Аргументы против генетически модифицированных продуктов - раздел Биология, ГЕНЕТИКА В Ходе Споров По Поводу Генетически Модифицированных Продуктов Был Выдвинут Р...
В ходе споров по поводу генетически модифицированных продуктов был выдвинут ряд аргументов против их использования. Мы перечислим здесь основные доводы противников, лежащие в основе их рассуждений. Мы не призываем принять ту или иную сторону, а всего лишь предлагаем внимательно подумать над этими аргументами, часть которых заслуживает серьезного рассмотрения.
Непредсказуемость генетических изменений
Сторонники трансгенных исследований утверждают, что трансгенная ДНК — всего лишь ДНК, и генетики давно многое о ней знают, поэтому, казалось бы, и нет повода для беспокойства. Однако, как ведет себя ДНК, мы знаем на основании наблюдений и экспериментов, проводящихся внутри одного и того же вида. В ходе трансгенных исследований ДНК одного вида переносят в клетки другого вида, и было бы опасно рассуждать, что она будет вести себя точно так же, как и внутри одного вида. Чтобы осознать сложность этого вопроса, вспомните основное содержание гл. 11: весь геном функционирует как превосходно отрегулированный механизм, направляя развитие организма с одной стадии на другую. Ген никогда не проявляет своего действия отдельно, независимо от других генов. Он, скорее, функционирует как элемент всего генома. Опыты по традиционной селекции растений и животных показали, что изменения всего лишь нескольких генов способны оказать необычайно сильное воздействие на развитие целого организма. Большинство мутаций, с которыми имеют дело в традиционной селекции, плейотропны, то есть затрагивают несколько признаков и имеют множественный эффект. Они могут привести к разительным переменам во внешних признаках, хотя и не создают «монстров». Например, белокочанная, цветная, брюссельская капуста, брокколи и кольраби очень сильно различаются по внешнему виду, но все они представляют собой мутации одного и того же вида дикого растения, Brassica oleracea. Точно так же и все породы собак произошли посредством мутации одного и того же вида дикой собаки; при этих мутациях было затронуто всего несколько генов из многих тысяч. И хотя в результате отдельных мутаций часто появляются отличающиеся друг от друга организмы, в целом такие мутации редко приводят к появлению уродств или «монстров».
Однако отрезок чужой ДНК, помещенный в новую клетку, находится в совершенно новом для себя окружении. Нельзя до конца представить, какие функции он будет выполнять, хотя, конечно же, об этом можно судить на основании наших знаний в области биологии клетки. Это все равно что пригласить Мика Джаггера из «Роллинг стоунз» в симфонический оркестр нью-йоркской филармонии. Хороший дирижер (биолог в нашем случае) прекрасно представляет, как звучит рок-гитара и как ее стиль можно вписать в музыку оркестра, но до конца быть уверенным в том, что ее звук вольется в звучание оркестра, дирижер не может, пока не приступит к настоящей репетиции. Проблема трансгенных исследований заключается в том, что потенциальную выгоду от манипуляций с ДНК можно предсказать на основе современных знаний о генах, но все потенциальные негативные последствия предсказать гораздо труднее, если вообще возможно.
За годы развития генной инженерии в различные геномы было перенесено довольно много чужих генов, и при этом не было создано особых «монстров». Первым трансгенным животным стала мышь с крысиным геном гормона роста. Как и ожидалось, она выросла значительно больше своих братьев и сестер (и выглядела при этом скорее как крыса), но проблем со здоровьем у нее не наблюдалось. Сегодня генетики уже привыкли использовать в своих экспериментах трансгенных животных. Гены светлячка были перенесены растениям, которые светились в темноте; точно так же гены медузы можно перенести мышам, чтобы они также светились в темноте. Гены бактерий пересаживали плодовым мушкам и растениям, после чего в местах экспрессии трансгена ткань приобретала голубой цвет. Такие генотипы были получены в результате преднамеренных и контролируемых экспериментов. Часто требуемые гены долго обрабатывают, чтобы приспособить их к геному нового хозяина. Селекционеры растений также вырастили много гибридов, которые никогда бы не встретились в природе. Например, тритикале представляет собой созданный человеком гибрид пшеницы и ржи, которые принадлежат к разным биологическим родам. Казалось бы, при скрещивании столь далеких биологических систем имелись все возможности для проявления самых негативных последствий, но тритикале показало себя довольно ценной пищевой культурой. При этом мутант не разрушил естественную экосистему. Накопленный опыт позволяет приступить к дальнейшим экспериментам, и при последующих исследованиях всегда будет полезно учитывать контекст предыдущих испытаний.
И, наконец, секвенирование генома человека и других организмов показало, что этот геном содержит множество генов других организмов (таких, как бактерии); они были включены в наши ДНК неизвестным пока образом, скорее всего, были привнесены вирусами. Такое явление называется горизонтальной передачей, в отличие от обычной вертикальной передачи генов от родителей потомству. Поэтому все мы являемся в каком-то смысле естественными трансгенными организмами.
