Биотехнология

Основные направления  биотехнологии.Биотехнология — это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Объектами биотехнологии служат многочисленные представители групп живых организмов — микроорганизмы (вирусы, бактерии, протисты, дрожжи и др.}, растения, животные, а также изолированные из них клетки и субклеточные структуры (орга-неллы). Биотехнология базируется на протекающих в живых системах физиолого-биохимических процессах, в результате которых осуществляются выделение энергии, синтез и расщепление продуктов метаболизма, формирование химических и структурных компонентов клетки.

Главными  направлениями биотехнологии являются: 1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эука-риотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормональных препаратов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок; 2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. и.) и для защиты растений от вредителей и болезней; 3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п.

Задачи, методы и достижения биотехнологии. Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе. Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды. Принципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы является использование в селекции генной и клеточной инженерии.

Генная (генетическая) инженерия — раздел молекулярной генетику связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых метаболитов клетки. Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.

Для осуществления  переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:

1. выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бак-терий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;
2. соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
3. введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
4. копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.

Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены (интегрированы) клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.

Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики. Например, в последние годы получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к насекомым и др. Трансгенные растения в 1999 г. занимали в мире площадь, равную 48,2 млн. га.

На сегодняшний  день методы генной инженерии позволили  осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как  инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных образований, карликовости,

Биотехнология решает не только конкретные задачи науки  и производства. У нее есть более  глобальная методологическая задача —  она расширяет и ускоряет масштабы воздействий человека на живую природу  и способствует адаптации живых  систем к условиям существования  человека, т. е. к ноосфере. Биотехнология, таким образом, выступает в роли мощного фактора антропогенной  адаптивной эволюции.

У биотехнологии, генетической и клеточной инженерии  многообещающие перспективы. Со временем человек будет внедрять нужные гены в клетки растений, животных и человека, что позволит постепенно избавиться от многих наследственных болезней, заставит клетки синтезировать необходимые  лекарства и биологически активные соединения, а затем — непосредственно  белки и незаменимые аминокислоты, употребляемые в пищу. Используя  методы, уже освоенные природой, биотехнологи надеются получать с помощью фотосинтеза водород — самое экологически чистое топливо будущего, а также превращать в аммиак атмосферный азот при обычных условиях и т. д.

Нанотехнология — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Нанотехнологии – это технологии манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровне.

«Нанотехнология – совокупность методов и приёмов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществить их интеграцию в полноценно функционирующие системы большого масштаба; в более широком смысле этот термин охватывает также методы диагностики, характерологии и исследований таких объектов».

Среди разнообразных  задач, возникающих перед человеком, вычислительной машиной или роботом, особое значение имеют интеллектуальные задачи. Выше, в первой главе, мы охарактеризовали этот класс задач. Анализ особенностей подобного рода задач позволил более  точно определить такие новые  понятия, как «искусственный интеллект» и «интеллект роботов».

Алгоритмическая универсальность  ЭВМ означает, что на них можно  программно реализовать (т. е. представить  в виде машинной программы) любые  алгоритмы преобразования информации, — будь то вычислительные алгоритмы, алгоритмы управления, поиска доказательства теорем или композиции мелодий. При  этом мы имеем в виду, что процессы, порождаемые этими алгоритмами, являются потенциально осуществимыми, т. е. что они осуществимы в  результате конечного числа элементарных операций. Практическая осуществимость алгоритмов за висит от имеющихся в нашем распоряжении средств, которые могут меняться с развитием техники. Так, в связи с появлением быстродействующих ЭВМ стали практически осуществимыми и такие алгоритмы, которые ранее были только потенциально осуществимыми.

