Til livets hemmeligheter (perspektiver på genetikk)

Suksessene med moderne biologi er hovedsakelig knyttet til den grenen av den, som kalles molekylærbiologi. Spesielt slående resultater ble oppnådd i studien av arvelighet - egenskapene til organismer, som i lang tid forble mystiske. Forskere har klart å avdekke arten av genet. I århundrer så det ut til å være noe mystisk, nesten ikke-eksisterende. Og det viste seg å være en veldig reell kjemisk struktur - et visst stykke deoksyribonukleinsyre (DNA), som er bæreren av genetisk informasjon.

Den genetiske koden er blitt dekryptert - en måte å registrere arvelig genetisk informasjon som naturen har valgt. Vi vet at en person bruker forskjellige måter å registrere informasjon på. Mekanisk - i bøker, enkeltbokstaver, ord, setninger, de blir trykt på maskiner, vi får dem i form av utskrifter. Den magnetiske metoden for registrering av informasjon brukes i elektroteknikk. Det er en optisk - i forskjellige videoenheter. Men naturen har valgt en helt annen måte - den genetiske koden. Det er nå kjent at deoksyribonukleinsyre (DNA) molekylet består av separate, relativt enkle kjemiske strukturer. Det er bare fire varianter. Tenk deg et alfabet med fire bokstaver som kan brukes til å skrive alle de forskjellige ordene og begrepene. Så det er her: vekslingen av fire elementære strukturer i et molekyl av deoksyribonukleinsyre er en oversikt over arvelig, genetisk informasjon.

Forskere har undersøkt magnetismen til genetiske prosesser. Nå vet vi at alle omorganiseringene som forekommer i DNA (og det er nettopp disse omorganiseringene som fører til en endring i arvelige egenskaper til organismer) blir utført ved hjelp av biologiske katalysatorer - enzymer. Under et mikroskop ser de enkleste omorganiseringene ut til å være rent mekaniske: de tok for eksempel en pinne, som er et trådlignende DNA-molekyl, og brøt den, og på en eller annen måte fikset de den igjen. Faktisk er alt mer komplisert ... Det er spesielle enzymer som får dette til å bryte i DNA-molekylet, og andre enzymer som syr tråden. Dette er tilfelle med andre genetiske omlegginger. Det er oppdaget et stort antall enzymer som deltar i syntesen av nukleinsyrer, i forskjellige omorganiseringer av molekylene deres.

Mye er nå kjent om mekanismene for kjemiske reaksjoner som forekommer i cellen og i hele organismen. Prosessene for dannelse og bruk av energi er studert. Cellebioenergi er veldig kompleks. Innen teknologi har vi å gjøre med konvertering av termisk energi. Varmeenergi kan ikke brukes i buret. Hovedsakelig brukes kjemisk energi, som omdannes til mekanisk energi, for eksempel under muskelsammentrekning, brukt på bevegelse av næringsstoffer og lignende.

Store fremskritt har blitt gjort i studien av proteiner, nukleinsyrer og forskjellige intracellulære strukturer. Kunnskap akkumuleres med variabel hastighet. Alt dette er funn fra de siste 50, og hvis vi snakker om det viktigste - da 25 år. De skapte moderne biologi, hjalp oss med å komme nær kunnskapen om de innerste hemmelighetene til de levende.

Å streve etter kunnskap om den omliggende verdenen er en evighets og fantastisk evne til en person. Vitenskapen oppnår kunnskap - dette er dens formål. Men folk har rett til å forvente praktiske fordeler fra grunnleggende forskning, fra kunnskapen om naturlovene. Sannsynligvis kan vi snakke om to former for praktisk bruk av kunnskap - synlig og usynlig.

Hva er åpenbart for oss? Utviklingen av genetikk gjorde det mulig å skape nye raser av husdyr, å utvikle nye varianter av planter. Den grønne revolusjonen som har funnet sted er et direkte resultat av genetisk forskning.Kunnskap om strukturen til naturlige biologisk aktive forbindelser hjalp kjemien til å syntetisere mange medikamenter, uten hvilken moderne medisin ikke kan forestilles.

I dag, i vårt land og i andre land i verden, er det en omfattende industri som bruker mikrobiologiske metoder for syntese av organiske forbindelser. På denne måten oppnås for eksempel et mikrobielt protein. Gjær dyrkes på petroleum hydrokarboner, og det er sannsynlig at det dyrkes alkohol på visse gasser som metan eller hydrogen i nær fremtid. Og fra gjær oppnås et komplett protein, som brukes som fôr til husdyr.

