GDO nima va qanday qilib ular yaratiladi?

Genetika modifikatsiyasining asoslari

GDO nima?

GDO "genetik jihatdan o'zgartirilgan organizm" uchun qisqa. Genetika modifikatsiyasi o'n yillar mobaynida sodir bo'lgan va o'ziga xos xarakterga ega bo'lgan o'simlik yoki hayvonni yaratishning eng samarali va tezkor usuli hisoblanadi. Bu DNK ketma-ketligiga aniq aniq o'zgarishlarni beradi. DNK asosan organizmning rejasini o'z ichiga olganligi sababli, DNKdagi o'zgarishlar organizmning qobiliyatini o'zgartirishi mumkin.

Buni qilishning boshqa yo'li yo'q, faqat DNKni to'g'ridan-to'g'ri manipulyatsiya qilish uchun so'nggi 40 yil ichida ishlab chiqilgan texnikadan foydalangan holda.

Organizmni genetik jihatdan qanday o'zgartirish mumkin? Aslida, bu juda keng savol. Organizm o'simlik, hayvon, qo'ziqorin yoki bakteriya bo'lishi mumkin va ularning barchasi genetik jihatdan deyarli 40 yil davomida ishlab chiqilgan bo'lishi mumkin. 1970-yillarning boshlarida genetik jihatdan yaratilgan birinchi organizmlar bakteriyalar edi . O'shandan buyon genetik modifikatsiyalangan bakteriyalar o'simliklar va hayvonlarning genetik modifikatsiyasini amalga oshiradigan yuz minglab laboratoriyalarga aylandi. Asosiy genlarni aralashtirish va modifikatsiyaning ko'pchiligi bakteriyalar yordamida ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan, asosan E. coli ning ba'zi o'zgarishlari, keyin esa maqsadli organizmlarga o'tkaziladi.

O'simliklarni, hayvonlarni yoki mikroblarni genetik jihatdan o'zgartira oladigan umumiy yondashuv kontseptual jihatdan o'xshashdir. Shu bilan birga, o'simlik va hayvon hujayralari o'rtasidagi umumiy farqlarga qarab, ma'lum texnikada ba'zi farqlar mavjud.

Masalan, o'simlik hujayralari hujayra devorlari va hayvon hujayralari mavjud emas.

O'simliklar va hayvonlarning genetik modifikatsiyalarining sabablari

GM hayvonlari, asosan, tadqiqot maqsadida ishlab chiqiladi, ko'pincha dori vositalarini ishlab chiqish uchun ishlatiladigan modellashtirilgan biologik tizimlar. Boshqa tijoriy maqsadlar uchun ishlab chiqilgan GM hayvonlari, masalan, uy hayvonlari kabi floresan baliq va kasallik bilan kasallangan chivinlarni nazorat qilishda yordam beruvchi GM moskitosi bor edi.

Biroq, bu asosiy biologik tadqiqotlar tashqari, nisbatan cheklangan dasturdir. Hozirgacha hech qanday GM hayvonlari oziq-ovqat manbai sifatida tasdiqlanmagan. Ko'p o'tmay, bu AquaAdvantage Salmon bilan tasdiqlanishi mumkin bo'lgan o'zgarishlarni o'zgartirishi mumkin.

Ammo o'simliklar bilan vaziyat boshqacha. Ko'plab o'simliklar tadqiqot uchun o'zgartirilgan bo'lsa-da, ko'pchilik o'simlik genetik modifikatsiyasining maqsadi savdo yoki ijtimoiy jihatdan foydali bo'lgan o'simlikning shikastlanishi hisoblanadi. Misol uchun, agar o'simliklar Rainbow Papaya kabi kasalliklarga chidamli zararkunandalarga chidamli qarshilik ko'rsatgan bo'lsa, yoki hosildor bo'lmagan, ehtimol sovuqroq hududda o'sishga qobiliyatli bo'lsa, rentabellikni oshirish mumkin. Endless Summer Pomidor kabi pishgan muddati ko'p bo'lgan mevalar, foydalanish uchun hosildan keyin raf muddati uchun ko'proq vaqt beradi. Bundan tashqari, A vitaminiga boy bo'lish uchun mo'ljallangan Oltin guruch kabi oziqlantiruvchi qiymatni kuchaytiradigan xususiyatlar, yoki meva-sabzavotsiz Arktik olma kabi foydali moddalar ham yaratilgan.