Влияние генетически модифицированных продуктов на здоровье
Организмы, которые мы используем в пищу, представляют собой смесь органических компонентов, одни из которых полезны, а другие опасны для здоровья. Исследования в области диетологии и физиологии питания регулярно обнаруживают новые полезные свойства питательных веществ. Танины в красном вине и каротины в помидорах положительным образом воздействуют на сердечно-сосудистую систему и предотвращают развитие рака. В то же время многие питательные вещества обладают и негативным воздействием. Некоторые из них даже являются канцерогенами, например некоторые вещества, содержащиеся в черном перце и на поверхности жареных продуктов. Многие люди страдают аллергией на те или иные виды пищи. В любом случае страх перед генетически модифицированными продуктами заключается в том, что они могут содержат вещества, влияние которых на организм человека еще не изучено, в частности, чужеродные белки могут стать причиной новых видов аллергии. В 2001 году независимая научная комиссия сделала доклад о «средней вероятности» того, что белок Сгу9С в генетически модифицированной кукурузе «Старлинк» стал аллергеном для человека. Многие американские учреждения, такие как Департамент сельского хозяйства, пытаются изъять кукурузу «Старлинк» из продуктов, предназначенных для питания людей, но при этом предполагают, что мокрый помол кукурузы удаляет все белки этой кукурузы из переработанных продуктов питания.
Некоторые виды зерновых, такие, как кукуруза, были генетически модифицированы с внедрением гена бактерий Bacillus thuringensis (Bt), которые вырабатывают токсин, убивающий насекомых-вредителей этих растений. Возможное влияние на человека пищи, содержащей белок Bt, пока не изучено, но эти продукты уже появились на рынке. В докладе, представленном известными учеными из американской Национальной академии наук, говорится, что пока не было получено доказательств вредного воздействия генетически модифицированных продуктов на организм человека, хотя достаточного времени, чтобы изучить их воздействие. Мимоходом отметим иронию в поведении крупнейших поставщиков картофеля Канады и США для системы «фаст фуд». Давно было документально подтверждено, что пища «фаст фуд» из-за высокого содержания жиров и холестерина вредна для здоровья, но производители поспешили прекратить поставки трансгенного картофеля именно на том основании, что он якобы «негативно сказывается на здоровье».
Возможный экологический урон
Сельскохозяйственные растения выращиваются на полях, где генетически модифицированные организмы имеют много возможностей вступить в контакт с другими организмами и где такие векторы, как вирусы, могут перенести свои гены другим растениям. Однако наряду с этим огромные площади пахотных земель в мире засажены специально выведенными видами, чуждыми для местной экосистемы, так что уже имеются все основания для такого рода распространения генов. Так называемые виды-колонисты послужили причиной значительных экологических кризисов.
Растения, содержащие гены токсинов против насекомых, таких как гены Bt, будут, несомненно, действовать как средство отбора, убивающее огромное количество насекомых на больших полях, поэтому вскоре появятся насекомые, устойчивые к таким токсинам. Это приведет к непредвиденным экологическим последствиям. В одном исследовании отмечалось, что пыльца, содержащая токсин Bt, убивает бабочек-монархов, но последующие исследования показали, что в диких условиях это не представляет угрозы. Любая угроза токсинов меркнет перед тем воздействием, которое оказывает уничтожение естественной среды обитания многих видов. Все приведенные рассуждения вовсе не означают, что мы должны принимать во внимание возможный экологический урон от генетически модифицированных организмов. Напротив, мы обязаны постараться устранить все угрозы, исходящие от человеческой деятельности. Отметим, что угроза выведения устойчивых насекомых не ограничена растениями с геном Bt. Любые поля, опрыскиваемые инсектицидами, — это идеальная среда для выведения устойчивых разновидностей.
Усиление власти и рост прибыли транснациональных корпораций
Трансгенная биология — дорогая отрасль науки, поэтому проведение исследований зависит от финансирования корпорациями, которые заинтересованы в возможной выгоде от внедрения новых технологий. В связи с этим трансгенная биология развивается, прежде всего, как средство увеличить доходы корпораций, а не как способ помочь бедным и нуждающимся. Неудивительно, что многие воспринимают современные генетические технологии как источник «генетического загрязнения», а генную инженерию — как «непредсказуемое, неконтролируемое, ненужное и нежелательное» направление науки (судя по словам представителей «Гринпис»).
