გენეტიკური მოდიფიკაციის საფუძვლები
GMO მოკლეა "გენეტიკურად მოდიფიცირებული ორგანიზმისთვის". გენეტიკური მოდიფიკაცია უკვე ათწლეულების მანძილზეა და ყველაზე ეფექტური და სწრაფი გზაა მცენარეთა ან ცხოველის შექმნა კონკრეტული თვისებით ან დამახასიათებელი ნიშნით. ეს საშუალებას იძლევა ზუსტად განსაზღვროს დნმ-ის რიგითობა. იმის გამო, რომ დნმ არსებითად შეიცავს მთელს ორგანიზმზე, შეიცვლება დნმ-ის ცვლილება, რომელსაც შეუძლია ორგანიზმის ფუნქციები.
სხვა არაფერია, თუ არა ამის გაკეთება გარდა ბოლო 40 წლის განმავლობაში განვითარებული ტექნიკის გამოყენებით დნმ-ს მანიპულირებისათვის.
როგორ ხარ გენმოდიფიცირებული ორგანიზმი? სინამდვილეში ეს საკმაოდ ფართო კითხვაა. ორგანიზმი შეიძლება იყოს მცენარე, ცხოველი, სოკოვანი ან ბაქტერია და ეს ყველაფერი შეიძლება იყოს და გენეტიკურად ინჟინერია თითქმის 40 წლის განმავლობაში. პირველი გენეტიკურად ტექნოლოგიური ორგანიზმები 1970-იანი წლების დასაწყისში ბაქტერია იყო . მას შემდეგ, გენმოდიფიცირებული ბაქტერია გახდა ასობით ათასი ლაბორატორიის მუშაკი, რომელიც აკეთებს მცენარეთა და ცხოველების გენეტიკურ ცვლილებებს. ძირითადი გენის შერყევა და მოდიფიკაცია განკუთვნილია და მომზადებულია ბაქტერიის გამოყენებით, ძირითადად ე.კოლის ვარიაციით, შემდეგ კი მიზანშეწონილია ორგანიზმში.
ზოგადი მიდგომა გენეტიკურად ცვლის მცენარეთა, ცხოველების ან მიკრობების კონცეპტუალურად საკმაოდ მსგავსია. თუმცა, არსებობს გარკვეული განსხვავებები კონკრეტული ტექნიკის გამო ზოგადი განსხვავებები მცენარეთა და ცხოველთა საკნებში.
მაგალითად, მცენარეულ უჯრედებს აქვს უჯრედის კედლები და ცხოველური უჯრედები.
მცენარეთა და ცხოველთა გენეტიკური ცვლილებების მიზეზები
გენმოდიფიცირებული ცხოველები, ძირითადად, კვლევის მიზნებისთვის გამოიყენება, ხშირად როგორც მოდელის ბიოლოგიური სისტემები, რომლებიც გამოიყენება ნარკოტიკების განვითარებისთვის. არსებობს სხვა გენმოდიფიცირებული მიზნებისათვის განვითარებული გენმოდიფიცირებული ცხოველები, როგორიცაა ფლუორესცენტური თევზი, როგორც ცხოველები და გენმოდიფიცირებული mosquitoes, რათა დაეხმაროს დაავადებათა ტარების კოღოს.
თუმცა, ეს შედარებით შეზღუდულია განაცხადის ძირითადი ბიოლოგიური კვლევის გარეთ. ჯერჯერობით, გენმოდიფიცირებული ცხოველები არ არის დამტკიცებული, როგორც საკვები წყარო. მალე, თუმცა, შეიძლება შეიცვალოს AquaAdvantage Salmon, რომელიც მიღების მისი მეშვეობით დამტკიცების პროცესი.
მცენარეების შემთხვევაში, სიტუაცია განსხვავებულია. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი მცენარეთა შეცვლილია კვლევის, ობიექტური ყველაზე მოსავლის გენეტიკური მოდიფიკაციაა, რათა მცენარეთა შტამი, რომელიც კომერციულად ან სოციალურად სასარგებლოა. მაგალითად, მოსავლიანობა შეიძლება გაიზარდოს, თუ მცენარეები ინჟინერირებულია დაავადების გამომწვევი მავნე ორგანიზმებისადმი გაუმჯობესებული მავნე ორგანიზმების მსგავსად, როგორიცაა Rainbow Papaya, ან უნარი იზრდება inhospitable, ალბათ, გაცილებით რეგიონში. ხილი, რომელიც მწიფე აღარ რჩება, მაგალითად, Endless Summer Tomatoes- ი, უფრო მეტ დროს უზრუნველყოფს თაროზე დროის მოსავლის აღებას. გარდა ამისა, თვისებები, რომლებიც აძლიერებენ კვების ღირებულებას, როგორიცაა ოქროს რაისი განკუთვნილია ვიტამინით მდიდარი, ან ნაყოფის კომბინაცია, როგორიცაა არაქართული არქტიკული ვაშლი.
