Современная генетика

Aceast? descoperire a trasat c?i noi pentru cunoa?terea legit??ilor de

dezvoltare a organismului pluricelular. Chiar la prima etap? a cercet?rilor

au fost proiectate perspectivele aplic?rii оn practic? a acestor

propriet??i ale celulelor.

Celula izolat? ?i cultivat? оn eprubet? cu mediul nutritiv artificial,

dup? o serie de diviziuni, este capabil? s? pun? оnceputul tuturor

organelor vegetative ?i generatoare ale plantei. A devenit clar c? orice

celul? specializat? con?ine оntreaga garnitur? de gene, care codific?

dezvoltarea ei оn orice direc?ie ?i, оn cele din urm?, transformarea ei оn

plant?. O asemenea celul?, cu toate c? a ap?rut оn urma diviziunii

celulelor somatice (asexuate), seam?n? ca func?ie cu ovulul fecundat sau

zigotul. Despre aceste celule se spune c? sunt totipotente, adic? au

capacitatea poten?ial? de a se dezvolta оn orice direc?ie.

Fenomenul transform?rii celulei оntr-o plant? оntreag? a fost numit

embriogenez? somatic? оn cultura ?esutului. Ea poate fi observat? bine оn

epruveta cu cultura ?esutului de morcov. Aici, оn masa de celule omogene,

apare treptat o celul? ce оncepe s? se transforme оntr-o celul? zigotiform?

tipic? cu un nucleu m?rit. Оn continuare diviziunea ia contururile

germenelui din ovarul florii. Dar aici n-avem оnc? nici floare, nici

plant?, iar germenele оnconjurat de celulele callus nu se afl? оn sol, ci

оn eprubet?. Ea trece toate fazele principale ale dezvolt?rii sale: se pun

bazele viitoarei r?d?cini necesare pentru cre?terea tulpinii, mugurelui ?i

totodat? a primelor frunze, cu cotiledoane.

Оn aceast? etap? germenele poate fi separat din ?esutul callus ?i a?ezat.

оntr-un mediu f?r? hormoni, deoarece acest mic organism vegetal poate s?-i

sintetizeze singur. El оncepe repede s? formeze sistemul radicular, apoi

frunzele sectate tipice pentru morcov. Dac? aceast? plant? minuscular? o

vom s?di оn sol, ea va pune оnceputul unei plante normale, ce formeaz? o

r?d?cin? ?i o rozet? de frunze. Mai tвrziu va apare, ca la orice plant?

bienal?, o tulpin? florifer? ?i va оnflori.

Bineоn?eles, posibilitatea de a cre?te o plant? оntreag? dintr-o celul?

ne fecundat? este o mare realizare ?tiin?ific?. Acest fenomen este utilizat

cu succes la crearea unor soiuri noi, la оnmul?irea unui exemplar

interesant, de exemplu оn floricultur?. Aici avem posibilitatea s? nu

a?tept?m pвn? cвnd vor apare ?i vor cre?te semin?ele, ci s? ob?inem

materialul celular necesar ?i s? cre?tem din el оntr-un termen scurt un

num?r mare de flori noi, identice cu exemplarul primar.

Aceast? metod? poart? numele de clonarea plantelor. Ea este folosit? pe

larg la cre?terea plantelor care nu con?in virusuri. Exist? sute de specii

de virusuri vegetale. Ele nu sunt periculoase pentru om, dar aduc daune

mari, pentru c? reduc productivitatea culturilor agricole. Virusurile atac?

mai alee plantele care se оnmul?esc prin tuberculi, buta?i ?i bulbi. Numai

cartoful este afectat de aproape 20 de virusuri. Din cauza lor pierderile

ajung pвn? la 20—30% din recolt?. Оn fiecare an se pierd milioane tone de

produc?ie. Ob?inerea cartofului avirotic spore?te recolta lui cu 80 de

procente.

A fost elaborat? o serie de metode de cultivare a culturilor celulare

vegetale ?i de cre?tere a unor plante оntregi din celulele mugurilor

terminali sau ale vвrfurilor r?d?cinilor — ale p?r?ilor lipsite de

virusuri. Оn felul acesta se face asanarea contra virusurilor materialului

s?ditor al cartofului, vi?ei-de-vie, c?p?unei, zmeurii, florilor ?. a.

