Звучит пугающе, но любое знание можно обратить как во благо, так и во зло.
Начало генной инженерии было положено в семидесятые годы прошлого века, когда ученые открыли рестриктазы – ферменты, «разрезающие» нуклеиновые кислоты, – и поняли, что с их помощью можно нарезать молекулы ДНК на фрагменты и собирать из этих фрагментов новые молекулы. Главное для любого мастера (в том числе и инженера) – это хороший, надежный инструмент. Был бы инструмент, а все остальное приложится.
ДНК – удобный материал для комбинирования. Одинарные цепи нуклеиновых кислот стремятся к сближению и созданию пар совсем как люди. Соединение одинарных нуклеиновых нитей легко предсказуемо – оно происходит по принципу комплементарности. Аденин сближается с тимином, гуанин – с цитозином… Следовательно цепь с последовательностью Г-Ц-А-Т-Г-Г-А-Г-Ц-Т-А-T-A-T соединится ТОЛЬКО с цепью Ц-Г-Т-А-Ц-Ц-Т-Ц-Г-А-Т-А-Т-А и ни с какой другой.
Вдобавок рестриктазы нарезают цепочки нуклеиновых кислот не как попало, а исходя из определенных закономерностей. Каждый конкретный фермент дает свой тип «нарезки». Углубляться в правила этих «нарезок» мы не станем, уж больно глубокая эта тема, можно обратно и не вынырнуть, но отметим одно очень важное обстоятельство – одна и та же рестриктаза нарежет две ДНК разных организмов на тождественные фрагменты, из которых можно будет составлять новые молекулы ДНК. А если точнее, то эти фрагменты сами будут составляться в новые молекулы, если их перемешать. Генному инженеру остается только рассмотреть полученные результаты и отобрать те, которые ему нужны.
Как просто!
Ну, на самом деле не так уж и просто, но у нас же обзорная глава по генной инженерии, ее методах и возможностях, а не сборник технологических инструкций.
Но так уж и быть, давайте слегка углубимся в методику.
Если вам кажется, что выделить ДНК из клетки сложно, то вы ошибаетесь. Разрушьте клетку любым доступным путем (да хотя бы погружением в насыщенный раствор хлорида натрия, более известного под названием «поваренная соль»), а затем при помощи этилового спирта выделите из получившейся «горы мусора» ДНК. Та бесцветная жидкость, которую киногерои капают из пипетки на соскобленную откуда-нибудь высохшую кровь, есть не что иное, как обычный девяностошестипроцентный этиловый спирт.
Выделили?
Отлично! Разделите двухцепочечную молекулу ДНК на отдельные цепочки посредством нагревания и при помощи рестриктаз нарезайте эти отдельные цепочки на фрагменты. Затем фрагменты нужно вставить в так называемые векторы – относительно небольшие молекулы ДНК вирусов или бактерий.
Зачем нужна такая вставка?
Затем, что молекула ДНК состоит из двух нуклеиновых (нуклеотидных) цепочек. Иначе говоря, для полноценного функционирования исследуемый фрагмент должен быть составной частью двухцепочечной молекулы ДНК.
Векторы (молекулы ДНК) внедряют в клетки, в которых они могли бы «прижиться» и реплицироваться, то есть множиться. Процедура относительно несложная – если лишить бактерии их собственной ДНК, то они охотно «впитают» чужую, достаточно только смешать бактерии и ДНК в одной пробирке.
Дальше все просто – сохраняйте колонии бактерий с нужной вам ДНК, и будет вам счастье! То есть – вы сможете перенести вектор с нужным геном в модифицируемый организм и получить то преобразование его клеток, к которому вы стремились в процессе решения данной генно-инженерной задачи. Например, получить кукурузу высотой в два метра, или же кукурузу, устойчивую к холодам, или же такую кукурузу, от которой все вредители насекомые станут держаться как можно дальше.
Получили желаемый результат? Отлично! Размножайте и внедряйте его!
Вот и вся генная инженерия.
Компьютеризация облегчает жизнь всем, в том числе и генным инженерам. В наше время созданы устройства, синтезирующие заданные нуклеотидные последовательности длиной свыше ста нуклеотидов. «Всего сто? – усмехнутся скептики. – Это такая мелочь… Ведь количество нуклеотидов в ДНК может доходить до миллиарда и даже больше!»
Да – всего сто. Или сто тридцать. Или сто пятьдесят. Но это же заданная, запрограммированная последовательность! Которая синтезируется автоматически! Лиха беда начало, со временем и миллиардные последовательности нуклеотидов будут синтезироваться на базе компьютерных программ.
Ген, добавленный извне в геном, называется трансгеном, а организм, полученный в результате такой манипуляции, – трансгенным организмом. Распространенное название «генетически модифицированные организмы» является не совсем точным определением для организмов, полученных в результате генной инженерии, потому что организмы, полученные в результате обычной селекции, тоже являются генетически модифицированными, содержащими измененный генотип. Слово «модификация» означает преобразование или изменение в широком смысле, а вот приставка «транс-» четко указывает на перенос из одного места в другое.
Если при селекции происходит комбинация генотипов особей одного и того же или же близкородственного вида, то генная инженерия может переносить все, что угодно, куда угодно. Ген рыбы – в растение? Без проблем! Ген растения – птице? Запросто! Ген млекопитающего – бактерии? Сколько угодно!
Генные инженеры говорят, что их возможности ограничены только лишь их воображением. Это совсем и нисколько не шутка, а истинная правда. С точки зрения технологии абсолютно не имеет значения, чей ген кому пересаживать. Да хоть от ископаемого мамонта дождевому червю! Важна только практическая целесообразность. Откуда и куда пересаживать, не имеет значения. Важно только одно – зачем?
Но не только возможностью пересадки всего повсюду славится генная инженерия. Другим ее преимуществом, не менее важным, чем неограниченная широта «полномочий», то есть возможностей, является скорость.
Время – деньги!
Время не ждет!
Успех – это успеть!
Кто не успел, тот никто!
Селекционеры могут годами, а то и десятилетиями решать поставленную задачу. И не факт еще, что им удастся ее решить… А генные инженеры добиваются своего здесь и сейчас, то есть сразу. Сроки исполнения задач в генной инженерии исчисляются днями, а бывает что и часами. Дальше уже происходит рост и размножение трансгенного (генетически модифицированного) организма. И результат неизменно соответствует ожиданиям, без поправок на «авось» и «небось», как это бывает у селекционеров.
Генные инженеры могут создавать инструменты для работы самостоятельно, без обращения к «специалистам по железу», поскольку очень часто их инструментами являются клонированные гены, то есть искусственно созданные копии фрагментов молекул ДНК.
Искусственно созданный ген может быть не только материалом для работы, но и инструментом, обратите внимание на это обстоятельство! Ген можно пересаживать с места на место, а можно использовать в качестве зонда.
В переводе с голландского слово «зонд» означает «посланец». Зондами в различных отраслях науки называют инструменты или устройства,
