как будто специально строит нам пакости. Для начала она заложила всё мясо в животных, которые могли убежать от нас. Затем она превратила этих животных в загрязнителей окружающей среды. К счастью в этот момент наука приходит нам на помощь. Она помогла нам изобрести «зелёных свиней» (Enviropig) - свиней, генетически модифицированных специально для того, чтобы они поглощали больше фитиновой кислоты, которая в свою очередь снижает количество фосфорсодержащих отходов, выделяемых свиньями.

Целью является снижение загрязнения фосфором, который исходит от размазывания свиного навоза по земле - один из многих способов того, как свинофермы разбираются с избыточными отходами свиней. Избыток фосфора в обычном свином навозе накапливается в почве и попадает в близлежащие источники воды, что и является проблемой. Из-за дополнительного фосфора в воде, водоросли растут с повышенной скоростью, забирая весь кислород из воды, и таким образом лишают всю рыбу необходимого кислорода.

В ходе проекта было выведено 10 поколений «зелёных свиней», однако в 2012 году его перестали финансировать.

5. Лекарства, основанные на куриных яйцах


Если у человека рак, то в конечном итоге он сможете вылечить его, употребляя в пищу больше яиц. Но не просто яиц, а яиц содержащих человеческие гены. Британский исследователь Хелен Санг (Helen Sang) разработала кур с геном человеческой ДНК, которая содержит белки, способные бороться с раком кожи.

Когда куры несут яйца, половина обычного белка, который составляет яичные белки, будет содержать белки препарата используемые в лечении против рака. Эти лекарства могут быть выделены и переданы пациентам. Идея состоит в том, что выработка лекарств, таким образом, будет намного дешевле и эффективней, и не потребует дорогостоящих биореакторов, которые на данный момент являются стандартом индустрии.

У этой системы есть много потенциальных преимуществ, однако некоторые люди подняли вопрос о том, будут ли куры, используемые для производства лекарств, классифицированы как «медицинское оборудование» или как «животные», потому как в первом случае это позволит производителям обойти законы о защите прав животных.

4. Очеловеченное коровье молоко


Видимо очеловеченных кур было мало, поэтому учёные из Китая уже ввели человеческие гены более 200 коровам в попытке заставить их вырабатывать человеческое грудное молоко. И что самое интересное - это сработало. По словам главного исследователя Нинга Ли (Ning Li) в настоящее время все 200 коров производят молока идентичное молоку, вырабатываемому кормящими женщинами.

Их метод включал в себя клонирование человеческих генов и смешивание их с ДНК зародышей коров. Они планируют разработать генно-модифицированную альтернативу детскому питанию, которую можно будет давать новорожденным, однако люди обеспокоены безопасностью кормления новорожденных генно-модифицированных грудным молоком.

3. Скорпионовая капуста


Скорпион вида Androctonus australis является одним из самых опасных скорпионов в мире. По силе, его яд настолько же токсичен, насколько токсичен яд чёрной мамбы, и может привести к повреждению тканей и кровотечению, не говоря уже о смертях нескольких человек в год. С другой стороны у нас есть капуста - овощ, который идет в суп и из которого делают квашеную капусту. В 2002 году исследователи из Колледжа естественных наук (College of Life Sciences) в Пекине объединили их и объявили получившийся продукт безопасным для употребления человеком.

Они специально выделили особый токсин из яда скорпиона и изменили геном капусты таким образом, чтобы он производил токсин по мере роста овоща. Но зачем им было создавать ядовитый овощ? Очевидно, токсин, который они использовали AaIT, ядовит только для насекомых, а для людей он безопасен. Другими словами, он действует как встроенный пестицид, поэтому, когда какое-то насекомое вроде гусеницы попытается съесть капусту, его сразу же парализует, а затем у него начнутся такие сильные спазмы, что он умрёт от судорог.

Вызывает опасения лишь тот факт, что генетическая составляющая организма меняется с каждым последующим поколением. Если в геноме капусты уже будут присутствовать ядовитые гены, сколько же времени пройдёт до того, как гены мутируют в то, что будет по-настоящему токсично для людей?

2. Свиньи с человеческими органами


Наверное, дальше всех кто пытался скрестить геном человека и животных зашли несколько отдельных исследователей, которые начали размножать свиней с органами, готовыми к трансплантации человеку. Ксенотрансплантация или трансплантация органов других видов человеку, оставалась неразрешённой задачей из-за специфического фермента, вырабатываемого свиньями, который отторгался человеческим телом.

Рэндалл Пратер (Randall Prather), исследователь из Университета Миссури (University of Missouri) клонировал четырёх свиней, которые лишены гена, ответственного за производство этого фермента. Шотландская компания, та же что успешно клонировала овечку Долли, также успешно клонировала пять свиней, которые тоже лишены этого гена.
Вполне возможно, что в ближайшем будущем такие генно-модифицированные свиньи будут выращиваться, как заводы по производству органов. Другой вероятностью является то, что реальные человеческие органы будут выращиваться внутри свиней. Это исследование еще вызывает множество споров, однако крысиную поджелудочную железу уже удалось вырастить внутри мыши.