Aslida, ma'lum bir genni qo'shish yoki inhibe qilish bilan namoyon bo'lishi mumkin bo'lgan har qanday xususiyatni joriy etish mumkin. Bir nechta genlarni talab qiluvchi xususiyatlar ham boshqarilishi mumkin, ammo bu tijorat o'simliklari bilan hali qo'lga kiritilmagan yanada murakkab jarayonni talab qiladi.

Gen nima?

Yangi genlarni organizmga qanday qilib kiritish mumkinligini tushuntirmasdan oldin, genning nima ekanligini tushunish muhimdir. Ko'pchilik bilganidek, genlar DNKdan iborat bo'lib, qisman odatda oddiy A, T, C, G kabi to'rtta bazadan iborat. Ushbu bazalarning lineer tartibida genning DNK ipidan pastga ketma-ketligi, muayyan oqim uchun kod sifatida qabul qilinishi mumkin, xuddi bir jumla uchun matn kodi qatoridagi harflar kabi.

Proteinlar turli xil birikmalarda bir-biriga bog'langan aminokislotalardan tayyorlangan katta biologik molekulalardir. Aminokislotalarning to'g'ri kombinatsiyasi bir-biriga bog'langanida, amino kislotalar zanjiri ma'lum bir funktsiyaga yoki reaksiya qilishga imkon berish uchun o'ziga xos shaklga ega bo'lgan va to'g'ri kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan oqsillarga aylanadi. Tirik mavjudotlar asosan oqsillardan iborat. Ba'zi oqsillar kimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydigan fermentlar; boshqa transport materiallarini xujayralar ichiga oladi va ba'zilari boshqa oqsillarni yoki oqsil kaskadlarini faollashtiradigan yoki o'chirib yuboradigan kalitlar sifatida harakat qiladi.

Shunday qilib, yangi gen paydo bo'lganda, u hujayradan yangi proteini hosil qilish uchun kod sekansini beradi.

Hujayralar o'zlarining genlarini qanday tashkil qiladi?

O'simliklar va hayvon hujayralarida deyarli barcha DNKlar xromosomalarga aylanadigan bir necha uzun iplar bilan buyurtma qilinadi. Genlar, xromosomani tashkil etuvchi DNKning uzoq muddatdagi kichik qismlari. Har bir hujayra replikatsiya qilinganda, avval barcha kromozomlar replikatsiya qilinadi. Bu hujayralar uchun asosiy ko'rsatmalar to'plami va har bir naslli hujayra nusxa oladi. Shunday qilib, hujayraning o'ziga xos xususiyatni ta'minlaydigan yangi proteinga aylanishini ta'minlaydigan yangi genni joriy qilish uchun, faqat bir oz DNKni uzun xromosoma iplaridan biriga kiritish kerak. Bir marta kiritilganda, DNK boshqa barcha genlar singari hujayralarni ko'paytirganda har qanday qizil hujayralarga o'tkaziladi.

Darhaqiqat, ayrim xromosomalarning hujayralarida DNKning ayrim turlari saqlanib qolishi mumkin va genlar bu tuzilmalar yordamida kiritilishi mumkin, shuning uchun ular xromosomal DNKga qo'shilmaydi. Ammo, bu yondashuv bilan, hujayraning xromosomalari o'zgargan DNK ko'pincha ko'plab replikatsiyalardan so'ng barcha hujayralarda saqlanmagan. O'simlik muhandisligi uchun ishlatiladigan jarayonlar kabi doimiy va merosxo'r genetik modifikatsiya qilish uchun xromosomal modifikatsiyalar qo'llaniladi.

Yangi geni qanday qo'shilgan?

Genetik muhandislik oddiy organizmning xromosomalari DNKiga yangi DNK bazasi sekansını (odatda butun bir genga mos) kiritish degan ma'noni anglatadi. Bu kontseptual tarzda tuyulishi mumkin, lekin texnik jihatdan biroz murakkablashadi. Hujayralarni tanib olishni ta'minlaydigan to'g'ri kontekstda xromosomaga to'g'ri signallar bilan to'g'ri DNK ketma-ketligini olishda juda ko'p texnik tafsilotlar mavjud va ular yangi oqsil yaratish uchun foydalanadi.