არსებითად, შეიძლება შეიცავდეს ნებისმიერი თვისება, რომელიც შეიძლება გამოვლინდეს კონკრეტული გენის დამატებით ან ინჰიბირებით. თვისებები, რომლებიც საჭიროა მრავალი გენი, შეიძლება მართოს, მაგრამ ეს მოითხოვს უფრო რთულ პროცესს, რომელიც ჯერ კიდევ არ არის მიღწეული კომერციულ კულტურებთან.
რა არის გენი?
სანამ ახსნილია, თუ როგორ ხდება ახალი გენები ორგანიზმში, მნიშვნელოვანია გავიგოთ, რას გენი. როგორც ბევრი ალბათ იცის, გენები დნმ-ისგან შედგება, რომლებიც ნაწილობრივ შედგება ოთხი ბაზისგან, როგორც წესი, მხოლოდ A, T, C, G. ამ ბაზების წრფივი წესრიგი გენიდან დნმ-ის სიგრძის ქვედა რიგში შეიძლება ჩაითვალოს კოდი, როგორც კონკრეტული ცილის კოდი, ისევე როგორც ასოების ტექსტის კოპირება.
პროტეინები ამინომჟავების დიდი ბიოლოგიური მოლეკულებია, რომლებიც დაკავშირებულია სხვადასხვა კომბინაციებთან ერთად. როდესაც ამინომჟავების სწორი კომბინაცია ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, ამინომჟავის ჯაჭვი ითავსებს პროტეინს სპეციფიკურ ფორმასთან ერთად და სწორი ქიმიური თვისებები ერთად, რათა ის შეასრულოს კონკრეტული ფუნქცია ან რეაქცია. ცხოვრების პირობები ძირითადად ცილებისგან შედგება. ზოგიერთი ცილა ფერმენტებია, რომლებიც ქიმიურ რეაქციებს ახდენენ; სხვა სატრანსპორტო მასალა საკნებში და ზოგიერთ ქმედებას, როგორც სხვა ცილების გააქტიურებას ან პროტეინის კასკადების გააქტიურებას ან დეაქტივას.
ასე რომ, როდესაც ახალი გენი შემოღებულია, იგი აძლევს საკანში კოდი თანმიმდევრობას, რათა მას ახალი ცილის შექმნა გაუწიოს.
როგორ უჯდება ორგანიზმებს მათი გენების ორგანიზება?
მცენარეთა და ცხოველების უჯრედებში თითქმის ყველა დნმ-ი უბრძანებს რამდენიმე გრძელ ფენას ქრომოსომაში. გენები სინამდვილეში მხოლოდ მცირე ნაწილია დნმ-ის ხანგრძლივი თანმიმდევრობით ქრომოსომა. ყოველ ჯერზე საკანში replicates, ყველა chromosomes არიან ტირაჟირებული პირველი. ეს არის საკანში ინსტრუქციების ცენტრალური რიგი და თითოეული პროგნოზი საკანში იღებს ასლს. ასე რომ, ახალი გენის შემოღება, რომელიც საშუალებას აძლევს უჯრედს, ახალი ცილის მიღება, რომელიც განსაკუთრებულ თვისებას ანიჭებს, უბრალოდ საჭიროა ცოტა დნმ-ის ერთ-ერთ გრძელ ქრომოსომებში. მას შემდეგ, რაც ჩასმული, დნმ გადაეცემა ნებისმიერ ქალიშვილს საკნებში, როდესაც ისინი უჯრედის რეპლიკაციას ისევე როგორც ყველა სხვა გენი.
სინამდვილეში, ზოგიერთი სახის დნმ-ის შენახვა შესაძლებელია ქრომოსომებისაგან განსხვავებულ უჯრედებში და ამ სტრუქტურების გამოყენებით გენების მიღება შესაძლებელია, რადგან ისინი არ არიან ინტეგრირებული ქრომოსომულ დნმში. თუმცა, ამ მიდგომით, მას შემდეგ, რაც უჯრედის ქრომოსომული დნმ-ი იცვლება, ჩვეულებრივ, ყველა უჯრედში არ ხდება რამდენიმე რეპლიკაციის შემდეგ. მუდმივი და მემკვიდრეობითი გენეტიკური მოდიფიკაციისთვის, როგორიცაა მოსავლის საინჟინრო, გამოყენებული პროცესების გამოყენება, გამოიყენება ქრომოსომული ცვლილებები.
როგორ ხდება ახალი გენი?
გენეტიკური ინჟინერია უბრალოდ გულისხმობს ახალი დნმ-ის ბაზის თანმიმდევრობას (როგორც წესი, მთლიანი გენის მიხედვით) ორგანიზმის ქრომოსომულ დნმ-ში. ეს ჩანდეს კონცეპტუალურად პირდაპირი, მაგრამ ტექნიკურად, იგი იღებს უფრო რთულს. არსებობს მრავალი ტექნიკური მონაცემები, რომლებიც იღებდნენ მარჯვენა დნმ-ის თანმიმდევრობას სწორი სიმპტომებით სწორი ქრომოსომაში, რომელიც საშუალებას აძლევს უჯრედებს აღიაროს ეს გენეტი და გამოიყენოს იგი ახალ პროტეინზე.
