Современная генетика

Поскольку носителями генетической информации являются ядра клеток организма, принципиально возможно из любой соматической клетки вырастить точную копию того организма, у которого эта клетка взята (Дж. Гердон из клетки эпителия кишечника выращивал взрослые особи лягушки). В 1962 г. Гердон показал, что специализированные эмбриональные клетки головастика при определенных условиях способны дать начало новому организму.

В феврале 1997 г. общественность многих стран была взбудоражена сообщением, что ученые из Эдинбурга под руководством Я. Вилмута провели успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Для этого использовались ядра соматических клеток, полученные из ткани молочной железы взрослой овцы, которые вводились в энуклеированную яйцеклетку. Образованная диплоидная зигота стимулировалась к дроблению с помощью электрошока и трансплантировалась в овцу- реципиент. Через 148 дней приемная мама родила живую овечку Долли. Эксперименты по трансплантации ядер, культивированию зародышей и пересадке их в организм матери-реципиента технически очень сложные и требуют знания тончайших механизмов биологии развития и высокого профессионального мастерства. Экспериментаторы использовали 277 яйцеклеток, прежде чем удалось получить одну живую, вполне здоровую овечку Долли (вероятность успеха примерно 0,4 %). У этой овцы нет отца, но зато три матери: 1 - овца, давшая свой генетический материал (диплоидное ядро), 2 - овца, от которой взяли яйцеклетку, и 3 - овца-реципиент, которая вынашивала знаменитого ягненка.
Успех генетического клонирования вновь выплеснул на страницы печати идею о получении генетических копий человека, о чем писались многочисленные фантастические романы и ставились кинофильмы. Несомненно, технология клонирования будет широко применяться на сельскохозяйственных животных. Целью этой технологии может быть получение большого числа генетически идентичных потомков от прородителей-рекордистов, а также генетических копий трансгенных животных с ценными биологическими свойствами.
В начале 1995 г. в американском университете Дж. Вашингтона генетик Д. Халл и его коллеги, произведя искусственное оплодотворение женской яйцеклетки, подождали, пока она разделится на две первые клетки зародыша, а затем отгородили эти клетки друг от друга тонкой химической пленкой. Прошло несколько дней, и доктор Халл обнаружил, что из одной оплодотворенной клетки вырастают два одинаковых эмбриона. Группа Халла сделала еще один шаг в клонировании человека. Используя клетки, взятые из человеческого эмбриона, в середине 1995 г. удалось начать процесс формирования точно такого же организма и довести его до этапа, когда он состоял уже из 32 клеток. Ватикан назвал эти эксперименты "богопротивными", а парламент Великобритании принял специальный закон, запрещающий на территории Англии подобные работы.
Несмотря на запрещение во многих странах клонирования человека, чикагский ученый Р. Сиб планирует открыть в США 20 лабораторий по клонированию детей для бесплодных родителей. Уже сегодня к нему в "очереди" стоят более 10 тыс. пар. Первыми в мире клонами, обещает профессор, станут он сам и его жена.
Генетики Калифорнийского университета научились "конструировать" еще не родившихся детей. Они избавляют их от наследственных заболеваний, подсаживая в оплодотворенную яйцеклетку искусственный здоровый ген. В биореакторах американские ученые научились "производить" печень, кожу, роговицу для глаз, хрящевые прокладки для изношенных суставов и даже уши и носы для людей, попавших в аварию. Органами для трансплантации нас будут "снабжать" трансгенные свиньи с человеческими генами.
Каждый из 65 тыс. генов человека имеет свой размер, который определен цифрой, не одинаковой у разных людей, а набор этих цифр составляет генетический "паспорт". Очевидно, что он уникален для каждого человека на Земле.
То, что генетики научились его определять, означает следующее: все жившие когда-либо, живущие теперь и те, кто будет жить после нас, пронумерованы - генетически "паспортизированы". С открытием полимеразной цепной реакции синтеза ДНК (ПЦР-анализ), за которое Карри Муллис был удостоен Нобелевской премии в 1993 г., появилась возможность определять генетический паспорт каждого человека. Генетический паспорт - это своего рода "дактилоскопический отпечаток ДНК". Сегодня во многих странах мира им обзаводятся десятки тысяч людей.
