Понятие биотехнологий

1. К настоящему времени известно около 10 тыс. различных заболеваний человека, из которых более 3 тыс. — наследственные. Выявлены мутации, отвечающие за такие заболевания, как гипертония, диабет, некоторые виды слепоты и глухоты, злокачественные опухоли; обнаружены гены, ответственные за одну из форм эпилепсии, гигантизм и др.

2.В настоящее время для медицинских целей разрабатываются технологии, позволяющие за одну неделю получить «генетическую карту» человека и записать ее на компакт-диск.

3.С недавних пор остро обсуждается вопрос о конфиденциальности генетической информации о конкретных людях. В некоторых странах приняты законы, ограничивающие распространение такой информации.

Вместе с тем, как говорят  специалисты, изучение генома человека прояснило гораздо меньше загадок, чем ожидалось. Удалось только «поставить указатели» для дальнейших исследований. Прочтение генома — это первый этап в понимании его функционирования. Задача следующего — разобраться  в том, каковы функции генов, как  и какие белки они синтезируют, как функционируют гены по отдельности  и как они взаимодействуют  между собой; иначе говоря, как  работают вместе 3 млрд нуклеотидов. Это, пожалуй, главная проблема биологии XXI в.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Клонирование и его возможности

В последнее время в  средствах массовой информации распространяется много предсказаний, пожеланий, догадок  и фантазий о клонировании живых  организмов. Особую остроту этим дискуссиям придает обсуждение возможности  клонирования человека. Вызывают интерес  технологические, этические, философские, юридические, религиозные, психологические  аспекты этой проблемы; последствия, которые могут возникнуть при  реализации такого способа воспроизводства  человека. Как нередко бывает в  подобных случаях, стремление к сенсации нередко затемняет сущность проблемы, особенно когда высказываются неспециалисты. И в то же время ее серьезность  не вызывает сомнений, поэтому рассмотрим ее детальнее.

Клон — совокупность клеток или организмов, генетически идентичных одной родоначальной клетке. Клонирование — метод создания клонов путем  переноса генетического материала  из одной (донорской) клетки в другую клетку (энуклеированную яйцеклетку) .² При этом следует различать перенос ядра эмбриональной клетки и перенос ядра соматической клетки взрослого организма.

Прежде всего следует  отметить, что клоны существуют в  природе. Они образуются при бесполовом размножении (партеногенез) микроорганизмов (митоз, простое деление), вегетативном размножении растений. В генетике растений клонирование давно освоено  и выяснено, что члены одного клона  значительно отличаются по многим признакам; более того, иногда эти различия даже больше, чем в генетически  разных популяциях.

Общеизвестный пример естественного  клонирования — однояйцевые близнецы, развившиеся из одной яйцеклетки. У человека это всегда младенцы одного пола и всегда удивительно похожие  друг на друга. Рождение однояйцевых  близнецов возможно потому, что эмбрион  млекопитающего (в том числе человека) на самых ранних стадиях (фазе дробления яйца, именуемой бластуляцией) может быть без видимых отрицательных последствий разделен на отдельные бластомеры (у человека по крайней мере до стадии 8 бластомеров), из которых при определенных условиях могут развиться идентичные по своему генотипу особи. Иначе говоря, из одного 8-клеточного эмбриона у человека можно получить до 8 абсолютно идентичных младенцев.(или девочек, или мальчиков). Но и однояйцевые близнецы хотя и очень похожи друг на друга, но далеко не во всем идентичны.

В XX в. было проведено немало удачных экспериментов по клонированию животных (амфибий, некоторых видов  млекопитающих), но все они были выполнены  с помощью переноса ядер эмбриональных (недифференцированных или частично дифференцированных) клеток. При этом считалось, что получить клон с использованием ядра соматической (полностью дифференцированной) клетки взрослого организма невозможно. Однако в 1997 г. британские ученые объявили об успешном сенсационном эксперименте: получении живого потомства (овечка Долли) после переноса ядра, взятого  из соматической клетки взрослого животного (донорской клетке более 8 лет). Недавно  в США (университет в Гонолулу) были проведены успешные эксперименты по клонированию на мышах. Таким образом, современная биология доказала, что получение клонов млекопитающих принципиально возможно.

Полученные данные заставили  по-новому посмотреть на процесс клеточной  дифференциации. Оказалось, что этот процесс обратим и цитоплазматические факторы способны инициировать развитие нового организма на основе генетического  материала ядра взрослой, полностью  дифференцированной клетки. Можно сказать, «биологические часы» пошли вспять: развитие организма вновь может  начинаться из генетического материала  взрослой соматической клетки.