Experien?ele au demonstrat c? de la vвrful unui l?star se pot ob?ine repede

zeci de mii de germeni. Dintr-o singur? celul? a vвrfului de l?star al

vi?ei-de-vie, bunzoar?, peste trei-patru s?pt?mвni se ob?in cinci germeni

care se apuc? ?i ei «de lucru» ?i dau noi germeni. De acum din primul model

de plant? nou? se ob?in оn felul acesta mii de exemplare. Astfel cu

ajutorul epruvetei, f?r? folosirea cвmpului ?i a pepinierei, se pun bazele

substituirii rapide a soiurilor perimate.

La fel de actual? este trecerea la plante avirotice оn pomicultur?.

Intensificarea acestei ramuri este determinat? оn mare m?sur? de s?direa pe

planta?iile industriale a unui material s?ditor asanat. C?ci ce prezint?

pue?ii avirotici? Ei nu se tem de оng?lbenirea ?i rugozitatea frunzelor, de

pete ?i de adвncituri, formate prin lovire, pe fructe, de оmb?trвnire

rapid? ?. a. Recolta оn livada avirotic? este cu aproape o treime mai mare

decвt cea medie.

La «Codru», asocia?ie ?tiin?ific? de produc?ie din RM, s-a оnsu?it

deprinderea de a ob?ine acest material s?ditor pentru livezile ?i

planta?iile de arbu?ti fructiferi: оn una dintre gospod?riile asocia?iei —

a fost dat оn exploatare un mare complex de pepinier? pomicol?.

Оn Moldova au fost s?dite planta?ii mari de fragi, baza c?rora a fost

pus? оn eprubet?. Este o priveli?te оncвnt?toare s? vezi cum din p?rticica

minuscul? a mugurelui terminal se na?te treptat o tuf? de frag, mic?orat?

de sute de ori. Acest proces, precum ne spune colaboratorul ?tiin?ific N.

Abramenco, seam?n? cu un film cu de-sene animate: la оnceput punctul de

jum?tate de milimetru se transform? оntr-un ghemu?or de culoare deschis?,

apoi se formeaz? frunzuli?e verzi-deschise pe ni?te radicele foarte scurte.

Dup? acesta spa?iul epruvetei este cucerit de un buchet de muguri, strвns

uni?i оntre ei, ?i, оn sfвr?it, apare o miniatur? exact? a cunoscutei

rozete de frunze de frag.

Este un material semincer de mare valoare. Doar virusurile, de regul?,

atac? toate celulele vii ale plantei, dar nu dovedesc s? acapareze ?esutul

tвn?r care se divizeaz? activ оn punctul de cre?tere al l?starului. Planta

care regenereaz? din el este absolut s?n?toas?. Recolta de la aceste

planta?ii de frag spore?te de dou?-trei ori. Tot prin aceast? metod? poate

fi m?rit? mult roada de zmeur, agri?, de culturi sвmburoase ?i semin?oase.

Prin clonare se poate ob?ine nu numai material s?ditor avirotic. Prin

aceast? metod? оn principiu se pot transmite оntregului clon multe alte

caractere utile, bun?oar? productivitate оnalt? a unor exemplare aparte ale

plantei. A?a, оn Nigeria, la Institutul de cercet?ri ?tiin?ifice оn

domeniul cauciucului, au fost separa?i cloni de heveia, care dau 1600—3600

kg de cauciuc la hectar comparativ cu 300 kg cвt se ob?inea de obicei.

J. ?epard, geneticiian american, a ob?inut din celule vegetale separate

ale frunzelor de cartof cloni rezisten?i la una dintre cele mai periculoase

boli ale cartofului — mana cartofului. Оmpreun? cu unul din colegii s?i,

?epard a crescut cloni ai cartofului rezistent contra fitoftorei timpurii.

Оn prezent ei оncarc? «s? creeze» un clon de cartof rezistent la ambele

boli.

Оnmul?irea pe cale vegetativ? a plantelor оncepe s? atrag? tot mai mult

aten?ia selec?ionatorilor, care, prin intermediul ingineriei celulare,

ob?in soiuri noi de plante agricole. Оn primul rвnd sunt aplicate mai pe

larg metodele de ob?inere ?i utilizare a plantelor cu o garnitura unic?

(haploid?) de cromozomi, care accelereaz? ?i u?ureaz? crearea liniilor

hibride nescindabile.