Alt dette er synlig for alle. Men hva menes med "usynlig"? Dette er ideene grunnleggende vitenskap gir opphav til. Innen laboratoriet der disse ideene oppstår, kan de ikke oversettes direkte til praksis. Men gjennom systemet for høyere utdanning og på andre måter blir ideer eiendommen til mange, og spesielt spesialister som jobber med jordbruk, medisin og industri. Og der bærer det gyldne kunnskapsfondet frukt. Noen ganger er denne prosessen vanskelig å spore, enn si kvantifisering, den ligner en strøm som går under jorden, absorberer andre farvann der og deretter, et eller annet sted i det fjerne, kommer ut i form av en strøm som er mye kraftigere enn det vedlikeholdet. ham livet.

Ideen om å forebygge smittsomme sykdommer ved vaksinasjoner dukket først opp som en enkel laboratorieteknikk i studiet av fysiologien til mikroorganismer. Det tok tid og krefter fra mange utøvere å lage en rekke vaksiner, et helt system med myndighetstiltak for å forhindre smittsomme sykdommer - vaksinasjoner, si, mot kopper, mot tuberkulose, mot polio. Og ingen husker lenger at det hele startet med et laboratorium, med et prøverør. Et annet eksempel. Den enorme industrien av antibiotika og deres bruk til behandling av mange sykdommer stammer fra den ydmyke observasjonen av den engelske mikrobiologen Fleming, som ved et uhell la merke til at væsken der han dyrket mugg, forhindret veksten av mikrober.

La meg rette oppmerksomheten mot flere oppgaver som det moderne livet har satt for vitenskapen vår. Først og fremst snakker vi om bruk av biologiske metoder for å bevare miljøet. Ta sprøytemidler. Mange av dem er skadelige for den levende verden. Men i prinsippet kan du lage andre plantevernmidler. De ville ødelegge skadedyr, men ville ikke ha en skadelig effekt på fugler og gunstige insekter, bare fordi disse kjemiske forbindelsene ville ha en veldig kort levetid og ville virke på et begrenset utvalg av organismer. Eller noe annet. Oljeproduksjonen utvides betydelig ikke bare på land, men også til havs. I denne forbindelse er faren for forurensning av olje og dets produkter fra verdenshavet stor. For rengjøring kan du veldig effektivt bruke mikroorganismer som lever av olje og ødelegge den samtidig.

Biologer må bestemme graden av fare for miljøet og mennesker i visse industrielle næringer, hvis avfall kommer ut i atmosfæren, vannet og jorda. Å ta hensyn til skadelige effekter, bestemme størrelsen - betyr å ta det første skrittet mot å eliminere dem. Faktisk er de negative konsekvensene av forvaltning for naturen veldig ofte først og fremst knyttet til vår uvitenhet. Forresten, dette var tilfellet med plantevernmidler - da forestilte folk seg ganske enkelt ikke omfanget av de negative fenomenene som deres utbredte bruk kunne føre til.

Menneskeheten har rett til å forvente fra biologien løsningen på slike viktige problemer som kampen mot kreft og arvelige sykdommer. Så langt er det bare visse muligheter, beregninger og håp her. Men å dømme etter hvor raskt vitenskapen utvikler seg i dag, er tiden ikke langt unna da noen effektive metoder kan foreslås for å bekjempe disse sykdommene.

Et spørsmål til.Alle kjemiske prosesser i kroppen er enzymatiske. De går ved hjelp av såkalte biologiske katalysatorer - enzymproteiner. I den kjemiske industrien brukes også katalysatorer - reakseleratorer av reaksjoner, men de er ikke organiske, i det minste ikke proteinstoffer. Det er ikke nødvendig å spesifikt si at biokjemiske prosesser foregår under mildere forhold, de er mye mer effektive. Sannsynligvis vil en person i nær fremtid begynne å bruke de kjemiske reaksjonene som forekommer i kroppen og til industrielle formål i større grad. Fremtiden for teknologi er utvilsomt knyttet til biologi.

Vi er opptatt nå med problemene med genteknikk. Dette er en ny retning i molekylærbiologi, den har eksistert i mindre enn fem år - veldig kort tid for vitenskap. Men denne retningen er ekstremt interessant og lovende. Målet med genteknikk er å skape kunstige nye genetiske strukturer i laboratoriet. Etter å ha dekryptert den genetiske koden, etter å ha studert mekanismene for ulike genetiske transformasjoner, etter å ha lært å isolere enzymer som utfører genetisk omorganisering av DNA, var forskere i stand til å sette seg en slik oppgave.

