Az élők titkaihoz (a genetika perspektívái)

A modern biológia sikerei főleg annak ágához kapcsolódnak, amelyet molekuláris biológiának hívnak. Különösen szembetűnő eredményeket értek el az öröklődés - az élőlények tulajdonságainak - tanulmányozása, amelyek sokáig titokzatosak maradtak. A tudósoknak sikerült feltárniuk a gén természetét. Évszázadok óta úgy tűnt, hogy valami misztikus, szinte nem létezik. És kiderült, hogy nagyon is valóságos kémiai szerkezet - egy bizonyos darab dezoxiribonukleinsav (DNS), amely a genetikai információk hordozója.

A genetikai kódot megfejtették - az örökletes genetikai információk rögzítésének egyik módja, amelyet a természet választott. Tudjuk, hogy egy személy különböző módon rögzíti az információkat. Mechanikus - könyvekben, egyedi betűkben, szavakban, kifejezésekben gépekre vannak nyomtatva, nyomatok formájában kapjuk meg őket. Az információk rögzítésének mágneses módszerét az elektrotechnikában használják. Van optikai - különféle videokészülékekben. De a természet teljesen más utat választott - a genetikai kódot. Ma már ismert, hogy a dezoxiribonukleinsav (DNS) molekula különálló, viszonylag egyszerű kémiai szerkezetekből áll. Csak négy fajta létezik. Képzeljen el egy négy betűből álló ábécét, amellyel a szavak és fogalmak sokfélesége megírható. Itt van tehát: a dezoxiribonukleinsav molekulájában négy elemi szerkezet váltakozása örökletes, genetikai információk nyilvántartása.

A tudósok megvizsgálták a genetikai folyamatok mágnesességét. Most már tudjuk, hogy a DNS-ben bekövetkező összes átrendeződést (és éppen ezek az átrendeződések vezetnek az organizmusok örökletes tulajdonságainak változásához) biológiai katalizátorok - enzimek segítségével hajtják végre. A mikroszkóp alatt a legegyszerűbb átrendeződések tisztán mechanikusnak tűnnek: vettek például egy botot, amely egy szálszerű DNS-molekula, és letörték, majd valahogy újra illesztették. Valójában minden bonyolultabb ... Vannak speciális enzimek, amelyek ezt a törést a DNS-molekulában végzik, és más enzimek, amelyek varrják a fonalat. Ez a helyzet más genetikai átrendeződésekkel. Hatalmas számú enzimet fedeztek fel, amelyek részt vesznek a nukleinsavak szintézisében, molekuláik különböző átrendeződésében.

Ma már sok mindent tudni lehet a sejtben és az egész szervezetben bekövetkező kémiai reakciók mechanizmusáról. Tanulmányozták az energia keletkezésének és felhasználásának folyamatait. A sejt bioenergia nagyon összetett. A technológiában a hőenergia átalakításával foglalkozunk. Hőenergiát nem lehet felhasználni a ketrecben. Elsősorban kémiai energiát használnak, amelyet mechanikai energiává alakítanak át, például az izmok összehúzódása során, a tápanyagok mozgására fordítva és hasonlók.

Nagy előrelépéseket tettek a fehérjék, a nukleinsavak és a különböző intracelluláris struktúrák tanulmányozásában. A tudás változó sebességgel halmozódik fel. Mindezek az elmúlt 50 év felfedezései, és ha a legfontosabbakról beszélünk - akkor 25 évről. Megalkották a modern biológiát, segítettek közelebb kerülni az élők legbensőbb titkainak ismeretéhez.

A vágy, hogy megismerjük a körülöttünk lévő világot, egy ember örök és csodálatos képessége. A tudomány megszerzi az ismereteket - ez a célja. De az embereknek joguk van gyakorlati hasznot várni az alapkutatástól, a természeti törvények ismeretétől. Valószínűleg a tudás gyakorlati felhasználásának két formájáról beszélhetünk - látható és láthatatlan.