В средствах массовой информации заговорили об ошеломляющих перспективах клонирования, в первую очередь для  животноводства. От применения технологии клонирования в научных исследованиях  ожидается углубление понимания  и решение проблем онкологии, учения об онтогенезе, молекулярной генетики, эмбриологии и др. Появление овечки Долли заставило по-новому взглянуть  и на проблемы геронтологии (старения).

Особо острые дискуссии развиваются  вокруг проблемы клонирования человека. Пока отсутствуют технические возможности  клонировать человека. Однако принципиально  клонирование человека выглядит вполне выполнимым проектом. И здесь возникает  множество уже не только научных  и технологических проблем, но и  этических, юридических, философских, религиозных.

Вместе с тем ученые очень осторожно относятся к  перспективам клонирования, указывают  на ограниченности этого метода. В  частности, отмечают, что, исходя из закономерностей  молекулярной генетики, можно сформулировать ряд предположений.

Во-первых, длительность жизни  клонированного организма не будет  равна времени жизни нормального  организма, сформировавшегося из половых  клеток, а в любом случае меньше ее (с учетом возраста донорского организма); так, овечка Долли умерла в 2003 г., прожив чуть более 5 лет, тогда как «естественные» овцы живут 14—15 лет. Ведь хромосомы  соматической клетки значительно короче по сравнению с хромосомами половых (зародышевых) клеток.

Во-вторых, клонированный  организм будет нести на себе груз генетических мутаций донорской  клетки, а значит, ее болезни, признаки старения и т.п. Следовательно, онтогенез  клонов не идентичен онтогенезу их родителей: клоны проходят другой, сокращенный  и насыщенный болезнями жизненный  путь. Можно утверждать, что клонирование не несет омоложения, возврата молодости, бессмертия. Таким образом, метод клонирования нельзя считать абсолютно безопасным для человека.

В-третьих, клонирование не есть копирование. Клон не является точной копией клонированного животного. Значит, человеческие клоны никогда не будут  идентичны своим родителям, не говоря уже об их различном жизненном  и социально-культурном опыте.

Вообще, что же такое человеческий клон? С одной стороны, он может  быть назван ребенком своего родителя. С другой стороны, он же одновременно является и чем-то вроде однояйцевого генетического близнеца своего родителя. Это рождает целый ряд моральных  и юридических проблем.

Самые острые среди них  следующие: должен ли обладать человеческий клон всеми правами человека и  гражданина; кто должен считаться  его родителями, раз в его появлении  на свет участвуют три особи: донор  клетки, донор яйцеклетки и суррогатная  мать; нужно ли в связи с этим, а если нужно, то в каком направлении, пересматривать соответствующие разделы  конституционного, гражданского, семейного  и наследственного права, в частности, какие (родительские) права (и обязанности) имеют «вкладчик генетического  материала», донор яйцеклетки, суррогатная  мать? Вполне возможно, что юристам  придется рассмотреть и вопрос о  праве собственности на свою ДНК  — ведь клетки могут быть взяты  без согласия человека.

Юридическая сторона проблемы запутывается еще больше, если к  этому добавить, что, по-видимому, нет  принципиальных препятствий клонированию человека от клеток умершего человека. (Кто имеет право распоряжаться  генетическим материалом умершего для  последующего его клонирования? Может  ли индивид, чьи клетки были клонированы  после смерти, считаться отцом (матерью)? И т.д.)

Существуют также этические, философские и религиозные аспекты  проблемы клонирования: и усложнение смысла личной индивидуальности и неповторимости, и проблема семьи, ее роли в обществе, и вопрос о пределах науки, практического  могущества человека, об ущемлении  чувств верующих, и опасение, что  человеческие клоны «нормальными»  людьми не будут восприниматься как  люди, и др. Не случайно многие общественные организации заявляют о моральной  неприемлемости любых попыток клонирования человека. ООН готовит международное  соглашение о запрете клонирования человека.

Но, конечно, процесс познания мира не остановить. Очевидно, что исследования в области эмбриологии и клонирования человека очень важны для медицины, понимания путей достижения здоровья человека. Поэтому они должны проводиться. Непосредственное же клонирование человека (вплоть до обстоятельного уточнения  правовых, этических и других аспектов этой проблемы) пока, по-видимому, неприемлемо. Однако сопутствующие научные знания могут быть уже сейчас полезными  в решении многих медицинских  проблем (лечение бесплодия, клонирование тканей и органов человека для  создания банка «запасных частей»  для конкретных людей, что позволит обеспечить продление их жизни, и  др.). Рано или поздно настанет время, когда генно-инженерные технологии в области принципов клонирования людей войдут в повседневную жизнь.

