Tajnama živog (perspektive genetike) |
|
Dešifriran je genetski kod - način bilježenja nasljednih genetskih informacija koje je priroda odabrala. Znamo da se osoba koristi različitim načinima bilježenja podataka. Mehanički - u knjigama se pojedinačna slova, riječi, fraze tiskaju na strojevima, dobivamo u obliku otisaka. Magnetska metoda bilježenja podataka koristi se u elektrotehnici. Postoji optički - u raznim video uređajima. No, priroda je odabrala sasvim drugi način - genetski kod. Sada je poznato da se molekula deoksiribonukleinske kiseline (DNA) sastoji od zasebnih, relativno jednostavnih kemijskih struktura. Postoje samo četiri sorte. Zamislite abecedu od četiri slova koja se može koristiti za pisanje svih raznolikih riječi i pojmova. Tako je i ovdje: izmjena četiriju elementarnih struktura u molekuli deoksiribonukleinske kiseline zapis je nasljednih, genetskih informacija. Znanstvenici su proučavali magnetizam genetskih procesa. Sada znamo da se sva preuređenja koja se događaju u DNA (a upravo ta preuređenja dovode do promjene nasljednih svojstava organizama) provode uz pomoć bioloških katalizatora - enzima. Pod mikroskopom se čini da su najjednostavnija preslagivanja čisto mehanička: uzeli su, na primjer, štapić, koji izgleda poput molekule DNA nalik niti, i slomili ga, a onda su ga nekako opet popravili. Zapravo je sve složenije ... Postoje posebni enzimi koji čine taj prekid u molekuli DNA i drugi enzimi koji šivaju nit. To se događa i s drugim genetskim preslagivanjima. Otkriven je ogroman broj enzima koji sudjeluju u sintezi nukleinskih kiselina, u raznim preslagivanjima njihovih molekula. Sada se mnogo zna o mehanizmima kemijskih reakcija koje se javljaju u stanici i u cijelom organizmu. Proučeni su procesi nastajanja i korištenja energije. Bioenergija stanica je vrlo složena. U tehnologiji se bavimo pretvorbom toplinske energije. Toplinska energija se ne može koristiti u stanici. Uglavnom se koristi kemijska energija koja se pretvara u mehaničku, na primjer, tijekom kontrakcije mišića, potrošene na kretanje hranjivih tvari i slično. Veliki napredak postignut je u proučavanju proteina, nukleinskih kiselina i različitih unutarstaničnih struktura. Znanje se akumulira promjenjivom brzinom. Sve su to otkrića u posljednjih 50, a ako govorimo o najvažnijim - onda 25 godina. Stvorili su modernu biologiju, pomogli nam da se približimo znanju o najtajnijim tajnama živog.
Što je nama očito? Razvoj genetike omogućio je stvaranje novih pasmina domaćih životinja, razvoj novih sorti biljaka. Zelena revolucija koja se dogodila izravni je rezultat genetskih istraživanja.Poznavanje strukture prirodnih biološki aktivnih spojeva pomoglo je kemiji da sintetizira mnoge lijekove, bez kojih je nemoguće zamisliti suvremenu medicinu. Danas je kod nas i u drugim zemljama svijeta opsežna industrija koja koristi mikrobiološke metode za sintezu organskih spojeva. Na taj se način, na primjer, dobiva mikrobni protein. Kvasac se uzgaja na naftnim ugljikovodicima, a alkohol će se u skoroj budućnosti vjerojatno uzgajati na nekim plinovima poput metana ili vodika. A iz kvasca se dobiva potpuni protein koji se koristi kao hrana za farme. Sve je to svima vidljivo. Ali što se podrazumijeva pod "nevidljivim"? To su ideje koje temeljna znanost rađa. U laboratoriju u kojem se te ideje javljaju, one se možda neće izravno pretočiti u praksu. Ali kroz sustav visokog obrazovanja i na druge načine, ideje postaju vlasništvo mnogih, a posebno stručnjaka koji rade u poljoprivredi, medicini i industriji. I tamo zlatni fond znanja donosi plod. Taj je postupak ponekad teško čak i pratiti, a kamoli kvantificirati, nalikuje potoku koji ide pod zemlju, tamo upija druge vode, a zatim