1. Суперсолдаты Дарпы (Darpa)


Компания «DARPA» министерства обороны США интересовалась человеческим геномом в течение многих лет, и, как и можно ожидать от компании, которая создала 99 процентов смертельных роботов в мире, их интерес не ограничивается образовательными целями. Обойти запрет на создание гибридных эмбрионов человека довольно сложно, тем не менее, они экспериментируют с разными способами создания «суперсолдатов», углубляя своё исследование человеческого генома.

В бюджете, запланированном на 2013 год, одному из проектов было выделено $44,5 миллионов. Деньги были выделены на разработку «биологических систем, которые способны пересечь многочисленные грани биологической архитектуры человеческого тела и его функции, начиная с молекулярного уровня и заканчивая генетическим уровнем». Целью проекта является создание солдатов с супер возможностями для боевых действий.

Однако у них в запасе есть ещё один проект, который на самом деле просто ужасает: их программа «Нейронные устройства, управляемые людьми» (Human Assisted Neural Devices) ставит целью «определить, можно ли дифференциально модулировать сети нейронов с помощью оптогенетической нейростимуляции у животных». Оптогенетика это мрачная ветвь нейробиологии, которая используется для «манипуляции неврональной активности и для контроля поведения животных».

В бюджете также указывается, что они надеются получить работающую демонстрацию этой технологии на «низшем примате» уже в этом году, что является свидетельством того, что они уже далеко продвинулись. Это определённо позволяет сделать вывод, что это технология будет впоследствии использоваться для создания суперсолдат или людей-зомби.

28 августа 1976 года в Массачусетсе был впервые синтезирован искусственный ген. За это время наука зашла далеко вперед. Сегодня вспомним, каких невероятных высот достигла генная инженерия за 4 десятилетия.

1. Светящиеся коты

Невероятно, но факт: южнокорейский ученый изменил ДНК кота, чтобы тот мог светиться в темноте. На достигнутом он не стал останавливаться и клонировал из этой ДНК целую группу флуоресцирующих животных. Исследователь взял клетки кожи мужских особей ангорской кошки и ввел красный светящийся белок. Генетически измененные ядра клеток были помещены в яйцеклетки, которые использовались для клонирования, а эмбрионы вживлены донорским кошкам. Так кошки-доноры стали суррогатными матерями для клонов самих себя.

2. Морковка-иммуномодулятор

Российские ученые вживили белок человеческого ДНК в морковь. Таким образом привычный нам овощ приобрел свойство иммуномодулятора, усиливающего защитные функции организма. Ученые надеются, что употребление в пищу такой моркови поможет успешно бороться с такими иммунозависимыми болезнями, как рак и СПИД.

3. Ядовитая капуста

Все дачники знают, как трудно бороться с капустной гусеницей естественным путем. Приходится использовать пестициды, которые вовсе не полезны для нашего здоровья. Ученые-генетики решили эту проблему по-своему. Они выделили ген, отвечающий за выработку яда в хвосте скорпиона, и стали искать способ введения его в капусту. Такое генномодифицированное растение будет производить яд, убивающий его пожирателей. А как же отразятся такие изменения на людях, которые будут употреблять его в пищу? Об этом ученые тоже позаботились. Токсин изменен так, чтобы быть абсолютно безвредным для людей.

4. Быстрорастущий лосось

Генетически модифицированный лосось растет гораздо быстрее своих обычных собратьев. Все дело в том, что такая рыба имеет дополнительный гормон роста. Ученым удалось активизировать этот гормон при помощи гена, который был взят у рыбы под названием американская белуга. Этот ген действует как «включатель» гормона роста. Правда, до сих пор идут споры о съедобности такого лосося, хотя он и имеет строение ткани, цвет и запах как обычный лосось.

5. Козы, плетущие паутину

Паутинный шелк – один из самых ценных материалов в природе. Как один из самых крепких и гибких материалов, он мог бы использоваться для производства различных изделий – от искусственных волокон до парашютных строп. Проблема заключается в его производстве в коммерческих объемах. Но в 2000 году одна из компаний нашла решение. Исследователи заявили, что вложили ген каркасной нити паутины в ДНК обычной козы таким образом, чтобы животное производило белок паутины в своем молоке. Материал, произведенный таким способом, ученые назвали «Биосталь».

6. Лекарственные яйца

Британским ученым удалось вывести породу кур, которые в своих яйцах производят лекарство от рака. Курам добавили в ДНК гены людей, и такие генномодифицированные птицы несут яйца с молекулой miR24, способной лечить раковые опухоли и артрит. Эти яйца также содержат человеческий интерферон b-1a – антивирусное лекарство, идентичное современным препаратам от множественного склероза.