Plantele haploide sunt urma?ii nu a doi p?rin?i, ca de obicei, ci a unui

singur p?rinte. Ele se ob?in de cele mai multe ori din polen — din celula

sexual? masculin?. Asupra ei se ac?ioneaz? cu stimulatori speciali ?i ea

este silit? s? se dezvolte, de parc? ar fi o celul? embrionar? normal?,

ap?rut? оn urma contopirii' celulei masculine cu cea feminin?. De obicei,

copiii mo?tenesc оnsu?irile lor de la tat?l ?i mama, de fiecare dat? оn

propor?ii diferite. Haploizii fixeaz? trainic оnsu?irile valoroase ale

plantei genitoare. Faptul acesta reduce mult termenele de creare a

soiurilor noi. Оn prezent din celulele de polen s-a reu?it s? se creasc?

peste 50 specii de plante haploide, printre care: grвul, secara, orzul,

cartoful, tutunul ?. a. Schema general? de ob?inere a haploizilor este

prezentat? оn fig. 27.

Metoda de ob?inere a plantelor haploide din celulele gametofitului

(polenului) masculin a fost numit? androgenez?.

Cu ajutorul cultiv?rii anterelor sau a polenului оn medii nutritive

speciale, la оnceput se formeaz? a?a-zi?ii embrioizi, iar apoi plantele

haploide.

Uneori оn cultura anterelor nu se formeaz? embrioizi, ci un ?esut

nediferen?iat, numit calus, ?i, numai dup? aceasta, оntr-un mediu nutritiv

specific pentru diferen?iere, din celulele calusului apar plante оntregi.

Ob?inerea plantelor din celule haploide aparte prezint? una dintre cele

mai mari realiz?ri ale ingineriei genice. Ea prezint? o importan?? colosal?

atвt teoretic?, cвt ?i practic?. Astfel plantele haploide, care con?in

numai o singur? garnitur? de cromozomi, manifest? оn fenotip activitatea

tuturor genelor: atвt a celor dominante, cвt ?i a celor recisive. Dac?

anterele sau polenul din care urmeaz? s? fie ob?inute plantele haploide

sunt expuse radia?iei sau tratate cu mutageni chimici, toate muta?iile

induse оn ei se vor manifesta оn prima genera?ie a plantei. Aceasta are o

mare importan??, deoarece majoritatea muta?iilor, de regul?, sunt recisive

?i la plantele diploide se afl? оn stare latent?. Iar la plantele haploide

toate muta?iile utile pot fi separate imediat, iar apoi, оntr-un timp

incomparabil mai scurt, prin diploidizarea acestor plante mutante, se pot

ob?ine noi soiuri de plante culturale cu caractere economice utile.

Ob?inerea haploizilor prin metoda androgenezei ?i utilizarea lor la

selec?ia plantelor are o mare importan??. Оn primul rвnd, pe aceast? cale

se reduce de la 7— 10 pвn? la 1—2 ani timpul necesar pentru ob?inerea

liniilor homozigote. Оn rвndul al doilea, num?rul plantelor experimentale

care trebuie studiate, de regul?, se reduce mult la acest proces. Prin

urmare, volumul total de munc? se reduce brusc ?i ?ansele selec?iei

accelerate, mai exact, a exemplarelor de valoare, sporesc. Aceasta este

principalul оn munca mig?loas? a selec?ionatorului.

Оn ultimul timp se dezvolt? intens o nou? direc?ie оn genetica plantelor

— selec?ia gametic? ?i celular?. La Academia de ?tiin?e a RM a fost creat

un centru interdepartamental de selec?ie gametic? ?i celular?, care va

realiza toate cercet?rile. la nivelul celulei ?i selec?ia prealabil? a

celor mai reu?ite forme recombinate de plante pentru selec?ia continu?.

Оn fa?a colectivului de savan?i se pune o sarcin? dubl?: a l?rgi spectrul

variabilit??ii ereditare a plantelor, apoi a selecta din sursele de gene pe

cele mai de perspectiv?. Prima jum?tate a acestei sarcini savan?ii

moldoveni o realizeaz? pe baza cercet?rilor оn domeniul recombinogenezei —

transmut?rii genelor оn perioada form?rii polenului. Ei reu?esc s? ob?in?

cu ajutorul unor inductori geneticii speciali o mult mai mare variabilitate

decвt chiar dup? efectuarea unor ac?iuni externe puternice: de radia?ie,

chimice, calorice ?. a.

Bogata varietate de genotipuri mai trebuie оns? ?i men?inut?. Acesta este

un lucru foarte anevoios. Mecanismele naturii func?ioneaz? astfel, оncвt

masa principal? de polen cu combin?ri atipice de gene s? nu produc?

descenden??. S-a constatat c? acestui polen i se poate ajuta aplicвnd

substan?e biologic active. La selectarea acestor surse de gene, s-a ?inut

cont de o observa?ie foarte important?, f?cut? de geneticiieni. Dac? оn

perioada poleniz?rii este secet?, gr?uncioarele de polen, purt?toare a

genei rezisten?ei fa?? de ea, au mai multe ?anse de a produce descenden??.