Здесь полезно вспомнить, что ученые, как мы говорили в гл. 1, подразделяются на немногих академических ученых, то есть теоретиков, занимающихся фундаментальными исследованиями, и на огромное количество практиков, состоящих на службе у государства и крупных компаний. Стремление теоретиков получить новые знания и с их помощью улучшить состояние общества часто противоречит устремлениям компаний и тех ученых, которые состоят у них на службе. Главная цель корпораций — получить прибыль при помощи новых достижений. Это не значит, что академические ученые обязательно «хорошие», а компании «плохие». Однако в целом верно то, что теоретики в своих исследованиях продвигаются крайне медленно и с огромной осторожностью делают общие выводы, тогда как коммерческие организации находятся под постоянным давлением инвесторов, требующих регулярной отдачи средств. Такое фундаментальное противостояние важно учитывать при рассмотрении проблемы генетически модифицированных организмов. Оно оборачивается противостоянием между технологией, которая, как правило, этически нейтральна, и применением технологии, которая может быть весьма сомнительной с нравственной точки зрения.
Некоторые корпорации добиваются глобального доминирования в своей отрасли. Например, Марк Лаппе и Бритт Бейли сообщили (по общественному альтернативному радио в США) о своем опыте работы с производителями сои и о том, как корпорация «Монсанто»1 пытается контролировать этот рынок. «Монсанто» перенесла в сою ген устойчивости к гербициду глифосфату, который продается под торговым названием «Раундап» (Roundup). Цель «Монсано» — сделать так, чтобы фермеры использовали их гербицид как можно шире и, следовательно, были вынуждены приобретать их сорта сои. К 1999 году корпорация уже контролировала две трети американского рынка. Корпорации «Монса-но» официально принадлежат семена этих сортов, и фермеры должны закупать их каждый год, а не сохранять часть семян для посева, как это бывает при традиционном способе ведения сельского хозяйства. Сохранение семян будет считаться присвоением чужой марки и преследоваться по закону. Лаппе и Бейли в своем расследовании получили неоспоримые доказательства определенного жульничества, встретившись с жестоким сопротивлением со стороны «Монсано». Тем временем продолжают выращиваться сорта сои — основного источника белка в мире — с белками, функция которых до конца не изучена. Кроме того, в сое, по всей видимости, изменен уровень фитоэстрогенов — растительных аналогов гормонов млекопитающих, и еще не известно, к каким последствиям это может привести. Люди потребляют все больше продуктов из сои, обработанной химикатом «Раундап», а возможные последствия его применения также неизвестны. Отметим, что эта проблема не сводится исключительно к использованию ГМ-продуктов. На протяжении XX века очень широко применялись разнообразные гербициды. Влияние их на человеческий организм тоже до конца неизвестно, но проблема регулирования их использования — это иная проблема, нежели распространение ГМ-растений.
Действия крупных корпораций зачастую можно охарактеризовать как непосредственно «злодейские». Противники генной инженерии выдвигают тезис, что промышленность использует достижения генетики, как и другие технологии, в целях получения конкурентного преимущества и обогащения. Сельскохозяйственные компании, например, специально разработали сорта растений с особыми генами, так называемыми терминаторами, которые делают семена бесплодными, и потому фермеры вынуждены ежегодно покупать новые семена. Изначально этим генам предполагалось найти достойное применение — сохранять гены внутри одной популяции и не позволять им перейти в другую. Здесь мы затрагиваем вопрос патентования. С одной стороны, патентование генетических технологий ничем особенно не отличается от других видов регистрации торговых марок, и фермеры сталкиваются с трудностями, естественными для системы патентования рыночных идей вообще. С другой стороны, генетические технологии дают настолько большие преимущества (и способны причинить такой же ущерб), что ставят очень серьезные экономические и этические вопросы. Возможно, развитое сельское хозяйство США способно позволить себе приобретать семена с терминирующими генами, продавая продукты с надбавкой, незначительной для богатого американского общества, но как быть с бедным населением развивающихся стран, которое и без того часто находится на грани голода?
Если нравственность вообще хоть что-то значит в современном обществе, то можно ли позволить промышленности богатеть за счет общества? Наверное, споры в области применения биотехнологий должны перейти на более широкий уровень дискуссий о роли науки и технологий в современном обществе. Должны ли современные технологии использоваться на благо всего общества или только для обогащения отдельных его членов? Дойдет ли общество до того порога, при котором оно больше не будет терпеть нарушения общечеловеческих прав и злоупотребления какими бы то ни было технологиями?
В последнее время вопрос о прибыли корпораций стал несколько двусмысленным. Ругать корпорации легко, но они инвестируют развитие промышленности и дают работу многим рядовым людям. Здесь следует рассматривать нашу современную экономическую систему как единое целое. Представители неоклассической экономики ратуют за то, что Адам Смит называл «невидимой рукой рынка». Они настаивают на том, что если позволить технологиям и предприятиям развиваться совершенно свободно, то в конечном счете те принесут пользу и всем людям. Однако опыт последних 200 лет заставляет отнестись к таким взглядам по крайней мере скептически2. Возможно, здесь мы имеем дело с такой ситуацией, когда, как однажды мудро сказал персонаж мультфильмов Пого, «мы встретили врага, а он нас».