Основными чертами  роботов являются их «механическое  совершенство» и «невероятно  сильный интеллект». Благодаря этим качествам роботы способны работать и совершенствоваться как люди. В  пьесе «РУР» роботы, первоначально  созданные для замены людей на заводах, вскоре вышли из-под контроля людей и принялись, уничтожать своих  создателей. Драматическими средствами К. Чапек иллюстрирует мысль о  том, что «продукт инженерной мысли  может быть технически гораздо совершеннее  продуктов природы». 
Фантастические образы и идеи К. Чапека во многом предвосхитили тенденции научно-технического прогресса, который уже в начале 60-х годов привел к созданию универсального автомата, снабженного механической рукой, с броским названием «промышленный робот». В настоящее время создано и широко используется большое семейство таких роботов, заменивших людей на опасных для здоровья и тяжелых физических работах. Процесс эволюции роботов привел в последние годы к созданию первых образцов очувствленных и интеллектуальных роботов. 
Что же такое роботы? Каково научно-техническое содержание этого термина? Как отличить роботы от других автоматических систем? 
Структурная схема робота, взаимодействующего с окружающей средой, представлена на рис. 1. Робот в общем случае состоит из следующих систем: 
— информационно-измерительной (сенсорной) системы; 
— управляющей системы; 
— системы связи с человеком или другими роботами; 
— исполнительной (моторной) системы. 
Информационно-измерительная, или сенсорная, система — это искусственные органы чувств робота. Они, как и органы чувств человека, предназначены для восприятия и преобразования информации о состоянии внешней среды и самого робота в соответствии с потребностями управляющей системы, играющей роль «мозга» робота. В качестве элементов сенсорной системы робота обычно используются телевизионные и оптико-электронные устройства, лазерные и ультразвуковые дальномеры, тактильные и контактные датчики, датчики положения, тахометры, акселерометры и т. п. 
Управляющая система, или «мозг», робота служит для выработки закона управления приводами (двигателями) механизмов исполнительной системы на основе сигналов обратной связи от сенсорной системы, а также для организации общения робота с человеком на том или ином языке. «Мозг» роботов обычно реализуется на базе управляющих ЭВМ, имеющих большой ассортимент входных и выходных преобразователей и каналов связи (от нескольких десятков до нескольких тысяч), по которым, как по нервной системе, могут передаваться дискретные и непрерывные сигналы. Управляющие ЭВМ для роботов строятся в малогабаритном, транспортабельном исполнении и обладают повышенной надежностью. Интеллектуальные способности робота определяются главным образом алгоритмическим и программным обеспечением его управляющей системы. 
Система связи робота необходима для организации обмена информацией между роботом и человеком или другими роботами на некотором понятном им языке. Цель такого обмена — формулировка человеком заданий роботу, организация диалога между человеком и роботом, контроль за функционированием робота, диагностика неисправностей и регламентная проверка робота и т. п. Обычно информация от человека поступает к роботу через устройство ввода или пульт управления. При этом чаще всего используются физические воздействия (нажатие человеком кнопки или клавиши, ключа телеграфного аппарата, перемещение педалей, вращение рулевого колеса и т. п.). Однако в последнее время начинает все шире применяться речевое общение, а также ввод информации с помощью биопотенциалов (биоуправление). Что касается информации, поступающей от робота к человеку, то она, как правило, имеет форму световых и звуковых сигналов. Носителями этой информации являются разного рода табло, цифровые индикаторы, дисплеи, телекамеры и т. п. Следует отметить, однако, что возможности связи робота с человеком не ограничиваются перечисленными средствами общения. В настоящее время имеются все основания надеяться, что в ближайшем будущем станет возможным общение с роботом (и с вычислительной машиной вообще) на естественном человеческом языке.

Генная  инженерия на людях  и клонирование  
  Клонирование - это процесс, в ходе которого живое существо производится от единственной клетки, взятой от другого живого существа.  

Клонирование - это  серьезный риск для здоровья. Исследователи  столкнулись со множеством случаев гибели плода, послеродовых смертей, плацентарных абнормальностей, абнормальных отечностей, втрое и вчетверо большую частоту проблем с пуповиной и серьезную иммунологическую недостаточность. У крупных млекопитающих, таких как овцы и коровы, исследователи находят, что примерно половина клонов содержит серьезные нарушения, включая специфические дефекты сердца, легких и других органов, ведущие к перинатальной смертности. Аккумулированные генетические ошибки инфицируют и влияют на поколения клонов. Но ведь невозможно отдать в починку дефектный клон как ломанную машину.