Dac? este foarte frig, se transmit genele rezistente la frig. Astfel se

оntвmpl? aproape cu to?i factorii ne favorabili ai mediului ambiant.

Savan?ii realizeaz? selec?ia artificial? оn camere climaterice speciale,

reproducвnd diferite condi?ii naturale extremale. Оn felul acesta au fost

crescute formele de tomate rezistente la salinizarea solului.

La selec?ia celular? ac?ioneaz? acela?i principiu: la оnceput se induce

variabilitatea, apoi se selecteaz? cele mai reu?ite combin?ri de gene. Dar

aceasta se face de acum cu celulele obi?nuite, care fac parte din anumite

?esuturi ale plantelor — frunza, tulpina, r?d?cina.

Оn prealabil cu ajutorul unor solu?ii chimice speciale ei sunt adu?i оn

stare «de suspensie», adic? celulele оncep s? tr?iasc? separat unele de

altele. Apoi din celule aparte se formeaz? plante оntregi cu caractere

ereditare programate оn prealabil. Astfel savan?ii moldoveni au ob?inut

tomate rezistente la varia?ii considerabile de temperatur?.

12.2 Industria celulelor vegetale

De multe ori celulele care au fost crescute un timp оndelungat оn afara

organismului plantelor о?i men?in capacitatea de a sintetiza substan?ele

active (alcaloizii, hormonii, fitoncizii, uleiul eteric ?. a.), pe care ele

le produc оn plant?. Оnseamn? c? pentru a ob?ine aceste produse de valoare

celulele vegetale pot fi cultivate оn aparate speciale. Astfel, оn

industria microbiologic? ciupercile microscopice ?i bacteriile produc

vitamine ?i antibiotice. Aceasta este deosebit de important оn cazurile

cвnd materia prim? vegetal? necesar? este pu?in accesibil? (plantele

tropicale, speciile rare sau pe cale de dispari?ie) sau se cultiv? greu.

Cultivarea celulelor trebuie s? se foloseasc? оn industrie la fel de larg

ca ?i microorganismele.

Celulele vegetale оns? nu sunt bacterii. Mult timp experien?ele de

cultivare a lor оn medii artificiale e?uau. S-a constatat c? celulele

plantei, care au determinat deja apartenen?a lor la diferitele ei p?r?i,

pierd capacitatea de a se diviza. Tocmai din aceast? cauz? toate

experien?ele de cre?tere a unor celule aparte n-au dat nici un rezultat.

Atunci savan?ii au оn?eles c? experien?ele cu ?esuturi specializate sunt

inutile. ?i au hot?rвt s? fac? experimente cu celulele ce formeaz?

оmpreun?ri de ?esuturi оn locurile unde planta a fost v?t?mat?. S-a

constatat c? aceste ?esuturi sunt extrem de nepreten?ioase ?i pot fi

crescute cu u?urin?? оn condi?ii artificiale. Оn continuare s-a constatat

c? оn mediul nutritiv poate fi pus un fragment de ?esut ?i peste cвteva

zile оn locul t?ieturii (r?nii) va apare o suprapunere amorf? de ?esut, a

c?rei celule se vor dezvolta apoi оn retorte sau epruvete, ca o mas? ne

organizat? ce cre?te repede. Оn cursul acestui proces se produce a?a-zisa

dediferen?iere a celulelor, revenirea lor la starea ini?ial?,

nespecializat?, dup? care este u?or s? le comut?m pentru efectuarea altor

func?ii.

Un fragment din acest ?esut poate fi separat oricвnd ?i mutat оntr-un

mediu nutritiv proasp?t. Astfel via?a plantei va continua la infinit. Оn

multe laboratoare din lume exist? culturi de celule, care tr?iesc mai bine

de 30 de ani.

Conform modului de nutri?ie, aceast? cultur? de celule nu seam?n?, оns?,

cu o plant? оntreag?, care poate s? se asigure singur? cu substan?e

organice, formвndu-le оn procesul fotosintezei. Atunci cвnd pentru ele se

creeaz? medii nutritive speciale, trebuie s? se ?in? cont nu numai de

componen?ii pe care planta оi absoarbe cu r?d?cinile din sol, dar ?i de

componen?ii sintetiza?i de frunze, adic? de glucide. Celulele sunt capabile

s? ve?uiasc? ?i s? se divizeze numai dac? mediul nutritiv con?ine toate

mineralele, glucidele ?i substan?ele stimulatoare (vitaminele ?i hormonii)

necesare.

