Do tajov života (perspektívy genetiky) |
|
Genetický kód bol dešifrovaný - spôsob zaznamenávania dedičnej genetickej informácie, ktorú si príroda vybrala. Vieme, že človek používa rôzne spôsoby zaznamenávania informácií. Mechanické - v knihách, jednotlivých písmenách, slovách, vetách sú vytlačené na strojoch, dostaneme ich vo forme výtlačkov. Magnetická metóda zaznamenávania informácií sa používa v elektrotechnike. Existuje optický - v rôznych video zariadeniach. Príroda si ale vybrala úplne iný spôsob - genetický kód. Teraz je známe, že molekula deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) je zložená zo samostatných, relatívne jednoduchých chemických štruktúr. Existujú iba štyri odrody z nich. Predstavte si abecedu štyroch písmen, pomocou ktorej môžete písať najrôznejšie slová a pojmy. Takže je to tu: striedanie štyroch elementárnych štruktúr v molekule deoxyribonukleovej kyseliny je záznamom dedičnej genetickej informácie. Vedci skúmali magnetizmus genetických procesov. Teraz vieme, že všetky prešmyky, ktoré sa vyskytujú v DNA (a práve tieto prešmyky vedú k zmene dedičných vlastností organizmov), sa uskutočňujú pomocou biologických katalyzátorov - enzýmov. Pod mikroskopom sa najjednoduchšie prešmyky zdajú byť čisto mechanické: vzali napríklad palicu, ktorá je molekulou DNA podobnou vláknu, a rozbili ju a potom ju nejako znova zafixovali. V skutočnosti je všetko komplikovanejšie ... Existujú špeciálne enzýmy, ktoré spôsobujú tento zlom v molekule DNA, a ďalšie enzýmy, ktoré niť šijú. To sa stáva aj pri iných genetických prešmykoch. Bolo objavené obrovské množstvo enzýmov, ktoré sa podieľajú na syntéze nukleových kyselín pri rôznych preskupeniach ich molekúl. V súčasnosti sa veľa vie o mechanizmoch chemických reakcií, ktoré prebiehajú v bunke a v celom organizme. Boli študované procesy formovania a využívania energie. Bunková bioenergia je veľmi zložitá. V technológii máme do činenia s premenou tepelnej energie. Tepelná energia sa v bunke nemôže použiť. Používa sa hlavne chemická energia, ktorá sa premieňa na mechanickú energiu napríklad pri kontrakcii svalov vynaloženej na pohyb živín a podobne. Pri štúdiu proteínov, nukleových kyselín a rôznych intracelulárnych štruktúr sa dosiahol veľký pokrok. Vedomosti sa hromadia rôznou rýchlosťou. Všetko sú to objavy posledných 50 rokov, a keď hovoríme o najdôležitejších - potom 25 rokov. Vytvorili modernú biológiu, pomohli nám priblížiť sa k najhlbším tajomstvám živých.
Čo je pre nás zrejmé? Vývoj genetiky umožnil vytvárať nové plemená domácich zvierat, vyvíjať nové odrody rastlín. Zelená revolúcia, ktorá sa uskutočnila, je priamym výsledkom genetického výskumu.Znalosti o štruktúre prírodných biologicky aktívnych zlúčenín pomohli chémii syntetizovať veľa liekov, bez ktorých si nemožno predstaviť modernú medicínu. Dnes v našej krajine a v ďalších krajinách sveta existuje rozsiahle odvetvie, ktoré používa mikrobiologické metódy na syntézu organických zlúčenín. Týmto spôsobom sa napríklad získa mikrobiálny proteín. Kvasinky sa pestujú na ropných uhľovodíkoch, alkohol bude pravdepodobne v blízkej budúcnosti rásť na niektorých plynoch, ako je metán alebo vodík. A z kvasníc sa získa kompletný proteín, ktorý sa používa ako krmivo pre hospodárske zvieratá. Toto všetko je viditeľné pre všetkých. Čo sa však myslí pod pojmom „neviditeľný“? Toto sú myšlienky, z ktorých vychádza základná veda. V laboratóriu, kde tieto myšlienky vznikajú, sa nemusia dať priamo preniesť do praxe. Ale prostredníctvom systému vysokoškolského vzdelávania a inými spôsobmi sa myšlienky stávajú majetkom mnohých, najmä špecialistov, ktorí pracujú v poľnohospodárstve, medicíne a priemysle. A tam zlatý fond poznania prináša ovocie. Tento proces je niekedy ťažké aj vysledovať, nehovoriac o tom, kvantifikovať, pripomína to prúd, ktorý klesá do podzemia, absorbuje tam ďalšie vody a potom niekde v diaľke vychádza v podobe oveľa silnejšieho prúdu, ako ten, ktorý dával pramienok. jeho život. Myšlienka prevencie infekčných chorôb očkovaním sa najskôr objavila ako jednoduchá laboratórna technika na štúdium fyziológie mikroorganizmov. Vytvorenie rôznych vakcín, celého systému vládnych opatrení na prevenciu infekčných chorôb, si vyžiadalo čas a úsilie mnohých odborníkov - očkovanie, povedzme, proti kiahňam, proti tuberkulóza, proti poliomyelitíde. A už si nikto nepamätá, že všetko to začalo laboratóriom, skúmavkou. Ďalší príklad. Obrovský priemysel antibiotík a ich použitie pri liečbe mnohých chorôb vyšiel zo skromného pozorovania anglického mikrobiológa