Deyarli barcha genetik muhandislik protseduralari uchun umumiy bo'lgan to'rtta asosiy element mavjud:

1. Birinchidan, sizda gen kerak. Demak, Sizning asosiy toifalaringiz bilan jismoniy DNK molekulasiga ehtiyoj bor. An'anaga ko'ra, bu ketma-ketlik bir necha mashxur texnika yordamida to'g'ridan-to'g'ri organizmdan olingan. Bugungi kunda, organizmni DNKni olishdan ko'ra, olimlar odatda asosiy A, T, C, G kimyoviy moddalaridan sintezlanadi. Qabul qilinganidan so'ng, ketma-ketlik kichkina xromosoma (plazmid) kabi bakterial DNKning bir qismiga kiritilishi mumkin, chunki bakteriyalar tezda ko'payadi, chunki zarur bo'lgan genni ko'paytirishi mumkin.
2. Sizning geningiz bor bo'lgach, uni hujayraning tanib-bilishini va uni ifoda etishini ta'minlash uchun o'ngdagi atrofidagi DNK ketma-ketligi bilan o'ralgan DNK tarmoqlariga joylashtirishingiz kerak. Asosan, bu sizning genni ifodalash uchun hujayrani ko'rsatadigan promoter deb ataladigan kichik DNKning ketma-ketligini talab qiladi.
3. Kiritiladigan asosiy genga qo'shimcha ravishda marker yoki tanlash uchun ko'pincha ikkinchi gen kerak. Ushbu ikkinchi gen aslida genni o'z ichiga olgan hujayralarni aniqlash uchun ishlatiladigan vositadir.
4. Nihoyat, organizmning hujayralariga yangi DNKni (ya'ni, targ'ibotchi, yangi gen va tanlov markerini) yetkazib berish usuliga ega bo'lish kerak. Buning bir qancha usullari mavjud. O'simliklar uchun men sevganim, genetik qurol yondashuvidir, u DNK bilan qoplangan volfram yoki oltin zarrachalarni hujayralarga tortish uchun o'zgartirilgan 22 ta miltiqdan foydalanadi.

Hayvon hujayralari bilan DNKning qoplamasi yoki murakkabligi va hujayra membranalari orqali o'tishini ta'minlaydigan bir qator transfektsiya reagentlari mavjud. Shuningdek, DNKning modifikatsiyalangan Virusli DNK bilan biriktirilishi, bu genlarni hujayralarga olib borish uchun gen vektori sifatida ishlatilishi mumkin. Ta'sirlangan Virusli DNK hujayralarga zarar etkazadigan va genni ko'taradigan DNKni kiritadigan psevdovirusni yaratish uchun oddiy virusli oqsillar bilan birga bo'lishi mumkin, ammo yangi virus yaratish uchun takrorlanmas.

Ko'pgina dikot o'simliklar uchun gen genlarni Agrobacterium tumefaciens bakteriyalarining T-DNK taşıyıcısının o'zgartirilgan, bir versiyonuna yerleştirilebilir. Bir nechta boshqa yondashuvlar mavjud. Ammo, eng ko'pi bilan, kichik hujayralar soni faqat bu jarayonning muhim qismini yaratgan hujayralarni tanlashga imkon yaratadi. Shuning uchun tanlash yoki marker gen odatda kerak.

Ammo, siz genetik muhandislik sichqonini yoki pomidorni qanday qilib yaratasiz?

GDO millionlab hujayralarga ega bo'lgan organizm bo'lib, yuqorida keltirilgan usul faqat bitta hujayraning genetik jihatdan qanday muhandisligini aniqlab beradi. Shu bilan birga, butun organizmni yaratish jarayoni, asosan, bu genetik muhandislik texnikasini germ hujayralarida (ya'ni, sperma va tuxum hujayralari) foydalanishni o'z ichiga oladi. Kalit geni kiritilgandan so'ng, jarayonning qolgan qismi asosan o'z vujudidagi barcha hujayralardagi yangi genlarni o'z ichiga olgan o'simliklar va hayvonlarni ishlab chiqarish uchun genetik jinsiy usullarini qo'llaydi. Genetika muhandisligi xujayralar uchun haqiqatdan ham amalga oshiriladi. Biologiya qolganlarini qiladi.