Неестественность ДНК-технологий (ученые в роли «богов»)
Трансгенную модификацию иногда обвиняют в неестественности. И это действительно так, но в таком случае неестественными можно назвать любые технологии, разработанные человечеством за последние несколько тысяч лет. Овцы, коровы, свиньи, куры — все они были модифицированы для удовлетворения тех или иных потребностей человека. Пищу, которую мы едим, и одежда, которую мы носим, делают из растений, генетически модифицированных традиционным образом. Трансгенное растение не более ненатурально, чем те мутантные формы растений и животных, что давно используются во всем мире; и хотя одни в этом находят утешение и даже оправдание своим доводам, другие ужасаются при одной мысли об этом. Генная терапия в принципе не более неестественна, чем лекарственная терапия или хирургическое вмешательство.
Все темы данного раздела:
Гуттман Б., Гриффите Э., Сузуки Д., Куллис Т.
Г97 Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффите, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. — Пер. с англ. О. Перфильева. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2004. — 448 с: ил. — (Наука & Жизнь).
ГЕНЕТИКА: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ
«Почему у Джимми рыжие волосы, как у мамы, а у его папы черные?»
«Почему у людей не рождаются щенки?»
«А если конь женится на корове, у них будут дети?»
«Почему Мэри така
Поиски порядка и смысла
Микробиолог и генетик Франсуа Жакоб однажды заметил, что «человеческому мозгу просто необходимо найти какой-то порядок во Вселенной». Любой ребенок сразу после рождения не имеет никакой системы, с
Современный образ науки
Генетика — важнейшая область современной биологии, и для того, чтобы лучше понять ее, нужно сначала уяснить, что такое наука в целом. Наука — это разновидность человеческой деятельности, важная сос
Перспективы современной генетики
Если исходить из социокультурного контекста, понятно, почему генетика пробуждает такой интерес и почему открытия в ее области имеют такие далеко идущие последствия. В последние годы была открыта мо
Примитивный интерес к наследственности
Если заглянуть в прошлое, то свидетельства интереса к вопросам наследственности можно найти еще в период палеолита, когда люди только начали понимать, что такое размножение. Возьмем для примера рис
Одомашнивание растений и животных в зеркале мифа
В многочисленных рисунках, произведениях изобразительного искусства и мифах древние люди отразили появление каждого из культурных растений и одомашненных животных, оказавших очень важное влияние на
Научные теории наследственности
Сходство детей и их родителей отмечается всеми. Древние люди считали, что похожие люди имеют общих предков, и поэтому особое внимание уделяли родству. Помимо того, что родственные связи скрепляли д
Откуда берутся дети?
Огромная роль наследственности для общества не только с физиологической, но и с культурной точек зрения, а также заинтересованность в здоровом потомстве заставили человечество задуматься, каким же
Строение клеток
Как телескоп революционным образом преобразил астрономию, так и микроскоп помог людям понять, из чего состоят живые организмы. Можно представить, какое удивление и изумление отразилось на лицах уче
Молекулярная структура
Рассмотрим для начала два объекта — алмаз и кальцит, структура которых довольно характерна для обычного вещества:
Рост и биосинтез
Одно из самых очевидных свойств живого организма — способность к росту. Рост любого организма, например человека, является результатом двух процессов: роста клеток и их деления. Челов
Ферменты
Линию сборки на заводах обслуживают люди (хотя теперь их все чаще заменяют роботы). Кто же обслуживает пути метаболизма в организме? Каким образом происходят химические реакции, превращающие один м
Синтез полимеров
При первичных метаболических процессах синтезируются все аминокислоты, сахара, липиды и другие небольшие молекулы клетки, которые идут на образование таких макромолекул, как белки и полисахариды. П
Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению
Постараемся еще раз представить, как работает организм. Из окружающей среды он получает вещество-сырье и по различным путям метаболизма превращает его в молекулы своей структуры — делает из первичн
РЕВОЛЮЦИОННОЕ ОТКРЫТИЕ: ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ
Тайна передачи признаков по наследству всегда привлекала людей. В I веке до н. э. древнеримский философ Лукреций заметил, что дети иногда походят на своих дедушек или прадедушек. Столетием спустя П
Открытия Менделя
Грегор Мендель первым приблизился к разгадке древней тайны. Он был монахом в Брюннском монастыре (ныне Брно, Чехия) и помимо преподавательской деятельности занимался на досуге опытами по скрещивани
Родословные
Кроме подсчета количества растений и животных с теми или иными признаками, полученными при случайном скрещивании, полезно исследовать механизм наследственности на примере родословных (людей или дом
Группы крови
Неплохим уроком по генетике может оказаться исследование групп крови у людей. Кровь относят к той или иной группе в зависимости от того, как она взаимодействует с иммунной системой, которая защищае
Множественные аллели и доминантность
Такие явления, как неполная доминантность и кодоминантность, доказывают, что взаимодействие аллелей одного гена может быть довольно сложным. Как мы видели, группу крови определяют три аллеля одного
Тестовые скрещивания
Организмы с доминантным фенотипом по отдельному признаку могут быть гомозиготами или гетерозиготами — АА или Аа, если пользоваться условными обозначениями. Иногда важно знать генотип.