Fleminga, ktorý si náhodou všimol, že kvapalina, v ktorej pestoval plesne, bránila množeniu mikróbov. Dovoľte mi upriamiť vašu pozornosť na niekoľko úloh, ktoré si pre našu vedu stanovil moderný život. V prvom rade hovoríme o použití biologických metód na ochranu životného prostredia. Vezmite pesticídy. Mnohé z nich sú škodlivé pre živý svet. Ale v zásade môžete vytvárať ďalšie pesticídy. Zničili by škodcov, ale nemali by mať škodlivý účinok na vtáky a užitočný hmyz, jednoducho preto, že tieto chemické zlúčeniny by mali veľmi krátku životnosť a pôsobili by na obmedzený počet organizmov. Alebo niečo iné. Produkcia ropy sa teraz významne rozširuje nielen na pevnine, ale aj v mori. V tejto súvislosti existuje veľké nebezpečenstvo znečistenia ropou a ropnými produktmi zo Svetového oceánu. Na čistenie môžete veľmi efektívne použiť mikroorganizmy, ktoré sa živia olejom a zároveň ho ničia. Biológovia musia určiť stupeň nebezpečenstva pre životné prostredie a ľudí v určitých priemyselných odvetviach, ktorých odpad vstupuje do atmosféry, vody a pôdy. Venovať pozornosť škodlivým účinkom, určovať ich veľkosť - znamená urobiť prvý krok k ich eliminácii. Skutočne veľmi často sú nepriaznivé dôsledky riadenia na prírodu spojené predovšetkým s našou nevedomosťou. Tak to bolo, mimochodom, v prípade pesticídov - ľudia si potom jednoducho nepredstavovali rozsah tých negatívnych javov, ku ktorým by ich široké použitie mohlo viesť. Ľudstvo má právo očakávať od biológie riešenie takých dôležitých problémov, ako je boj proti rakovine a dedičným chorobám. Zatiaľ tu existujú iba určité možnosti, výpočty a nádeje. Súdiac podľa toho, ako rýchlo sa dnes veda vyvíja, nie je ďaleko čas, keď môžu byť navrhnuté niektoré účinné metódy boja proti týmto chorobám.
Teraz sme zaneprázdnení problémami genetického inžinierstva. Toto je nový smer v molekulárnej biológii, existuje menej ako päť rokov - pre vedu veľmi krátky čas. Ale tento smer je mimoriadne zaujímavý a perspektívny. Cieľom genetického inžinierstva je umelo vytvárať v laboratóriu nové genetické štruktúry. Po dešifrovaní genetického kódu, štúdiu mechanizmov rôznych genetických transformácií a učení sa izolovať enzýmy uskutočňujúce genetické preusporiadania DNA si vedci mohli položiť takúto úlohu. Bez ohľadu na to, ako skromne sa tieto experimenty môžu zdať, skutočnosť zostáva nezvratná: človek sa po prvýkrát dokázal spojiť v skúmavke do jednej celej genetickej štruktúry, ktorá v prírode existuje oddelene. Ich spojenie nebolo výsledkom náhodnej kolízie molekúl, ale bolo výsledkom vedomého výberu a premysleného plánu. Napokon, nové veci vo vede a technike sa často objavujú vo veľmi skromnej podobe a nie vždy sa od začiatku vždy správne hodnotia. Napríklad genetické zákony ustanovené G. Mendelom si súčasníci nevšimli a museli byť znovuobjavené o 40 rokov neskôr. Aké vyhliadky otvára genetické inžinierstvo, čo nám sľubuje? Veľa vecí. V prvom rade v medicíne, v boji proti dedičným chorobám. Spravidla sú spojené s poruchami jedného z tisícov génov nachádzajúcich sa v ľudskom tele. Genetické inžinierstvo v zásade umožňuje, aby sa v laboratóriu vytvoril akýkoľvek gén. A keď sme dostali gén, môžeme získať produkt práce tohto génu a použiť ho na náhradu dedičného defektu pomocou génovej terapie - vytvorenia takpovediac genetickej protézy. Na výrobu hormónov sa môžu použiť aj techniky genetického inžinierstva. S najväčšou pravdepodobnosťou sa bude inzulín čoskoro vyrábať týmto spôsobom. Namiesto toho, aby bol získaný na bitúnku od ošípaných alebo dobytka, bude získaný v bakteriálnej kultúre. Vkladaním cudzích génov do mikroorganizmov ich môžeme prinútiť k produkcii potrebného hormónu v takmer neobmedzenom množstve. Prirodzene, nejde o jediné aplikácie genetického inžinierstva. Génová terapia sa zdá byť mimo ríše fantázie. Na liečenie chorôb sa zatiaľ nepodarilo získať takmer žiadny gén. Skúsenosti z posledných desaťročí však ukazujú, ako rýchlo sa vyvíja výskum, ak je založený na správnej teórii a je uskutočňovaný pomocou spoľahlivých metód. Preto poviem: táto fantázia nie je neopodstatnená. Nejde ani tak o fantáziu, ale o skutočné merania, úlohy, ktorým čelíme a ktoré sa v pomerne blízkej budúcnosti vyriešia. Dá sa zabrániť negatívnym dôsledkom pokroku? Dá sa im zabrániť. S čím sú vlastne spojené? Spravidla s neúplnosťou našich vedomostí, s tým, že nie vždy môžeme úplne vyhodnotiť a predvídať možné výsledky. Ak nie je možné predvídať všetky dôsledky vopred, je potrebné ich posúdiť v maximálnom rozsahu a vopred prijať všetky preventívne opatrenia.