 

 

 

 

 

 

 8.Многообразие сфер применения биотехнологий

Биотехнологии успешно применяются  в некоторых «экзотических» отраслях. Так, во многих странах микробная  биотехнология используется для  повышения нефтеотдачи. Микробиологические технологии исключительно эффективны и при получении цветных и  благородных металлов. Если традиционная технология включает в себя обжиг, при  котором в атмосферу выбрасывается  большое количество вредных серосодержащих газов, то при микробной технологии руда переводится в раствор (микробное  окисление), а затем путем электролиза  из него получают ценные металлы.

Использование метанотрофных  бактерий позволяет снизить концентрацию метана в шахтах. А для отечественной  угледобычи проблема шахтного метана всегда была одной из самых острых: по статистике, из-за взрывов метана в шахтах каждый добытый 1 млн т  угля уносит жизнь одного шахтера.

Созданные биотехнологическими  методами ферментные препараты находят  широкое применение в производстве стиральных порошков, в текстильной  и кожевенной промышленности.

Космическая биология и медицина изучают закономерности функционирования живых организмов, прежде всего человеческого, в условиях космоса, космического полета, пребывания на других планетах и телах  Солнечной системы. Одним из важных направлений в этой области является разработка космических биотехнологий  — замкнутых биосистем, предназначенных  для функционирования в условиях длительного космического полета. Созданная  отечественной наукой система такого рода способна обеспечить жизнедеятельность  космонавтов в течение 14 лет. Этого  вполне достаточно для реализации космической  мечты человечества — полета к  ближайшим планетам Солнечной системы, прежде всего к Марсу.

Таким образом, современные  биотехнологии исключительно разнообразны. Не случайно XXI в. нередко называют веком  биотехнологии. Важнейшим ответвлением биотехнологии, открывающим самые  ошеломляющие перспективы перед  человечеством, является генная инженерия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Нет сомнения, потенциал  биотехнологии в наши дни велик. Ей дано — пусть в определенных границах — перевивать по-новому «нить жизни» — ДНК — методами генетической и клеточной инженерии, создавать биообъекты по заранее заданным параметрам и, как обычно добавляют, на благо человечества.

Биотехнология представляется «страной контрастов», сочетания самых  передовых достижений научно-технического прогресса с определенным возвратом  к прошлому, выражающимся в использовании  живой природы как источника  полезных для человека продуктов  вместо химической индустрии.

Круг вопросов, к решению  которых привлекают биотехнологические разработки, весьма широк. Однако большинство  из них прямо или косвенно связано  с глобальными проблемами, стоящими перед современной цивилизацией: загрязнение окружающей среды, угроза экологического кризиса; истощение запасов полезных ископаемых, в первую очередь источников энергии, угроза мирового энергетического кризиса; нехватка продовольствия, особенно ощутимая в развивающихся странах.

Биотехнология — типичное порождение нашего бурного, динамичного XXI в. Она открывает новые горизонты  перед челове­ческим разумом. Проблемы биотехнологии чрезвычайно многообразны, начиная от чисто технических (например, снижение каталитической активности ферментов  при их иммобилизации) и кончая тонкими  интеллектуальными проблемами, связанными с обеднением фундаментальной науки  в связи с доминированием чисто  проблемно-прикладных разработок.

В условиях социализма открываются  широкие перспективы и возможности  для использования новых научных  исследований и разработок на благо  человека и общества.

 

 

Список литературы

1. Албертс Б., Брэй Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994 г.
2. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. М.: Элевар, 2000 г.
3. Калашникова Е.А. «Сельскохозяйственная биотехнология», Шевелуха В.С., Воронин Е.С., «Высшая школа» 2003 г.
4. Манаков М.Н., Победимский Д.Г. Теоретические основы технологии микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1990 г.
5. Основы фармацевтической биотехнологии: Учебное пособие / Т.П. Прищеп, В.С. Чучалин, К.Л. Зайков, Л.К. Михалева. – Ростов-на-Дону.: Феникс; Томск: Издательство НТЛ, 2006.
6. Сазыкин О.Ю. Биотехнология: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В. Катлинского. – 3-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2008.
7. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. М., 1987