Вероятность
Менделевский закон расщепления позволяет предсказывать вероятность наследования некоторых признаков. Г. Менделя можно назвать основоположником статистических методов в изучении генетики, потому что
Два гена и более
Эти принципы теории вероятностей важно иметь в виду, когда мы анализируем результат от скрещивания по двум генам и более одновременно. Г. Мендель проводил опыты, в которых он наблюдал за одновремен
Первый закон Менделя и определение отцовства
Опираясь на простые рассуждения Менделя, современные генетики определяют характер наследования и проявления того или иного признака в родословных. Кроме того, законы Менделя могут иногда помочь опр
Клетки и размножение
После того как клеточная теория Шлейдена и Шванна стала общепринятой, патолог Рудольф Вирхов сделал свой немаловажный вклад. Он предположил, что не только все организмы состоят из клеток, но и всяк
Митоз и клеточный цикл
Отдельная клетка растет и делится на две новые клетки, проходя через клеточный цикл. Цель такого цикла — произвести две идентичные клетки и более, которые продолжат процесс, получив от родительской
Кариотип
Зная механизм митоза, можно лучше рассмотреть хромосомы, которые свободно движутся во время этого процесса. Поместим каплю крови в пробирку с питательным раствором, в котором могут размножаться лей
Мейоз и законы Менделя
В наши дни широко известно, что гены находятся в хромосомах, хотя в следующем разделе мы постараемся это утверждение доказать. Рассмотрев процесс мейоза, мы теперь можем найти в нем обоснование зак
Местонахождение генов
Основные процессы, происходящие при мейозе и митозе, были изучены к концу XIX века. Теперь известно, что это довольно сложный механизм распределения хромосом по дочерним клеткам, но до начала XX ве
Половые хромосомы
Еще в древности люди заметили, что некоторые заболевания появляются почти исключительно у мужчин, хотя передаются по материнской линии. Самый известный пример — гемофилия, или недостаточная
Нерасхождение хромосом
Обычно мужчины и женщины имеют хорошо выраженный фенотип, определяемый их набором хромосом — XY или XX. Но иногда рождаются дети с необычным числом половых хромосом, и это происходит в результате н
Гены и нарушения метаболизма
Люди — плохой «материал» для изучения законов наследственности, потому что у них трудно получить достаточно надежные данные, но первые наблюдения, как гены осуществляют свою функцию, были сделаны и
Гены и ферменты
В 1944 году Джордж Бидл и Эдвард Тэйтем подтвердили правильность выводов Гаррода на примере хлебной плесени Neurospora (эта плесень ярко-оранжевого цвета иногда образуется на черством хлебе)
Белки и информация
Поскольку гены контролируют производство и синтез белков, то еще раз рассмотрим структуру белков. Как было сказано в гл. 3, белки — наиболее разнообразные молекулы организма. Они являются составной
Исправление наследственных нарушений
В то время как в начале XX века генетика делала первые шаги, большим вниманием пользовалась идея улучшения человеческого рода, или евгеника (см. гл. 15). Когда люди узнали механизм наследств
Бактерии
Вспомним, что бактерии отличаются от других организмов тем, что они прокариоты, то есть не имеют окруженного мембраной ядра, в отличие от эукариот, в том числе растений и животных, в клетках которы
Первые шаги
В 1928 году Фредерик Гриффит обнаружил, что вещество умерших клеток одного штамма бактерий может переносить свои характеристики живым клеткам другого штамма. Например, было известно, что штамм IIIS
Бактериофаги
В 1915 году англичанин Фредерик Творт и канадец Феликс Д'Эрелль независимо друг от друга открыли бактериофаги, которые вызывают инфекции среди бактерий. Сама идея об инфекциях среди бактерий
Эксперимент Херши—Чейз
Зная, что фаги приблизительно наполовину состоят из ДНК и наполовину из белков, Альфред Херши и Марта Чейз решили исследовать функции этих двух компонентов, пометив их, то есть включив в их
Строение ДНК
Вспомним, что основными строительными компонентами организма служат полимеры. Нуклеиновые кислоты — это тоже полимеры, хотя они сильно отличаются по своему строению от белков. Их еще называют по
Модель ДНК и генетика
В отличие от работы Менделя, статья Уотсона и Крика сразу же привлекла внимание научного сообщества, поскольку она объясняла механизм наследственности. Сразу становилось понятно, что последовательн
Проверка модели
Настоящая научная ценность модели измеряется тем, что можно на практике проверить все выводы, к которым она приводит. Модель Уотсона— Крика не только вобрала в себя все известные факты о ДНК и насл
Распределение генов
То, что гены расположены в хромосомах, казалось бы, не соответствует тому факту, что у людей только 23 пары хромосом и вместе с тем тысячи различных признаков, которым должны соответствовать тысячи
С h/Y : 1 С H/Y : 1 с h/Y : 9 с H/Y.