Uansett hvor beskjedne disse eksperimentene kan virke, forblir faktum ugjendrivelig: for første gang klarte mennesket å kombinere i et prøverør til en hel genetisk struktur som eksisterer hver for seg i naturen. Fusjonen deres var ikke et resultat av en tilfeldig kollisjon av molekyler, men var resultatet av et bevisst valg og en gjennomtenkt plan. Nye ting innen vitenskap og teknologi vises tross alt ofte i en veldig beskjeden form og blir ikke alltid engang riktig vurdert helt fra begynnelsen. Loven om genetikk, for eksempel, etablert av G. Mendel, ble ikke lagt merke til av samtiden, og de måtte gjenoppdages 40 år senere.

Hvilke utsikter åpner genteknologi, hva lover det oss?

En masse ting. Først av alt, innen medisin, i kampen mot arvelige sykdommer. Vanligvis er de assosiert med mangler i et av de tusenvis av gener som finnes i menneskekroppen. Genteknikk tillater i utgangspunktet ethvert gen å bli laget i laboratoriet. Og etter å ha mottatt et gen, kan vi få produktet av arbeidet til dette genet og bruke det til å kompensere for en arvelig defekt ved hjelp av genterapi - skape så å si en genetisk protese.

Genteknikk kan også brukes til å produsere hormoner. Mest sannsynlig vil insulin snart bli produsert på denne måten. I stedet for å motta det i slakteriet fra griser eller storfe, vil det fås i bakteriekultur. Ved å pålegge fremmede gener på mikroorganismer, kan vi tvinge dem til å produsere det nødvendige hormonet i nesten ubegrensede mengder.

Naturligvis er dette ikke de eneste anvendelsene av genteknologi. Genterapi ser ut til å være utenfor fantasiriket. Nesten ingen gen har ennå blitt oppnådd for behandling av sykdom. Men erfaringene fra de siste tiårene har vist hvor raskt forskning utvikler seg hvis den er basert på riktig teori og utført ved hjelp av pålitelige metoder. Derfor vil jeg si: denne fantasien er ikke grunnløs. Dette er ikke engang en fantasi, men reelle målinger, oppgavene vi står overfor og som vil bli løst i en ganske nær fremtid.

Kan de negative konsekvensene av fremgang forebygges? De kan forhindres. Faktisk, hva er de forbundet med? Som regel med ufullstendigheten av kunnskapen vår, med det faktum at vi ikke alltid fullt ut kan vurdere og forutsi mulige resultater. Hvis ikke alle konsekvensene kan forutses på forhånd, er det nødvendig å vurdere dem på maksimal skala og ta alle forholdsregler på forhånd.

Det arbeides med å eliminere en rekke skadelige effekter. I industribedrifter har bygging av renseanlegg blitt utbredt, kontroll over avløp og utslipp til atmosfæren har blitt strengere, og lukkede produksjonssykluser opprettes.Kjemikere jobber med "ufarlige" plantevernmidler, det lages syntetiske materialer som vil "puste", og mye mer.

Det er en slags dialektikk i dette: suksessene til vitenskapene vil bidra til å eliminere de skadelige konsekvensene av vitenskapelig og teknologisk fremgang. Nå jobber forskere med problemet med biologisk fiksering av nitrogen. Hva er poenget? Bruk av nitrogenholdig gjødsel er utvilsomt fremgang. De gagner feltene og øker avlingene. Men mineralsk nitrogen har også sine negative konsekvenser - nitrogenholdige forbindelser skylles ut i vannforekomster og forårsaker utvikling av uønsket flora der, noe som forverrer vannets sammensetning. Kan du klare deg uten gjødsel? Selvfølgelig ikke i det hele tatt med intensivt jordbruk, men du kan redusere bruken av dem. Det er kjent at belgfrukter (for eksempel soyabønner) assimilerer nitrogen fra luften. Det er små kuler på røttene - bakteriekolonier som lever i symbiose med planter. De har evnen til å binde nitrogen i atmosfæren og konvertere det til en form som soya lett kan absorbere.

Hvis det blir funnet mikroorganismer som kan leve på kornrøttene og binde nitrogen i atmosfæren, vil det være mulig å påføre mindre gjødsel i jorden. Hvilke enorme besparelser dette lover, hvordan det vil hjelpe bevaring av naturen! I hvilke retninger går søkene? Og på tradisjonelle - etter utvalg. Og gjennom genteknikk. Tenk deg: vi overfører genene for å assimilere atmosfærisk nitrogen fra nodulære bakterier til andre bakterier som kan leve i symbiose med hvete eller til og med i kornbladene ...

Mye kan ikke løses ved små forbedringer av eksisterende metoder, det være seg tekniske eller landbruksmetoder, men ved radikale endringer, takket være fundamentalt nye funn. Dette er fremtiden. Menneskeheten har ikke brukt måter å forhindre de negative konsekvensene forbundet med utviklingen av samfunnet.

A. Baev

Lignende publikasjoner

Hvordan proteinstrukturer bygges

Hva er et bur?

Interferon vinner