Каждый день в лабораториях мира расшифровывают более одного миллиона нуклетидных пар. Ученые полностью расшифровали одну из человеческих хромосом. Чуть ли не каждую неделю появляются сообщения об открытии генов, ответственных за ту или иную болезнь или даже особенность характера. Нейробиологи из Атланты (США) пересадили ген одной мыши к другой, чем полностью изменили поведение последней. Из угрюмого и агрессивного существа она превратилась в ласковое и общительное создание. Установлено, что склонность к суициду имеет генетическое происхождение. Это доказали исследователи из Королевского госпиталя в Оттаве, обследовавшие депрессивных пациентов, высказывавших намерение свести счеты с жизнью или уже пытавшихся сделать это. Ученые обратили внимание на наличие у них аномального, поврежденного гена. Генетики обнаружили на концах каждой человеческой хромосомы особые окончания - теломеры. Было замечено, что с возрастом эти окончания уменьшаются. Когда они укорачиваются до 5% от первоначальной длины, наступает смерть. Уже удалось методом управляемой мутации остановить процесс уменьшения теломеров у червей, относящихся к виду нематод. Следовательно, можно ожидать появление лекарств, продлевающих жизнь человека до 200-300 лет.
Есть надежда, что будут разработаны технологии, при помощи которых станет возможным восстанавливать организмы из генетического материала, возвращать к жизни не только исчезнувшие формы животного и растительного мира, но и людей с их памятью о прошлом, со всеми только им присущими чертами личности.
Уже находят применение генные вакцины - средство сразу от многих болезней. Но под их видом в организмы людей могут быть введены генетические корректоры, т. е. появилась возможность генетического "зомбирования". Страшным изобретением генетических технологий стало генетическое оружие - создание микроорганизмов, воздействующих только на носителей определенных генов. С помощью оружия с этнической избирательностью появилась возможность поражать определнные группы населения. В ближайшем будущем вполне возможно создание принципиально новых ЧИП-ов на базе протеинов (белков) и ДНК, поэтому достижения в области генной инженерии и создания белковых суперпроцессоров - эти два направления должны слиться.
После знаменитой овцы Долли методом бесполого размножения за год произведена на свет целая армия мышей. А в Японии были клонированы первые в мире телята с использованием клеток, взятых из обычного коровьего молока. Английские животноводы методом клонирования собираются размножить элитных дойных коров и скаковых лошадей.
Эксперименты на коровах продолжают проводиться московской группой Российской академии сельскохозяйственных наук. Телкам вводили специальный химикат, который позволял получать не одну, а пять-шесть оплодотворенных яйцеклеток. Затем каждую яйцеклетку пересаживали для вынашивания другим коровам, в результате чего были получены несколько совершенно одинаковых телят.
С помощью генной инженерии выводят морозостойкие картофель и землянику, способные расти на севере. Генотип картофеля был видоизменен путем введения в него генов других растений - фасоли и подснежника. Преследовалась цель сделать картофель несъедобным для колорадского жука (фасоль они не переносят), а также морозоустойчивым (подснежники не зря носят свое название. Как известно, фасоль и подснежник, как и некоторые другие растения, содержат специфические белки - так называемые лектины, благодаря которым эти растения обладают способностью отпугивать вредителей, поскольку нарушают их пищеварение. Лектины вызывают тяжелые дисфункции пищеварения, прежде всего тонкого кишечника, и у человека. А кроме того, разрушают иммунную систему и замедляют процессы роста и развития организма. Таким образом трансгенный картофель оказался непригодным для питания человека.
Созданы поросята, которые дают постное мясо. В Англии есть стадо овец, в организме которых содержится человеческий ген. Они вырабатывают белок, вызывающий свертывание крови больных гемофилией.
Биологи Нью-Йорского университета вырастили лягушек с третьим глазом на затылке, выделив белок, формирующий глаза у фруктовых мушек, и пересадив его эмбриону лягушки.