Получается, что 10% сыновей, которых мы называем рекомбинантами, получили иную комбинацию генов, отличающуюся от комбинации их матерей.
В профазе мейоза гомологичные пары выстраиваю
С H/Y : 1 С h/Y : 1 с H/Y : 9 с h/Y.
Этого и следовало ожидать: 90% начального расположения аллелей и 10% рекомбинаций.
Определить расстояние между генами человека — достаточно сложно. У большинства организмов, скрещивать кот
A c/Y, 7 A C/Y, 8 a c/Y, 42 a C/Y.
Всего получается 15 (7 + 8) рекомбинаций из сотни, то есть 15%. Поэтому ген А можно поместить на хромосомной карте в 15 единицах от гена С. Однако три гена могут располагаться в последовател
Кроссинговер внутри генов
До середины 1940-х годов ученые полагали, что гены, скорее всего, представляют собой хромомеры, то есть крохотные комочки вдоль хромосом, благод
Генетика фагов
Макс Дельбрюк выбрал для своих исследований фаги, потому что они представляют собой очень простую биологическую систему: крохотные частички, которые могут воспроизводить себе подобных в других клет
Тонкая структура гена
Сеймур Бензер исследовал тонкую структуру гена с помощью фагов Т4, среди которых ему удалось выделить редкие внутригенные рекомбинанты. Бензер сосредоточил внимание на классе мутантов r — rII.
Комплементация и определение границ гена
Эксперименты по составлению карт показали, что область rII состоит из многих мелких участков, или сайтов, в которых могут происходить разные мутации. Но такие карты дают представление только
Что же такое ген!
Вернемся к определению гена. В классической генетике словом «ген» обозначалась единица генетического материала, выделяемая по трем критериям: по функции, мутации и рекомбинации. Изначально предпола
Рестрикционные ферменты и палиндромы
Бактерии и фаги, которые их атакуют, находятся в состоянии непрерывной химической войны. Бактерии, оказывающие сопротивление фаговой инфекции, получают преимущество в борьбе за существование, и они
Рестрикционное картирование
Сейчас известно и доступно для применения множество типов рестрикционных ферментов. Они разрезают ДНК на различные последовательности, и их можно использовать для анализа структуры ДНК и составлени
Как строятся белки?
Итак, информация, определяющая порядок аминокислот в белке, хранится в ДНК в виде ряда триплетных кодонов. Но как последовательность оснований ДНК превращается в реальный продукт? Конечно, чертежи
Молекулы РНК: инструменты для синтеза белка
В 1940-х годах, когда ученые еще недостаточно хорошо представляли строение нуклеиновых кислот, были получены доказательства того, что синтез белков всегда сопровождается синтезом рибонуклеиновой ки
РНК-транскрипция
Сейчас доказано, что РНК образуется в результате того же спаривания комплементарных оснований, с помощью которого образуется и двойная спираль ДНК из одинарной цепи (рис. 9.2). Этот процесс называе
Трансляция
Перенос информации с ДНК на РНК называется транскрипцией, а перенос этой информации с мРНК в белок — трансляцией. Обычно матричные РНК в течение некоторого времени программируют рибос
Сложные гены эукариот
Когда исследователи начали изучать гены различных белков в клетках эукариот, обнаружилось, что взаимодействие генов и белков в этих организмах более сложное, чем взаимодействие генов и белков прока
Генетический словарь
К 1962 году благодаря работам Крика и его коллег, о которых говорилось ранее, было установлено, что генетический код состоит из триплетов. После этого перед исследователями встала другая непростая
Колинеарность генов и белков
Гипотезу о колинеарности гена белку можно было подтвердить, показав, что последовательность мутаций гена соответствует изменениям последовательности аминокислот, к которым приводят эти мутации. Для
Терминирующие кодоны
Три код она из 64 не служат кодом для аминокислоты. Они означают конец синтеза белка и называются терминирующими или нонсенс-(стои-) ко-донами (stop codon). Их существование было подт
Универсальность кода
Значение кодонов было выяснено в ходе опытов на бактериях Е. coli. Но что если в генах других организмов, в том числе и человека, используется другой шифр? В таком случае мутации белков чело
НАСЛЕДСТВЕННОСТb В МИРЕ БАКТЕРИЙ
Представители классической генетики едва ли смели мечтать о тех возможностях, какие открываются перед современными учеными, проводящими эксперименты на бактериях и вирусах бактерий. В этой главе мы
Бактерии-мутанты
Разные виды бактерий можно различать по фенотипическим признакам, таким как форма, цвет и другие характерные подробности их колоний. Но большой прогресс в генетике бактерий был достигнут в ходе исс
Пол у Е. соli
В 1946 году Джошуа Ледерберг и Эдвард Тэйтем принялись ставить генетические эксперименты на бактериях. Несколькими годами ранее Тэйтем работал в сотрудничестве с Джорджем Биллом, и они на основе оп
Плазмиды
Фактор F — пример так называемой плазмиды, то есть внехромосомного самореплицирующегося генетического элемента с кольцевой структурой. Плазмиды — это своего рода пассажиры в клетке, которые
Факторы резистентности и устойчивость к антибиотикам
В 1955 году одна жительница Японии вернулась из Гонконга с разновидностью дизентерии, вызываемой бактерией рода Shigella. Инфекцию Shigella легко лечить антибиотиками, но эти бактерии
Лизогения
