Современные методы биотехнологии, включающие в себя клеточную и генную инженерию, широко применяются в животноводстве и сельском хозяйстве и помогают добиться более высоких результатов и лучшего качества продукции. Практически вся, потребляемая нами еда является результатом работы биотехнологий. Благодаря ней стало возможным не зависеть от капризов природы и самостоятельно вносить или удалять, те или иные свойства. К примеру выведение мясных или молочных видов коров.

Какие методы применяют в современной биотехнологии

Главные методы биотехнологии – это генная и клеточная инженерия. Клеточная инженерия занимается вопросами создания и изменения клеток. Идут постоянные исследования и опыты по «постройке» новых клеток из частичек других клеток. Как правило, подобные операции проводятся для соединения качеств разных видов с целью получить новый.

Генная инженерия, в отличие от клеточной, имеет дело на более глубоком уровне. Она занимается поиском и постройкой новых сочетаний, и комбинацией генов, которых просто нет в дикой природе. В общих чертах это работает примерно так: из определенных клеток извлекаются гены, способные считывать тот или иное вещество. Перед их внедрением в чужеродные клетки, проводится процедура по их адаптации, чтобы они гармонично вписались в существующую ДНК и не давали сбоев в работе.

После всех этих манипуляций получается новая модифицированная ДНК, которая синтезирует заданные вещества. Животные и растения, с искусственно измененным геном носят название «трансгенных». Большая часть производимой сегодня пищи получается из трансгенных продуктов. Кроме сельского хозяйства, генная и клеточная инженерии активно используются и в медицине.

Основные методы селекции и биотехнологии

Предшественником биотехнологии является селекция. Она появилась тысячи лет назад и стала первым шагом человечества на пути подчинения себе необузданных сил природы. Путем скрещивание разных сортов люди получали овощи и фрукты с улучшенным вкусом, более высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным климатическим условиям. Постоянно совершенствуясь и развиваясь, селекция не потеряла своей актуальности и по сей день и активно используется для повышения характеристик существующих и создания новых сортов растений, пород скота и штаммов микроорганизмов.

Процесс селекции заключается в отборе животных и растений с наиболее полезными свойствами. Затем происходит скрещивание, в результате которого получается новый организм с качествами обоих родительских генов. Недостатком селекции является ее неточность, и большая продолжительность времени, затрачиваемого на закрепление эффекта. Работа селекционера во многом зависит от удачи и все может получиться, а может закончиться неудачей. Дело в том, что селекция не может оперировать на уровне клеток и генов и при процессе скрещивания передаются как нужные признаки, так и нет.

В отличие от селекции, генная инженерия позволяет точней модифицировать организмы, так как можно извлекать, добавлять или изменять отдельные гены, без затрагивание остального ДНК. Теперь появились растения, которые не подвержены угрозам со стороны вредителей или болезней и могут легко переносить аномально низкие температуры и длительные засухи. Например, создавая тепличные условия и слегка изменяя геном стало возможным выращивать тропические фрукты в умеренной и даже субарктической зонах. Основные методы биотехнологии - генная и клеточная инженерия пришли на смену селекции, став новой ступенью в развитии.

Три волны

Объекты и методы биотехнологии насчитывают «три волны» в своем развитии:

1. В конце 80-х годов прошлого века были созданы первые растения в ДНК, которых вводили один единственный ген, способный синтезировать лишь один белок. Тем не менее это было достаточно, чтобы привить растениям устойчивость к вирусам, гербицидам и паразитам.
2. С началом третьего тысячелетия генетики научились изменять свойства растений, регулируя в них уровень витаминов, жиров, сахаров и других питательных веществ.
3. Сейчас мы стоим на грани третьей волны в генной инженерии, и в ближайшее десятилетие мир увидит растения-машины вроде биореакторов и даже живых фабрик!

Генная инженерия не стоит на месте и в животноводстве. Сейчас идут эксперименты по созданию «ходячих лабораторий», а точнее трансгенных животных, организм которых будет вырабатывать определенные вещества, так необходимые для медицины. Например, если изменить ДНК коз соответствующим образом, а потом извлечь из него ген белка фактор VIII и внедрить его в бактерию, то она начнет продуцировать его крупными объемами. Данный белок жизненно необходим больным гемофилией, поскольку помогает останавливать кровотечение. Этот процесс куда дешевле, быстрее и легче обычного технологического пути синтеза, а главное может спасти жизнь тысячам людей.

Другое важное направление в биотехнологии это клонирование. В конце 90-х годов американские генетики провели ряд успешных опытов по клонированию эмбрионов домашних животных. Данная процедура может в разы увеличивать поголовья скота, однако многие люди, в первую очередь религиозные деятели, выступают резко против клонирования. Они считают - это грубым вмешательством божественной сути природы. Под сильным давлением во многих странах эксперименты по клонированию были заморожены.

Другая технология – ксенотрансплантация – шагает в своем развитии семимильными шагами. В ксенотрансплантации применяется перенос генов реципиента-человека донору-животному, и лишь потом орган донора пересаживается человеку. Так риск отторжения снижается до абсолютного минимуму и отпадает необходимость в иммунодепрессантах.

Есть проекты по переносу человеческих генов коровам с целью избавиться от аллергии к коровьему молоку и повысить его усвоение. Это также позволит снизить количество жиров и холестерина. Однако такие эксперименты должны проходить строгую проверку, дабы избежать негативных последствий для здоровья людей.