Mi nyilvánvaló számunkra? A genetika fejlődése lehetővé tette új háziállat-fajták létrehozását, új növényfajták kifejlesztését. A lezajlott zöld forradalom a genetikai kutatások közvetlen eredménye.A természetes biológiailag aktív vegyületek szerkezetének ismerete segített a kémia számára számos gyógyszer szintetizálásában, amelyek nélkül a modern orvostudomány nem képzelhető el.

Ma, hazánkban és a világ más országaiban is kiterjedt iparág működik, amely mikrobiológiai módszereket alkalmaz a szerves vegyületek szintéziséhez. Ily módon például mikrobiális fehérjét kapunk. Az élesztőt kőolajszénhidrogéneken termesztik, az alkohol valószínűleg a közeljövőben néhány gázon, például metánon vagy hidrogénen termelődik. Élesztőből pedig egy teljes fehérjét nyernek, amelyet haszonállatok takarmányaként használnak fel.

Mindez mindenki számára látható. De mit kell érteni a "láthatatlan" alatt? Ezeket az elképzeléseket kelti az alaptudomány. A laboratóriumon belül, ahol ezek az ötletek merülnek fel, előfordulhat, hogy nem valósítják meg közvetlenül a gyakorlatban. De a felsőoktatás rendszerén keresztül és más módon az ötletek sokak, és különösen a mezőgazdaságban, az orvostudományban és az iparban dolgozó szakemberek tulajdonába kerülnek. És ott a tudás aranyalapja meghozza gyümölcsét. Ezt a folyamatot néha nehéz nyomon követni, nem is számszerűsítve. Olyan patakra hasonlít, amely a föld alá megy, ott felszívja a többi vizet, majd valahol a távolban sokkal erősebb patak formájában jön ki, mint az a csepegés, amely adott élet.

A fertőző betegségek oltásokkal történő megelőzésének gondolata eleinte egyszerű laboratóriumi technikaként jelent meg a mikroorganizmusok élettanának tanulmányozására. Sok szakembernek időre és erőfeszítésekre volt szüksége a különféle oltások, a kormányzati intézkedések egész rendszerének létrehozásához a fertőző betegségek megelőzésére - oltásokmondjuk himlő ellen, ellen tuberkulózis, a gyermekbénulás ellen. És már senki sem emlékszik arra, hogy az egész egy laboratóriummal, egy kémcsővel kezdődött. Egy másik példa. Az antibiotikumok óriási ipara és számos betegség kezelésére való felhasználása Fleming angol mikrobiológus szerény megfigyeléséből fakadt, aki véletlenül vette észre, hogy a folyadék, amelyben penészeket termesztett, megakadályozza a mikrobák növekedését.

Hadd hívjam fel a figyelmét számos olyan feladatra, amelyet a modern élet tudományunk számára kitűzött. Először is a biológiai módszerek használatáról beszélünk a környezet megóvása érdekében. Vegyünk peszticideket. Közülük sok káros az élővilágra. De elvileg létrehozhat más növényvédő szereket is. Elpusztítanák a kártevőket, de nem lennének káros hatással a madarakra és a hasznos rovarokra, egyszerűen azért, mert ezek a kémiai vegyületek nagyon rövid élettartammal rendelkeznek, és korlátozott számú organizmusra hatnak. Vagy valami más. Az olajkitermelés nemcsak a szárazföldön, hanem a tengeren is jelentősen bővül. E tekintetben nagy a veszélye annak, hogy az olaj és termékei szennyezik a Világ-óceánt. A tisztításhoz nagyon hatékonyan használhat mikroorganizmusokat, amelyek olajjal táplálkoznak, és ugyanakkor elpusztítják azt.