Биологи, проводившие эксперименты с фагами до Второй мировой войны, часто утверждали, что некоторые штаммы бактерий переносят вирусы, которые иногда непредсказуемо проявляют себя в растущих культур
Гены, переносимые вирусом
Пытаясь определить, конъюгирует ли Salmonella подобно Е. coli, Нортон Циндер обнаружил, что фаги могут переносить гены из одной бактериальной клетки в другую. Это явление назвали т
Трансдукция и геном человека
В 1955 году Джошуа Ледерберг предположил, что трансдуцирующие вирусы можно использовать для введения генов в клетки человека. В то время такая идея казалась чистой фантазией, но сейчас она все боле
РЕГУЛЯЦИЯ ГЕНОВ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА
По мере чтения книги, как и на протяжении всей истории генетики, наше представление о генах постоянно изменялось. Если сначала мы считали ген неопределенным фактором, который каким-то образом перед
Регуляция генов у бактерий
Как и в предыдущих главах, начнем с простых биологических систем, то есть с бактерий, при изучении которых этот вопрос впервые был поставлен. Исследования велись преимущественно в 1950-х и 1960-х г
Регуляция генов эукариот
Вопрос о регуляции генов в клетках эукариот требует иной постановки, поскольку образ жизни типичных эукариот коренным образом отличается от образа жизни прокариот. Прокариоты — это протые бактерии,
Эмбриональное развитие в общих чертах
Эмбрион развивается из одной-единственной клетки — зиготы — и превращается в комплекс многих специализированных клеток. Зигота тотипотентна, то есть после многократного деления она может дат
Регуляция по времени и развитие крыла цыпленка
Прекрасный пример временного механизма — развитие крыла цыпленка (рис. 11.2). Крыло вырастает из задатка конечности, состоящего из клеток мезодермы, покрытых слоем эктодермы, включая апикальную обл
Формирование глаза мухи
Одна из самых интересных серий событий с участием нескольких генов происходит при формировании глаза мушки дрозофилы. Сложный глаз насекомого состоит приблизительно из 800 элементов. Отдельный элем
ВМЕШАТЕЛbСТВО В СТРОЕНИЕ ДНК: ВОЗВРАЩЕНИЕ ЭПИМЕТЕЯ?
В древнегреческих мифах говорилось о титанах — расе гигантов, рожденных богами прежде расы людей. Титану Эпиметею боги поручили создать животных и растения, распределив между ними разнообразные сво
Рекомбинантная ДНК и рестриктазы
К 1972 году Анни Чанг, Поль Берг и Сеймур Коэн установили, что при помощи рестрикционных ферментов, рестриктаз, можно порезать две любые молекулы ДНК и сделать из них одну реком-бинантную
Изучение отдельных клонированных фрагментов
Часто внимание экспериментаторов сосредотачивается на отдельном донорском гене, который ученые хотят исследовать или использовать. При определенной удаче такой ген может уже содержаться в геномной
Генная терапия
Среди разнообразных способов применения трансгенных технологий особое место занимает генная терапия. Если можно модифицировать растительные и животные организмы, то что мешает применить те ж
Геномика — изучение всего генома
Последние достижения в области секвенирова-ния и развитие технических средств для обработки большого количества клонов в библиотеке генов позволили ученым исследовать сразу весь геном организма. Се
ГЕНЕТИК В РОЛИ ДОКТОРА ФРАНКЕНШТЕЙНА
В глазах современной общественности генетики часто ассоциируются с образом героя романа Мэри Шелли «Франкенштейн», безумно увлеченного своей работой и создавшего ужасное чудовище. Генетиков обвиняю
Контроль над исследованиями рекомбинантных ДНК
Споры о роли генетики начались задолго до современного расцвета генной инженерии. Еще в 1970-х годах не только ученое сообщество, но и широкая публика принялись обсуждать вопросы, связанные с проти
Генетически модифицированные организмы
Вопросы общественного влияния на генетику и регулирования научных исследований в этой области, во многом не решены до сих пор. По мере совершенствования микробиологических технологий и методов появ
Технологии в контексте
Одна из сторон возникшей проблемы — научное просвещение. Как шутят агенты по продаже недвижимости, три ключевых элемента, помогающих продать дом, — это его место, место и еще раз место. Точно так ж
Этические аспекты клонирования
Клонирование животных, хотя и не имеет непосредственного отношения к трансгенным технологиям, также ставит подобные этические вопросы. Прежде всего, это касается млекопитающих. Известно давно о кло
Ответственность ученых
Современные генетические технологии способны причинить человечеству заметный вред, и поэтому общество должно постоянно быть начеку. В наши цели не входит защита генетических технологий или их осужд
Частота мутаций
Мутации всегда происходят естественно, случайно и без очевидной причины. Мы не можем заранее предсказать, какая именно мутация произойдет и где, поэтому при их изучении применяют статистические мет
Мутации у людей
Частоту мутаций у людей можно определить при помощи родословных, в которых проявляются доминантные черты. Дефект, неожиданно появившийся у одного представителя поколения и переданный потомству, дол
Излучение
Спонтанные мутации довольно редки. Частоту мутаций увеличивают мутагены. К самым мощным мутагенам относятся некоторые виды излучений. В 1927 году Герман Мюллер, экспериментировавший с дрозофилой, и
Что представляют собой мутации?
