| |||||
МЕНЮ
| Современная генетикаCamenca. Ce se poate, оns?, face cu speciile al c?ror num?r de indivizi s-a redus la limit? ?i care sunt amenin?ate s? dispar? complect, dac? au r?mas оn via?? numai femele sau numai masculi? Cum trebuie s? proced?m, ca s? оnapoiem specia naturii? Оn februarie 1976 la Centrul ?tiin?ific de cercet?ri biologice din Pu?cino al A? a fostei URSS s-a ?inut o consf?tuire neobi?nuit?. Ea a fost consacrat? problemei p?str?rii speciilor de animale pe cale de dispari?ie prin conservarea genelor lor. Ini?iativa acestei consf?tuiri оi apar?ine profesorului B. N. Veprin?ev, care a emis ideea cu privire la colectarea ?i conservarea genomilor (garnitura de gene) animalelor, pentru ca оn viitor, dac? va fi necesar ?i vor apare posibilit??i tehnice, s? fie regenerate din ele speciile disp?rute. Tocmai aceast? idee a fost pus? оn discu?ie la Pu?cino. Consf?tuirea a aprobat propunerea de a se conserva genomii sub form? de celule sexuale ?i celule somatice, precum ?i embrionii, cu toate c? multora ideea li s-a p?rut utopic?. Dar numai peste doi ani participan?ilor la Asambleia general? a Asocia?iei interna?ionale de procreare a naturii, ce a avut loc la A?habad, propunerile lui Vepreian?ev nu le-au mai p?rut chiar atвt de ireale. Ideea salv?rii faunei pe cale de dispari?ie prin crearea unor depozite de gene conservate sau a unor b?nci genetice s-a r?spвndit larg ?i a atras nu numai aten?ia biologilor, ci ?i a savan?ilor de cele mai diverse specialit??i. A?a dar, este vorba de conservarea genomilor din care оn viitor se vor ob?ine animale. Acest lucru a devenit posibil dup? ce au fost stabilite primele succese оn conservarea spermei ?i a celulelor somatice, iar оn ultimii ani ?i a unor embrioni оntregi, fapt despre care am relatat destul de am?nun?it оn capitolul precedent. Оnc? la sfвr?itul deceniului al patrulea – оnceputul deceniului al cincilea a fost elaborat? tehnica conserv?rii prin congelare la temperaturi joase a spermei vitelor cornute mari. Dac? p?str?m sperma taurului оn azot lichid cв?iva ani, ea nu-?i pierde capacitatea de fecundare, cu toate c? 50% din spermatozoizi per оn timpul congel?rii. Tehnica aceasta a fost perfec?ionat?, conservвndu-se sperma a 100 de specii, inclusiv a mamiferelor: a iepurelui de cas?, arm?sarului, taurului, ?apului, cвinelui, cerbului, elanului, lamei, bizonului, maimu?ei ?. a. Sunt create b?nci de sperm? congelat? a speciilor s?lbatice, оn special a celor rare ?i pe cale de dispari?ie. La centrul de medicin? din Tehas este conservat? sperma a 98 specii de mamifere. Mai exist? o metod? de p?strare a celulelor sexuale masculine a speciilor de animale pe cale de dispari?ie: congelarea testiculelor masculilor pieri?i оn scopul implant?rii lor viitoare animalelor castrate. La temperatura de – 196°CE (temperatura azotului lichid) celulele о?i p?streaz? viabilitatea zeci ?i sute de ani. S-a dovedit c? descenden?a taurilor, sperma c?rora a fost p?strat? 25 de ani, este absolut normal?. Оn celule, la aceast? temperatur? de p?strare, nu se produc nici un fel de reac?ii biochimice. Calculele experimentale ?i teoretice arat? c? timpul optim de p?strare a celulelor sexuale оn stare congelat? este de cel pu?in 200 de ani. Prin urmare, memoria genetic? despre aceste animale nu va dispare f?r? urm?, ea se va p?stra timp оndelungat, ?i urma?ii, primind-o drept mo?tenire, vor putea reвnvia ?i admira speciile disp?rute demult. Exist? dou? c?i de regenerare a speciilor de la care s-a p?strat numai sperma congelat?. Prima – fecundarea ovulului femelei de alt? specie. Este, de fapt, o hibridizare interspecific?. Deocamdat? exist? numai hibrizi naturali оn urma оncruci??rii dintre lup ?i cвine. Iar hibridul creat pe cale artificial? prin оncruci?area morunului cu cega – besterul – prezint? doar importan?? industrial?. Foarte complicate sunt cazurile de izolare fiziologic? a speciei, cвnd ea este incapabil? a se оncruci?a cu alte specii. Оn acest caz se poate aplica оns?mвn?area artificial? a femelelor. Este mult mai complicat cazul оn care sperma se dovede?te a fi ne viabil? оn filierele genitale ale femelei de alt? specie. Pentru a оnfrunta acest obstacol au fost elaborate metode de fecundare a ovulului оn eprubet?. Pentru 14 specii de mamifere au fost g?site medii potrivite оn acest scop. La 4 specii, dup? ce ovulele fecundate au fost introduse оn uterul femelei, acestea s-au dezvoltat оn pui. Cealalt? cale ?ine de ob?inerea a?a-ziselor organisme androgenetice, adic? care se dezvolt? оn exclusivitate pe contul nucleului patern al organismelor. Pentru ob?inerea lor trebuie s? fie оnl?turat sau inactivat nucleul propriu al ovulului fecundat. Astfel embrionul lipsit de garnitura matern? de cromozomi se va dezvolta pe baza garniturii paterne. Deoarece nucleul spermatozoidului con?ine o garnitur? de cromozomi haploid? (unic?), incapabil?, оn majoritatea cazurilor, s? asigure dezvoltarea normal? a embrionului, trebuie s? se ob?in? diploidizarea celulelor embrionului. Aceasta se face prin inducerea endomitozei la prima diviziune a celulei sau prin fecundarea ei dispermic? ?i contopirea ulterioar? a' nucleelor haploide a ambilor spermatozoizi. Putem оmpiedica diviziunea celulei ?i efectua trecerea respectiv? din stare haploid? оn stare diploid?, ac?ionвnd asupra ei cu temperaturi оnalte sau substan?e speciale — colhicin? ?i citohalazin?. Оn felul acesta savan?ii englezi au reu?it s? ob?in? оn 1977 embrioni de ?oareci diploizi androgeneticii, iar savan?ii americani оn acela?i an au ob?inut dezvoltarea lor pвn? la na?tere. Cu mult оnainte, оn anul 1957, savan?ii B. Astaurov ?i V. Ostracova-Var?aver au c?p?tat indivizi androgeneticii interspecifici fecunzi de vierme de m?tas?. Crioconservarea celulelor sexuale b?rb?te?ti nu numai c? permite crearea b?ncii de gene a speciilor rare ?i pe cale de dispari?ie a animalelor s?lbatice, ea mai ofer? posibilitatea de a p?stra ?i stimula sperma reproduc?torilor de elit? timp оndelungat, chiar dup? moartea lor. Оn prezent оn lume se оns?mвn?eaz? artificial aproape 100 milioane de vaci, 40 milioane de bivoli, 50 milioane de oi, 6 milioane de cai anual. Оn Uniunea RSS au fost utiliza?i 655 de tauri reproduc?tori de ras? Hol?tein-friz? de la care au fost create 6,3 milioane doze de sperm? congelat?, fapt ce permitea efectuarea cu succes a muncii de selec?ionare. Avantajele utiliz?rii spermei congelate o demonstreaz? urm?toarele date. La o оmperechere natural? un taur-reproduc?tor poate оns?mвn?a pe parcursul vie?ii sale 250—350 de vaci. La оns?mвn?are artificial? cu sperm? proasp?t? aceast? cifr? spore?te ajungвnd la 5—8 mii. Iar utilizвnd rezervele de sperm? congelat?, ob?inut? de la un reproduc?tor, se pot оns?mвn?a 40—50 mii de vaci. Conservarea numai a spermei nu este o m?sur? suficient? pentru p?strarea fondului genetic al speciilor pe cale de dispari?ie. Au оnceput lucr?rile de creare a b?ncilor de ovule ?i de embrioni. Metoda de congelare a ovulelor este mai dificil? decвt metoda de congelare a spermatozoizilor, de aceea nu e elaborat? оn оntregime. Pвn? оn prezent s-a ob?inut fecundarea ovulelor congelate ?i dezghe?ate la ?oareci, ?obolani, hвrciogi, dar dezvoltarea pвn? la na?tere a ovulului fecundat dup? dezghe?are s-a produs numai la ?oareci. Poate e de mai mare perspectiv? congelarea ovarelor. Dup? dezghe?are, ovarele sunt implantate femelei castrate ?i celulele sexuale о?i definesc aici dezvoltarea. Aceste experien?e s-au soldat cu succes asupra ?oarecilor ?i ?obolanilor. Este posibil? o asemenea situa?ie cвnd ultima femel? a