§ 88. Генетично модифіковані організми

Поміркуйте

Чому в багатьох випадках використання мікроорганізмів для синтезу потрібної речовини є менш витратним, ніж її хімічний синтез?

Згадайте

Як бактерії обмінюються генетичною інформацією?
Що таке плазміда?

Що таке генетично модифіковані організми

Генетично модифіковані організми (ГМО) — це організми, генотип яких було змінено за допомогою методів генетичної інженерії з використанням технології рекомбінантних ДНК (мал. 88.1). Інша назва генетично модифікованих організмів — трансгенні організми. Вони можуть мати велике значення для підвищення ефективності сільського господарства та під час досліджень у галузі молекулярної біології. Перші генетично модифіковані організми, одержані за допомогою методів молекулярної біології, з’явилися лише у 80-х роках XX століття.

Мал. 88.1. Схема отримання рекомбінантної ДНК

Генетична модифікація організмів у природі

Людина не може вважатися першовідкривачем технології рекомбінантних ДНК. Такі процеси є дуже давніми й поширеними серед живих організмів. Віруси уражають усі групи живих організмів та інколи випадково переносять гени від одних видів до інших. Ідеться про горизонтальне перенесення генів.

Першими перенесення генів почали використовувати бактерії. Цей процес у них відомий як трансдукція — перенесення бактеріальних генів іншим бактеріям за допомогою бактеріофагів. Трансдукція є одним з основних механізмів обміну генами в прокаріотів. Існує вона не менш ніж три мільярди років.

Історія еукаріотів теж не обійшлася без цієї технології. Походження цитоскелета, без якого неможлива життєдіяльність усіх еукаріотів (у тому числі людини), теж пов’язують із горизонтальним перенесенням генів від бактерій за допомогою вірусів.

Та процес триває й нині. Нещодавні дослідження виявили обмін геном між рисом та просом, і людина не мала до цього жодного стосунку. Також було виявлено перенесення генів від паразитичної бактерії вольбахії до геному її хазяїв — комах і червів. А в однієї з груп коловерток горизонтальне перенесення генів узагалі замінило статевий процес.

В еволюції людини такі перенесення генів також траплялися неодноразово. Докладний аналіз свідчить про те, що 1 % геному людини — це гени вірусів. Однак у більшості випадків вони є генетичним сміттям, оскільки були знешкоджені системами захисту нашого геному. А деякі з цих «сторонніх» генів стали для нас конче необхідними. Саме гени ретровірусів, убудовані в наш геном, забезпечують роботу плаценти й дозволяють нам (як і іншим ссавцям) виношувати дитину в організмі матері.

Як створюють генетично модифіковані організми

Створення генетично модифікованих організмів складається з кількох етапів. Спочатку отримують потрібний ген, вилучаючи його з відповідного організму. Наступним етапом є введення гена до складу вектора. Вектор — це молекула ДНК, зазвичай створена на основі одного з вірусів або бактеріальної плазміди, яка містить ген, потрібний для введення в організм.

Для використання вектор потрібно перенести в організм, який слід модифікувати. Це можна зробити кількома різними способами (мал. 88.2). Зазвичай вектор, зроблений на основі вірусної ДНК, здатен самостійно проникати в клітину і вбудовуватися в її геном. Але можливе і пряме внесення ДНК без вектора. Для цього ДНК просто вводять у ядро клітини шляхом ін’єкції. Його проникнення можна забезпечити, застосувавши електричні розряди, які підвищують проникність клітинної мембрани. Також використовують транспортування ДНК у клітину всередині ліпосом (мікрокульок, стінки яких побудовані з ліпідів). А ще можна напряму бомбардувати клітину мікрочастинками золота або ванадію, на поверхню яких нанесено вектори.

Мал. 88.2. Технології створення генетично модифікованих організмів

Завершується створення генетично модифікованих організмів виявленням клітин, у яких вектор вбудувався в ДНК, а новий ген почав працювати з подальшим їхнім відбором і розмноженням.

Ключова ідея

Генетично модифіковані організми — це організми, генотип яких було змінено за допомогою методів генної інженерії з використанням технології рекомбінантних ДНК. Процеси, аналогічні технологіям створення генетично модифікованих організмів, часто трапляються в природі й існують уже кілька мільярдів років.

Перевірте свої знання

1. Що таке генетично модифіковані організми? 2. Чи відбувається генетична модифікація організмів у природних умовах? 3. Чи потрапляли в процесі еволюції гени інших організмів до геному людини? 4*. Які морально-етичні проблеми може спричинити використання ГМО?

Зміст