Мутация — это изменение в ДНК. Некоторые изменения происходят спонтанно, со временем. Например, молекулы ДНК теряют пуриновые основания гуанин и аденин (депуринизация) с относительно высокой скорос
Система восстановления ДНК
По мере развития жизни на нашей планете клетки постоянно встречались с различными мутагенами как в виде излучения, так и в виде химических веществ. Частота мутации должна находиться в пределах каки
Генетические последствия радиации
Ионизирующее излучение вызывает мутации любого рода — от точечных замен до хромосомных аберраций и разрывов. Поместив источники невысокой радиации в лесу, исследователи доказали, что постоянное изл
Хромосомные аберрации
Хромосомы содержат гены, расположенные в определенной последовательности. Фенотип организма зависит не только от тех или иных генов, но и от того, как они расположены относительно других генов. На
Хромосомы человека
Под электронным микроскопом хромосомы человека выглядят как свитые в многочисленные петли куски толстой веревки. Каждая хромосома представляет собой длинную, непрерывную цепь ДНК, в скрученном виде
Анеуплоидия
Богатый источник материала для исследований хромосомных аберраций — выкидыши в течение первых недель развития, так как у них насчитывается в 50—100 раз больше хромосомных нарушений, чем у новорожде
Дупликация и делеция
Дупликации и делеции больших участков хромосом почти всегда летальны, как и большинство мутаций. Если плод и выживает, то он характеризуется серьезными нарушениями в развитии. Самый известный приме
Инверсии
Многие из нас слышали о супругах, которым никак не удается завести детей из-за прерванных беременностей и выкидышей. Это происходит, если один из партнеров гетерозиготен по инверсии или транслокаци
Транслокации
Транслокации — частая причина наследственных нарушений, которую можно заметить в кариотипе. Обычно их переносят гетерозиготы, имеющие одну нормальную хромосому и одну хромосому с транслокацией.
Доказательства эволюции
Доказательства того, что разные организмы действительно произошли от общего предка посредством постепенного изменения, поступают из разных источников. Пожалуй, одно из самых сильных доказательств —
Эволюция как процесс
В широком плане эволюция охватывает три процесса: макроэволюцию, специализацию и микроэволюцию. Макроэволюция подразумевает совокупность всех процессов, благодаря которым в прошлом существов
Популяционная генетика
Делить аллели генов на дикие и мутантные, как мы это делали, знакомясь с основами генетики, не совсем правильно, и такое деление может привести к неправильному представлению об эволюции. Исследован
Эволюция человека
Наиболее противоречивый вывод из теории эволюции Дарвина заключался в предположении, что человек произошел от обезьяны. Представители христианской религии приняли эту идею с неодобрением, потому чт
Миграция и разнообразие Homo sapiens
Благодаря секвенированию ДНК людей по всему миру удалось построить филогенетическое дерево человечества. Корни этого дерева, как свидетельствуют окаменелые останки, уходят в Африку. Большинство био
Цвет кожи
Средний оттенок кожи популяции находится почти в прямой зависимости от долготы: самый темный встречается близ экватора, а самый светлый — ближе к полюсам. Темная кожа лучше защищает от ультрафиолет
Евгеника
Как уже говорилось в гл. 1, мысль об улучшении человеческого рода зародилась давно, по крайней мере, в древнегреческом обществе классического периода. Но особое внимание она привлекла в последние д
СЛОВАРb
Авторадиография— метод получения снимка радиоактивных материалов посредством их воздействия на фотографический раствор; там, где раствор проявляется, образуется темное пятно.
Карбоксильная группа— химическое соединение СООН, называемое еще кислотной группой, потому что атом водорода стремится отделиться в виде иона Н+.
Карбоксильный конец— конец полипептидной цепи со свободной карбоксильной группой.
Кариотип— схема хромосомного набора организма, получаемая в результате с
Цитозин— одно из пиримидиновых оснований ДНК или РНК.
Частота аллелей— в популяционной генетике соотношение нескольких аллелей одного гена (или типа хромосом).
Частота мутаций— мера вероятности того, что прои
Новости и инфо для студентов