A biológusoknak meg kell határozniuk bizonyos ipari termelések környezetre és emberre gyakorolt ​​veszélyének mértékét, amelynek hulladékai a légkörbe, a vízbe és a talajba kerülnek. Figyelem a káros hatásokra, méretük meghatározása - azt jelenti, hogy meg kell tenni az első lépést a megszüntetésük felé. Valójában nagyon gyakran a gazdálkodás természetre gyakorolt ​​káros következményei elsősorban tudatlanságunkhoz kapcsolódnak. Ez volt a helyzet egyébként a peszticidekkel - akkor az emberek egyszerűen nem képzelték el, hogy azok a negatív jelenségek milyen mértékben vezethetnek széleskörű használatukhoz.

Az emberiségnek joga van elvárni a biológiától olyan fontos problémák megoldását, mint a rák és az örökletes betegségek elleni küzdelem. Eddig csak bizonyos lehetőségek, számítások, remények vannak. De abból a szempontból, hogy milyen gyorsan fejlődik a tudomány, nincs messze az az idő, amikor néhány hatékony módszert lehet javasolni e betegségek leküzdésére.

Még egy kérdés.A testben minden kémiai folyamat enzimatikus. Úgynevezett biológiai katalizátorok - enzimfehérjék - segítségével mennek. A vegyiparban katalizátorokat is alkalmaznak - reakciógyorsítókat, de ezek nem szervesek, legalábbis nem fehérje anyagok. Nem kell külön mondani, hogy a biokémiai folyamatok enyhébb körülmények között zajlanak, sokkal hatékonyabbak. Valószínűleg a közeljövőben egy személy szélesebb körben kezdi alkalmazni azokat a kémiai reakciókat, amelyek a testben fordulnak elő, és ipari célokra. A technológia jövője kétségtelenül a biológiához kapcsolódik.

Most a géntechnológia problémáival vagyunk elfoglalva. Ez egy új irány a molekuláris biológiában, kevesebb mint öt éve létezik - nagyon rövid idő a tudomány számára. De ez az irány rendkívül érdekes és ígéretes. A géntechnológia célja, hogy mesterségesen, a laboratóriumban új genetikai struktúrákat hozzon létre. Miután megfejtették a genetikai kódot, tanulmányozták a különféle genetikai átalakulások mechanizmusait, megtanulták izolálni a DNS genetikai átrendeződését végző enzimeket, a tudósok képesek voltak ilyen feladatot kitűzni maguknak.

Bármennyire szerénynek is tűnhetnek ezek a kísérletek, a tény továbbra is megcáfolhatatlan: az ember először egy kémcsőben tudott egyetlen egésszé egyesülni a természetben külön létező genetikai struktúrákká. Összeolvadásuk nem véletlenszerű molekulák ütközésének eredménye volt, hanem tudatos választás és átgondolt terv eredménye. Végül is a tudományban és a technológiában új dolgok gyakran nagyon szerény formában jelennek meg, és a kezdetektől fogva még mindig nem is megfelelően értékelik őket. Például a genetika törvényeit, amelyeket G. Mendel hozott létre, a kortársak nem vették észre, és 40 évvel később újra fel kellett fedezni őket.

Milyen kilátásokat nyit meg a géntechnológia, mit ígér nekünk?

Egy csomó dolgot. Először is az orvostudományban, az örökletes betegségek elleni küzdelemben. Jellemzően az emberi testben található több ezer gén hibáival társulnak. A géntechnológia alapvetően lehetővé teszi bármely gén előállítását a laboratóriumban. És miután megkapott egy gént, megszerezhetjük ennek a génnek a munkáját, és felhasználhatjuk azt örökletes hiba pótlására a génterápia segítségével - úgymond genetikai protézist létrehozva.

A hormontermeléshez géntechnikai technikák is alkalmazhatók. Valószínűleg az inzulin hamarosan így fog előállni. Ahelyett, hogy disznóktól vagy szarvasmarháktól kapnák a vágóhídon, baktériumtenyészetben nyerik. Ha idegen géneket vetünk ki a mikroorganizmusokra, arra kényszeríthetjük őket, hogy szinte korlátlan mennyiségben termeljék a szükséges hormont.