Использование стволовых клеток в медицинской  практике

За клеточной терапией – будущее современной медицины. Во многих странах мира принимаются  государственные программы поддержки  исследований в этой области, большое  внимание уделяется созданию национальных запасов (банков) стволовых клеток. Тем не менее в нашей стране практика сбора и использования стволовых клеток недостаточно распространена.  
 
На сегодняшний день известно несколько источников получения клеточного материала:  
 • эмбриональные и фетальные ткани (пуповинная/плацентарная кровь, околоплодная жидкость, абортивный материал);  
 • бластоцита – эмбрионы на ранней стадии развития;  
 • соматические клетки взрослого человека

Парапсихология - это  наука накапливающая, систематизирующая  и анализирующая информацию о  парадоксальных биофизических явлениях (Psi-явлениях), механизмы реализации которых прямо или косвенно связаны с психическими процессами человека или других живых существ, а также осуществляющая их разнообразное экспериментальное исследование с целью выявления физических механизмов их реализации и разработки методов обучения людей практическому использованию Psi-явлений.  
Исторически, парапсихология возникла как результат рационального научного переосмысления оккультно-мистического наследия человечества (представляющего собой своеобразные протонаучные знания), а также различных явлений, традиционно рассматриваемых как необъяснимые случаи, каким-либо образом порождаемые или связанные с человеческой психикой и, иногда, с психикой животных. К сожалению, парапсихология ещё не приобрела статус "официальной науки", поскольку долгое время не удавалось сформировать теоретическую базу парапсихологии, позволяющую достоверно объяснить и эффективно исследовать природу Psi-явлений, а также поскольку большинство учёных пока не информированы о феноменологии Psi-явлений и результатах парапсихологических исследований. Фактически, парапсихология во многом всё ещё является наукой лишь по декларации намерений, а не по реальному положению дел. Отсутствие общедоступности информации о накопленном опыте феноменологических наблюдений и экспериментальных исследований, а также принятого большинством парапсихологов теоретического объяснения природы Psi-явлений, привело к тому, что парапсихология пока - наука отдельных личностей, не имеющих единства мнений как по поводу интерпретации природы Psi-явлений, так и по поводу даже самой феноменологии Psi-явлений. Однако, в настоящее время эта ситуация постепенно начинает изменяться в лучшую сторону.  
Долгий период безуспешных попыток достичь научного понимания природы Psi-явлений, а также огромное количество ошибок, сознательных фальсификаций, спекуляций и мошенничеств, связанных с парапсихологической тематикой, обусловили настолько устойчивое негативное отношение к ней большинства учёных, что оно может быть разрушено лишь когда Psi-явления станут частью повседневной человеческой жизни. Одной из главных задач этого сайта является способствование приближению этого времени.  
Также, психологическое отторжение парапсихологической тематики со стороны большинства учёных и, с другой стороны, стремление Psi-практиков более солидно выглядеть в глазах клиентов, привели к тому, что в России сам термин "парапсихолог" стал ассоциироваться в абсолютно превратном смысле как наименование всех, кто имеет отношение к экстрасенсорной практике или оккультизму, а не специалистов по научному изучению парапсихологии. Это является вопиющей научной безграмотностью, поскольку при словообразовании научной терминологии приставка "-логия" (от гр. logos) означает разновидность научной дисциплины. Поэтому термины "парапсихология" и "парапсихолог" не могут пониматься иначе, чем специфическая научная дисциплина и учёный, занимающийся её изучением (что предъявляет общепринятый в науке уровень требований к результатам его деятельности). С учётом этого, называться парапсихологами могут только научные специалисты хорошо осведомлённые о феноменологии, методах реализации и опыте научных исследований Psi-явлений, а также имеющие научно значимые результаты своей деятельности в виде публикаций в тематических научных изданиях. В настоящее время этим строгим требованиям удовлетворяют лишь единицы людей во всём мире.