Оn prezent a fost acumulat? o experien?? bogat? de cre?tere a ?esuturilor

diferitelor plante: tutunului, bradului, tomatelor, l?mоiului, gen?enului

?. a. m. d.

Ob?inerea produselor de valoare de origine vegetal? din biomasa celulelor

cultivate se bazeaz? pe capacitatea acestor celule de a sintetiza acelea?i

substan?e secundare, pentru care sunt cultivate aceste plante sau culese оn

natur?. Prezint? interes оn primul rвnd substan?ele folosite оn industria

alimentar?, medical? ?i parfumerie. Activitatea fiziologic? a acestor

culturi este foarte оnalt? ?i permite elaborarea de tehnologii rentabile.

Оn prezent este rentabil? cultivarea, bun?oar?, a celulelor de gen?en, care

con?in panaxozizii proprii vestitei «r?d?cini a vie?ii».

Au fost create оntreprinderi la care оn vase speciale sunt cultivate

celule de plante, ale c?ror rezerve оn lume sunt limitate sau se epuizeaz?.

Din ele fac parte оn primul rвnd rauvolfiea, dioscoreia, gen?enul,

eleuterococul ?. a. Rauvolfia este singura surs? a preparatului

medicamentos de valoare rezerpina; dioscoreia sintetizeaz? compu?ii

steroizi necesari pentru producerea cortizonei ?i a celorlalte preparate

hormonale. Planta rauvolfia, mai alee r?d?cinile ei, con?in o mare

cantitate de diferi?i alcaloizi din care cea mai mare r?spвndire o au

rezerpina ?i aimalina, necesare pentru tratamentul bolii hipertonice — ele

scad tensiunea arterial?. Rauvolfia este o plant? tropical?. Din cultura

celulelor ei, оns?, ace?ti alcaloizi se ob?in la noi оn ?ar?. Este

interesant c? celulele cultivate con?in mai bine de dou? ori mai mult?

aimolin? decвt celulele plantelor оntregi, ?i aceast? substan?? poate fi

ob?inut? pe parcursul оntregului an. C?ci pentru cre?terea celulelor «оn

eprubet?» nu e nevoie de un sol potrivit, nici de o clim? favorabil?.

?tim to?i care e valoarea gen?enului. R?d?cinile lui con?in multe

substan?e t?m?duitoare. Esen?ele de gen?en sunt folosite оn cazurile de

sc?dere a tensiunii arteriale, de oboseal?, de surmenare, la tratamentul

unor boli nervoase. Preparatele din r?d?cin? sunt folosite larg ?i оn

parfumerie. La fel de bine se ?tie, оns?, c? gen?enul s?lbatic cre?te

foarte оncet — оntr-un an spore?te cu 1 gram. Оn eprubet? celulele lui

formeaz? repede o mas? biolojic? mare: оn 21 de zile — aproape 100 de grame

la un litru de mediu nutritiv. Aceste celule sintetizeaz? aceea?i

panaxozizi ca ?i planta. Оn laboratoarele fabricilor din industria

microbiologic? s-a оnceput deja producerea artificial? a gen?enului. ?i

primele «livr?ri industriale» оi bucur? pe savan?i. Academicianul C. A.

Ovcinicov indic? c?, datorit? eforturilor enorme depuse de «vвn?torii de

gen?en», industria medical? produce anual 250—300 kg de extract al

r?d?cinii-minune, pe cвnd оntreprinderile specializate de acum оn primul an

de produc?ie industrial? au fabricat aproape 5 tone de acest extract.

Experimentele biologice arat? c? nu exist? nici o deosebire оntre

efectele ob?inute de la preparatele din r?d?cina gen?enului ?i cele

ob?inute din masa lui celular?.

La ordinea zilei se afl? metodele de cultivare оn condi?ii industriale a

biomasei celulare de eleuterococ, care dup? complexul de substan?e cu

activitate biologic? se deosebe?te prea pu?in de gen?en. Pe baza

extractului de eleuterococ a fost creat? b?utura «Bodrosti». Esen?a lui se

vinde la farmacii ca tonifiant adaptogen ?i stimulator al muncii

intelectuale.

O alt? cale de dezvoltare a biotehnologiei celulare este crearea prin

metode genetice a liniilor celulare sau a clonilor supraproduc?tori de

substan?e valoroase. Se pune sarcina de a ob?ine mutan?i biochimici

supraproductivi la nivelul celular, care s? nu copie cele ce se produc оn

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34