Természetesen nem ez az egyetlen alkalmazás a géntechnológia területén. Úgy tűnik, hogy a génterápia kívül esik a fantázia területén. Szinte egyetlen gént sem nyertek a betegségek kezelésére. De az elmúlt évtizedek tapasztalatai megmutatták, hogy a kutatás milyen gyorsan fejlődik, ha a helyes elméleten alapszik és megbízható módszerekkel hajtja végre. Ezért azt mondom: ez a fantázia nem alaptalan. Ez nem is fantázia, hanem valós mérések, azok a feladatok, amelyekkel szembe kell néznünk, és amelyek a közeljövőben megoldódnak.

Megelőzhetőek a haladás negatív következményei? Megelőzhetők. Valójában mihez kapcsolódnak? Általános szabály, hogy ismereteink hiányosak, azzal a ténnyel, hogy nem mindig tudjuk teljes mértékben felmérni és előre látni a lehetséges eredményeket. Ha nem lehet minden következményt előre előre látni, akkor azokat a maximális skálán kell értékelni, és minden óvintézkedést előre meg kell tenni.

Számos káros hatás kiküszöbölése folyik. Az ipari vállalkozásoknál a tisztítóberendezések építését széles körben alkalmazták, szigorúbbá vált a szennyvíz és a légkörbe történő kibocsátás ellenőrzése, és zárt termelési ciklusok jönnek létre.A vegyészek "ártalmatlan" növényvédő szereken dolgoznak, szintetikus anyagokat hoznak létre, amelyek "lélegezni fognak", és még sok minden mást.

Ebben van egyfajta dialektika: a tudomány sikerei segítenek kiküszöbölni a tudományos és technológiai fejlődés káros következményeit. Most a tudósok a biológiai nitrogénmegkötés problémáján dolgoznak. Mi az értelme? A nitrogén műtrágyák használata kétségtelen előrelépés. Hasznosak a mezők számára és növelik a hozamokat. De az ásványi nitrogénnek vannak negatív következményei is - a nitrogénvegyületeket kimosják a víztestekbe, ami nemkívánatos flóra kialakulását okozza ott, ami rontja a víz összetételét. Megteheti műtrágya nélkül? Természetesen intenzív gazdálkodással egyáltalán nem, de csökkenteni lehet használatukat. Ismeretes, hogy a hüvelyesek (például a szójabab) a levegőből asszimilálják a nitrogént. Gyökereiken kis gömbök találhatók - baktériumok telepei, amelyek szimbiózisban élnek a növényekkel. Képesek megkötni a légköri nitrogént és átalakítani olyan formába, amelyet a szója könnyen felszívhat.

Ha olyan mikroorganizmusokat találnak, amelyek a gabonafélék gyökerein élhetnek és megköthetik a légköri nitrogént, akkor kevesebb műtrágyát lehet kijuttatni a talajba. Milyen óriási megtakarításokat ígér ez, hogyan segít a természet megőrzésében! Milyen irányban haladnak a keresések? És a hagyományosakon - szelekció alapján. És a géntechnológián keresztül. Képzelje el: a göbös baktériumokból a légköri nitrogén asszimilálásának génjeit olyan baktériumokba helyezzük át, amelyek búzával szimbiózisban vagy akár a gabonafélék leveleiben is élhetnek ...

Sok mindent meg lehet oldani nem a meglévő módszerek apró javításával, legyen szó technikai vagy mezőgazdasági módszerekről, hanem gyökeres változtatásokkal, az alapvetően új felfedezéseknek köszönhetően. Ez a jövő. Az emberiség nem merítette ki a társadalom fejlődésével járó negatív következmények megelőzésének módjait.

A. Baev

Hasonló publikációk

Hogyan épülnek fel a fehérjeszerkezetek

Mi az a ketrec?

Az interferon nyer