არსებობს ოთხი ძირითადი ელემენტი, რომლებიც საერთოა თითქმის ყველა გენეტიკური საინჟინრო პროცედურისთვის:
- პირველი, გენი გჭირდება. ეს ნიშნავს, რომ საჭიროა ფიზიკური დნმ-ის მოლეკულა კონკრეტული ბაზის თანმიმდევრობით. ტრადიციულად, ეს sequences იქნა მიღებული პირდაპირ ორგანიზმის გამოყენებით რამდენიმე შრომისმოყვარე ტექნიკა. დღესდღეობით, ორგანიზმისგან დნმ-ის მოპოვების გარდა, მეცნიერები, როგორც წესი, მხოლოდ სინთეზურია A, T, C, G ქიმიური ნივთიერებებისგან. ერთხელ მიღებული, თანმიმდევრობა შეიძლება შეიყვანოს ბაქტერიული დნმ-ის ნაწილად, რომელიც არის პატარა ქრომოსომა (პლაზმადი) და, როგორც ბაქტერია სწრაფად აღწევს, როგორც საჭიროა გენის საჭიროება.
- მას შემდეგ რაც გენი გყავს, დნმ-ს განლაგებასთან ერთად დნმ-ის თანმიმდევრულ სიახლოვეს უნდა მიაწოდოთ, რათა საკანში გააცნობიეროს და გამოხატოს იგი. პრინციპულად, ეს იმას ნიშნავს, რომ საჭიროა მცირე დნმ-ის თანმიმდევრობა, რომელსაც უწოდებენ პრომოტორს, რომელიც გულისხმობს გენი გამოხატოს.
- ძირითადი გენი გარდა იმისა, რომ შეიყვანოთ, ხშირად მეორე გენი საჭიროა მარკერის ან შერჩევის უზრუნველსაყოფად. ეს მეორე გენი არსებითად არის ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება გენების გენის იდენტიფიცირებისათვის.
- და ბოლოს, აუცილებელია ახალი დნმ-ის (ანუ პროტოტორი, ახალი გენი და შერჩევის მარკერის) მიწოდების მეთოდი ორგანიზმის უჯრედებში. ამის გაკეთება რამდენიმე გზა არსებობს. მცენარეთათვის, ჩემი საყვარელი გენი იარაღის მიდგომაა, რომელიც მოდიფიცირებულია 22 ცალი თაგვის ცეცხლსასროლი იარაღით ან ოქროს ნაწილაკებით.
ცხოველური უჯრედებით, არსებობს რამდენიმე ტრანსფუზიური რეაგენტი, რომელიც ხსნის ან კომპლექსურ დნმს და საშუალებას მისცემს მას გაიაროს უჯრედის მემბრანა. გარდა ამისა, დნმ-ის გამონაკლისია ასევე ვირტუალური დნმ-ის შეცვლით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნეს გენი ვექტორით, რათა გენების გენის შესასრულებლად. მოდიფიცირებული ვირუსული დნმ-ს შეუძლია ნორმალური ვირუსული პროტეინების ჩათვლით, რათა ფსევდორორუსს მიაღწიოს, რომელიც შეიძლება აინფიცირებს უჯრედებს და შეჰყავს დნმ-ის გენის გენერირება, მაგრამ არ გაიმეორებს ახალ ვირუსს.
ბევრი dicot მცენარეთა, გენი შეიძლება განთავსდეს შეცვლილი ვარიანტი T-DNA გადამზიდავი Agrobacterium tumefaciens ბაქტერიები. არსებობს რამდენიმე სხვა მიდგომაც. თუმცა, უმეტესად, უჯრედების მხოლოდ მცირე რაოდენობა ამ პროცესის კრიტიკულ ნაწილზე გენერირებული ტექნოლოგიების გენეტიკური შერჩევაა. ამიტომ შერჩევა ან მარკერის გენეა ტიპიურად აუცილებელია.
მაგრამ, როგორ ხარ გენმოდიფიცირებული მაუსი ან პომიდორი?
GMO არის ორგანიზმი მილიონობით საკნებში და ტექნიკის ზემოთ მხოლოდ რეალურად აღწერს, თუ როგორ გენეტიკურად ინჟინერი ერთი უჯრედი. თუმცა, პროცესის გენერირება მთელი ორგანიზმის არსებითად მოიცავს ამ გენეტიკური საინჟინრო ტექნიკის გამოყენებით ჩანასახები უჯრედების (ანუ, სპერმის და კვერცხის უჯრედების). მას შემდეგ, რაც გასაღები გენეა ჩასმული, დანარჩენი პროცესი, ძირითადად იყენებს გენეტიკურ მეცხოველეობას, რომლებიც წარმოადგენენ მცენარეთა ან ცხოველების წარმოებას, რომლებიც შეიცავს ახალ სხეულს გენის ყველა საკნებში. გენეტიკური საინჟინრო მართლაც მხოლოდ კეთდება. ბიოლოგია დანარჩენი.