unei specii оn dispari?ie s? pear? ?i de la ea s? r?mвn? doar ovarele congelate. Оn acest caz ovarele ei pot fi transplantate femelelor speciilor оnrudite. Experien?e reu?ite оn acest sens au fost efectuate asupra drosofilelor, amfibiilor, p?s?rilor. Exist? cвteva metode de ob?inere a animalelor din ovule congelate. Una din ele — partenogeneza, a c?p?tat o larg? r?spвndire оn natur? la aproape toate nevertebratele ?i la 24 specii de vertebrate — pe?ti, reptile, amfibii. Оn cazul de fa?? ovulul оncepe diviziunea f?r? a fi fecundat ?i pune оnceputul embrionului haploid, din care se dezvolt? un individ adult — copia mamei. Aceast? metod? este cunoscut? ?i sub alt? denumire — оnmul?irea virgin? a animalelor. Ginogeneza — o alt? metod?, care se deosebe?te prea pu?in de partenogenez?, se оntвlne?te ?i ea de multe ori оn natur?: la viermi, pe?ti, amfibii. Оn cazul acesta activitatea pentru dezvoltare a oului ne fecundat este realizat? de sperma altor specii оnrudite. N-are loc o fecundare veridic?, de aceea, ca ?i оn exemplul precedent, toat? descenden?a este de sexul feminin. La ob?inerea animalelor din celulele sexuale conservate trebuie s? se asigure оnmul?irea lor continu?, adic? trebuie s? se ob?in? o popula?ie de ambele sexe a acestor animale. Dac? s- au p?strat celulele sexului homogametic, to?i indivizii din descenden?? vor fi de acela?i sex (la majoritatea speciilor — numai femele). Iar dac? s-au p?strat celulele sexului heterogametic, care con?in aproximativ оn propor?ii egale sau cromozomi sexuali masculini (Y) sau feminini (X), nu e exclus ca ele s? fecundeze selectiv ovulul din eprubet? ?i s? se ob?in? embrionii de sexul dorit. Am mai men?ionat c? оn anul 1983 la Institutul unional de cercet?ri ?tiin?ifice оn domeniul оnmul?irii ?i al geneticiii animalelor agricole al Academiei agricole unionale s-a ob?inut un vi?el dintr-un ovul crescut ?i fecundat оn eprubet?. Crearea b?ncii de embrioni congela?i are, desigur, mai multe avantaje оn compara?ie cu b?ncile celulelor sexuale. Оn primul rвnd, aceast? banc? permite p?strarea genotipului ambelor sexe, adic? a masculilor ?i femelelor speciei оn dispari?ie. Оn rвndul al doilea, se simplific? mult procedura ob?inerii animalelor din embrionii congela?i, – r?mвne doar s? fie implanta?i la femelele de aceea?i specie sau de specie apropiat?, оnrudit?. Aceast? metod? permite, fapt ce prezint? o mare importan??, a se ob?ine puii оn timpul cel mai favorabil al anului. Ea are o mare importan?? practica ?i pentru p?strarea fondului genetic de. valoare al animalelor agricole cunoscute prin caracterele lor economice utile. Afar? de aceasta , dispare necesitatea de transportare оn alte raioane sau regiuni a animalelor de ras? pentru selectarea turmelor. Оn acest scop sunt utilizate micile vase Diuar, оn care viitoarea ras? poate fi expediat? оn stare congelat? ca prin po?t? оn orice col?i?or nu numai al ??rii, ci ?i al оntregii lumi. A?a se procedeaz? оn Australiea, unde aducerea embrionilor congela?i este singura metod? de importare a animalelor de ras?. Metoda de transplantare a embrionilor congela?i ai animalelor ce s-au remarcat prin calit??ile lor femelelor animalelor de rase inferioare permite realizarea mai ra?ional? ?i оntr-un ritm mai accelerat a poten?ialului genetic al raselor de mare randament. Se ?tie c? fiecare ras? de vite cornute mari se deosebe?te de cealalt? prin numeroase caractere, inclusiv prin produc?ia de lapte. De exemplu, vacile de ras? neagr? b?l?at? cu alb produc оn mediu 3400–3800 kilograme de lapte anual. Оn cele mai bune gospod?rii produc?ia de lapte a acestei rase este mult mai mare: 5200–6500 litri. Printre vacile de aceast? ras? exist? ?i recordiste. Vaca Dora (cresc?toria din Vilnus), de exemplu, d? 12605 kilograme de lapte. Volga (sovhozul «Rossia», regiunea Celeabinsc) – 17517 kilograme, iar Blanca (Cuba) – chiar 24750 kilograme. Vaca Bicer Arlinda Elen de ras? Hol?teinfriz? (SUA) оn 305 zile din a cincia lacta?ie a dat o produc?ie de lapte record – 25747 kilograme. Cum s? nu admir?m productivitatea fenomenal? a acestor recordiste! Fiecare dintre ele prezint? o fabric? de lapte. Ultima din recordistele citate produce 10 c?ld?ri de lapte zilnic. E fireasc? оntrebarea: este ra?ional oare s? folosim aceste vaci remarcabile drept donatoare de lapte? N-ar fi oare mai bine s? fie transformate оn fabrici cu produc?ie оn flux de embrioni, folosind оn acest scop totodat? sperma conservat? оn borcane a animalelor de mare randament. S? examin?m, оn sfвr?it, ?i cazul оn care din specia disp?rut? au r?mas numai celulele somatice. Sarcina de a restabili specia din ele este, de bun? sam?, cea mai grea, dar, оn principiu, realizabil?. Am mai relatat despre metoda transplant?rii nucleelor celulelor somatice оntr-un ovul al c?rui nucleu a fost оn prealabil оndep?rtat sau inactivat. Оn anul 1981 a ap?rut prima comunicare despre na?terea puilor de ?oareci, care s-au dezvoltat exclusiv din nucleul transplantat. Acest lucru a fost dovedit prin aplicarea marcajului genetic: ovulele au fost luate de la ?oarecele negru, embrionii din care au fost luate nucleele – de la ?oarecele cenu?iu ?i, оn sfвr?it, «mama adoptiv?» a fost alb?. S-au n?scut ?oricei cenu?ii, fapt ce a servit drept dovad? c? ei s-au dezvoltat din nucleul transplantat. Pentru reproducerea animalelor din celule somatice conservate sunt necesare, оns?, transplant?ri interspecifice ale nucleelor. ?i ele, оn principiu, sunt pe deplin realizabile. Astfel de experien?e au fost efectuate asupra pe?tilor oso?i ?i amfibiilor. Оn multe cazuri hibrizii nucleari-citoplazmatici ob?inu?i au fost viabili. A?a dar, visul c? оn viitorul apropiat aceast? metod? va permite nu numai reоnvierea speciilor disp?rute, ci ?i ob?inerea animalelor identice din punct de vedere genetic prin transplantarea оn diferite ovule a nucleelor aceluia?i organism devine o realitate. Acest lucru deschide selec?iei perspective ademenitoare. Pe aceast? cale se pot p?stra un timp nelimitat ?i genotipurile ce prezint? o deosebit? valoare, transplantвnd succesiv nucleele din genera?ie оn genera?ie. Se ?tie c? оnmul?ind оn mod obi?nuit descenden?a unei recordiste ultima devine mai bun? decвt celelalte vaci, dar rar de tot atinge nivelul mamei, pentru c? are numai jum?tate din cromozomii mamei ei, cealalt? jum?tate o prime?te de la tat?. S? nu uit?m de asemenea c? productivitatea ?i gr?simea laptelui, ca ?i celelalte caractere ale productivit??ii, se determin? printr-un num?r foarte mare de gene dislocate оn diferi?i cromozomi. Deaceea оmbinarea cromozomilor ?i a genelor, ob?inute de la ambii p?rin?i, rareori este tot atвt de reu?it? precum a fost la mama recordist?. Altfel ar evolua lucrurile dac? s-ar ob?ine vaci cu o garnitur? de cromozomi identic? cu cea a recordistei. Acest lucru e posibil, оns? numai dac? se vor transplanta nucleele ei. Dac? aceasta va deveni o realitate, va deveni posibil? ob?inerea de la un animal a unui num?r nelimitat de urma?i, care, оn sens genetic, n-ar mai fi urma?i, ci ni?te surori gemene ale vacii de la care, f?r? a-i aduce vre-o daun?, s-ar lua unele nuclee ale celulelor somatice pentru a fi transplantate оn ovule str?ine. Оn ultimul timp, datorit? succeselor ob?inute de ingineria genic?, a devenit posibil? crearea de b?nci sau biblioteci de gene aparte. ADN-ul este separat din organism, moleculele cu ajutorul fermen?ilor de restric?ie sunt t?iate оn fragmente, care apoi se insereaz? оn plazmide vectoriale. Acestea la rвndul lor se insereaz? оn celule bacteriale, care apoi se sorteaz? оn cloni