Je v tom istý druh dialektiky: úspechy vied pomôžu eliminovať škodlivé následky vedecko-technického pokroku. Teraz vedci pracujú na probléme biologickej fixácie dusíka. Aký to má zmysel? Používanie dusíkatých hnojív je nepochybným pokrokom. Prospievajú poliam a zvyšujú výnosy. Ale minerálny dusík má aj svoje negatívne dôsledky - dusíkaté zlúčeniny sa vyplavujú do vodných plôch, čo spôsobuje vývoj nežiaducej flóry, ktorá zhoršuje zloženie vody. Môžete sa zaobísť bez hnojív? Samozrejme, že vôbec nie pri intenzívnom hospodárení, ale môžete znížiť ich využitie. Je známe, že strukoviny (napríklad sója) asimilujú dusík zo vzduchu. Na ich koreňoch sú malé guľôčky - kolónie baktérií žijúcich v symbióze s rastlinami. Majú schopnosť viazať atmosférický dusík a premieňať ho na formu, ktorú môže sója ľahko absorbovať. Ak sa nájdu mikroorganizmy, ktoré môžu žiť na koreňoch obilnín a viazať na ne vzdušný dusík, bude možné do pôdy aplikovať menej hnojív. Aké obrovské úspory to sľubuje, ako to pomôže pri ochrane prírody! Akými smermi sa hľadanie uberá? A na tých tradičných - výberom. A to prostredníctvom genetického inžinierstva. Predstavte si: prevádzame gény na asimiláciu atmosférického dusíka z baktérií uzlíkov do iných baktérií, ktoré by mohli žiť v symbióze s pšenicou alebo dokonca v listoch obilnín ... Veľa sa dá vyriešiť nie malými vylepšeniami existujúcich metód, či už technických alebo poľnohospodárskych, ale zásadnými zmenami vďaka zásadne novým objavom. Toto je budúcnosť. Ľudstvo nevyčerpalo spôsoby, ako zabrániť negatívnym dôsledkom spojeným s vývojom spoločnosti. A. Baev |
Úspechy modernej biológie sa spájajú hlavne s jej odvetvím, ktoré sa nazýva molekulárna biológia. Obzvlášť pozoruhodné výsledky boli dosiahnuté pri štúdiu dedičnosti - vlastností organizmov, ktorá dlho zostávala záhadná. Vedcom sa podarilo odhaliť podstatu génu. Po celé storočia sa zdalo, že je to niečo mystické, takmer neexistujúce. A ukázalo sa, že ide o veľmi skutočnú chemickú štruktúru - určitý kúsok deoxyribonukleovej kyseliny (DNA), ktorá je nositeľom genetickej informácie.
Snaha o poznanie okolitého sveta je večná a úžasná schopnosť človeka. Veda získava vedomosti - to je jej účel. Ľudia však majú právo očakávať praktické výhody základného výskumu, poznania prírodných zákonov. Pravdepodobne môžeme hovoriť o dvoch formách praktického využitia znalostí - viditeľnej a neviditeľnej.
Ešte jedna otázka.Všetky chemické procesy v tele sú enzymatické. Idú pomocou takzvaných biologických katalyzátorov - enzýmových proteínov. V chemickom priemysle sa používajú aj katalyzátory - urýchľovače reakcií, ale nie sú to organické látky, aspoň nie bielkovinové látky. Nie je potrebné osobitne tvrdiť, že biochemické procesy prebiehajú za miernejších podmienok, sú oveľa efektívnejšie. Pravdepodobne v blízkej budúcnosti začne človek širšie využívať tie chemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v tele, a to na priemyselné účely. Budúcnosť technológie je nepochybne spojená s biológiou.
V súčasnosti sa pracuje na odstránení mnohých škodlivých účinkov. V priemyselných podnikoch prešla rozsiahla výstavba úpravníckych zariadení, sprísnila sa kontrola odpadových vôd a emisií do ovzdušia a vytvorili sa uzavreté výrobné cykly.Chemici pracujú na „neškodných“ pesticídoch, vytvárajú sa syntetické materiály, ktoré „budú dýchať“, a oveľa viac.
| Dmitrij Iosifovič Ivanovský | Biologické urýchľovače |
|---|
Nové recepty