aparte, fiecare con?inвnd cвteva gene. Anume totalitatea acestor cloni prezint? biblioteca de gene a acestui organism. Оn realitate, оns?, aceasta va fi o bibliotec? f?r? catalog ?i noi vom fi nevoi?i s? separ?m din milioanele de bacterii doar pe acelea ce con?in gena care ne intereseaz?. Pentru a solu?iona aceast? problem? («c?utarea acului оn stogul de fвn») se folosesc zonduri speciale, utilizarea c?rora se bazeaz? pe principiul complimetarit??ii acizilor nucleici. Un astfel de zond e alc?tuit dintr-o molecul? de ARNi radioactiv, specific? pentru gena, care trebuie selectat?. Avвnd molecule de acest fel se poate efectua scriningul biblitecii de gene, ceea ce ne permite selectarea acelei bacterii, care con?ine ADN-ul complimentar zondului dat. Pentru organismele superioare, оns?, trebuie selectate cвteva milioane de astfel de cloni, c?ci numai a?a se poate asigura p?strarea memoriei genetice a speciei оn dispari?ie. Pe viitor informa?ia genetic? a speciei va putea fi оnscris?, probabil, оn form? de tabel. Lucr?rile de descifrare a succesiunilor ADN-ului, de separare a genelor individuale, efectuate pe parcursul ultimilor ani, indic? posibilitatea determin?rii structurii primare a moleculelor ADN de orice lungime. Mai mult chiar, natura chimic? a ADN-ului permite sintetizarea lui оn condi?ii de laborator. Trebuie s? se ?tie doar оn ce ordine sunt dispuse nucleotidele pe fiecare sector al ADN-ului. Оn acest scop au fost deacum create cвteva tipuri de a?a-numitele «ma?ini genice». O asemenea ma?in? sintetizeaz? оn mod automat fragmente de ADN cu o lungime de 40 de nucleotide: viteza - 1 nucleotid оn 5-6 minute. Ma?ina este compus? dintr-un microprocesor, rezervoare cu nucleotide, reagen?i ?i solu?ii necesare оn anumite etape de lucru, pomp? ?i corpul pompei оn care se produce sinteza ADN-ului. Corpul pompei este plin de bile foarte mici de cremene, care servesc ca baz? ?i pe care se «asambleaz?» molecula ADN. Succesivitatea necesar? a nucleotidelor se оntroduce оn memoria ma?inii cu ajutorul unui pupitru cu clape. Microprocesorul umple corpul de pomp? succesiv cu nucleotide, care la un cap?t sunt blocate, pentru a se asigura adi?ionarea nucleotidului nou introdus numai la capitul lan?ului оn cre?tere Astfel, utilizвndu-se «ma?inile genice», se va putea reproduce fondul genetic al oric?rei specii pe baza informa?iei ob?inute despre ea оn form? de tabel. Оns?, pвn? la aplicarea acestor metode de descifrare complet? a genomului ?i clasificarea lui pentru urma?i, multe specii nu vor mai exista pe P?mвnt. De aceea este de o mare importan?? asigurarea fix?rii materialului genetic al ultimelor exemplare ale speciilor de animale оn dispari?ie sub form? de ?esuturi ?i celule pentru ca ele s? poat? fi reоnviate оn viitor. Cu aproape 200 de ani оn urm? оn apele litorale ale insulelor Comandore fauna mondial? a pierdut o specie unic? de mamifer marin – vaca de mare. Оn prezent ne d?m seama cu regret ce scump fond genetic a disp?rut odat? cu nimicirea acestor vaci: a fost singura specie din micul grup al mamiferelor marine erbivore criofile. Dac? оn prezent ar exista vaca de mare, problema proteinei animaliere ar fi solu?ionat? destul de simplu, prin cre?terea acestor animale pe «p??unile» gigantice subacvatice naturale ale litoralului m?rilor Orientului Оndep?rtat. XVI. INGINERIA GENIC? ?I SISTEMATICA 15. Genele ?i sistematica Din cele mai vechi timpuri omul оncerca s? clasifice, s? pun? оntr-o anumit? ordine, оntr-un sistem оntreaga varietate de organisme ce populeaz? planeta noastr?. Aceste оncerc?ri se f?ceau la timpuri diferite, оn mod diferit. Sistematica este ?tiin?a despre varietatea organismelor ?i 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 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|