negdje u daljini izlazi u obliku potoka mnogo moćnijeg od te kapljice. to mu je dalo život. Ideja o prevenciji zaraznih bolesti cijepljenjem pojavila se isprva kao jednostavna laboratorijska tehnika u proučavanju fiziologije mikroorganizama. Trebalo je vremena i napora mnogih praktičara da stvore razna cjepiva, čitav sustav vladinih mjera za sprečavanje zaraznih bolesti - cijepljenja, recimo, protiv malih boginja, protiv tuberkuloza, protiv poliomijelitisa. I više se nitko ne sjeća da je sve počelo u laboratoriju, s epruvetom. Još jedan primjer. Ogromna industrija antibiotika i njihova uporaba u liječenju mnogih bolesti proizašli su iz skromnog promatranja engleskog mikrobiologa Fleminga koji je slučajno primijetio da tekućina u kojoj je uzgajao plijesni sprečava rast mikroba. Dopustite mi da vam skrenem pažnju na nekoliko zadataka koje je moderni život postavio našoj znanosti. Prije svega, govorimo o uporabi bioloških metoda za očuvanje okoliša. Uzmi pesticide. Mnogi od njih štetni su za živi svijet. Ali u principu možete stvoriti i druge pesticide. Oni bi uništili štetočine, ali ne bi imali štetan učinak na ptice i korisne insekte, jednostavno zato što bi ti kemijski spojevi imali vrlo kratak životni vijek i djelovali bi na ograničeni broj organizama. Ili nešto drugo. Proizvodnja nafte značajno se širi ne samo na kopnu, već i u moru. S tim u vezi, opasnost od onečišćenja naftom i njezinim proizvodima iz Svjetskog oceana velika je. Za čišćenje možete vrlo učinkovito koristiti mikroorganizme koji se hrane uljem i istodobno ga uništavati. Biolozi moraju utvrditi stupanj opasnosti za okoliš i ljude određenih industrijskih industrija, čiji otpad ulazi u atmosferu, vodu i tlo. Obraćati pažnju na štetne učinke, utvrđivati njihovu veličinu - znači poduzeti prvi korak ka njihovom uklanjanju. Dapače, vrlo često su štetne posljedice gospodarenja prirodom prvenstveno povezane s našim neznanjem. To je, inače, bio slučaj s pesticidima - tada ljudi jednostavno nisu zamišljali opseg tih negativnih pojava do kojih bi mogla dovesti njihova široka uporaba. Čovječanstvo ima pravo očekivati od biologije rješenje tako važnih problema kao što je borba protiv raka i nasljednih bolesti. Za sada ovdje postoje samo određene mogućnosti, proračuni i nade. No, sudeći po tome kako se danas znanost brzo razvija, nije daleko vrijeme kada se mogu predložiti neke učinkovite metode za borbu protiv ovih bolesti.
Sad smo zauzeti problemima genetskog inženjeringa. Ovo je novi smjer u molekularnoj biologiji, postoji manje od pet godina - vrlo kratko vrijeme za znanost. Ali ovaj je smjer izuzetno zanimljiv i obećavajući. Cilj genetskog inženjeringa je umjetno, u laboratoriju, stvoriti nove genetske strukture. Dešifrirajući genetski kod, proučivši mehanizme različitih genetskih transformacija, naučivši izolirati enzime koji provode genetske preslagivanja DNK, znanstvenici su si mogli postaviti takav zadatak. Koliko god se ti pokusi činili skromnima, činjenica ostaje nepobitna: čovjek je po prvi puta uspio spojiti u epruveti u jednu cjelinu genetske strukture koje zasebno postoje u prirodi. Njihovo spajanje nije rezultat slučajnog sudara molekula, već rezultat svjesnog izbora i promišljenog plana. Napokon, nove se stvari u znanosti i tehnologiji često pojavljuju u vrlo skromnom obliku i nisu uvijek ni ispravno procijenjene od samog početka. Primjerice, genetičke zakone, koje je ustanovio G. Mendel, suvremenici nisu primijetili i morali su ih ponovno otkriti 40 godina kasnije. Kakve se perspektive otvara genetski inženjering, što nam obećava? Puno stvari. Prije svega, u medicini, u borbi protiv nasljednih bolesti. Tipično su povezani s oštećenjima jednog od tisuća gena koji se nalaze u ljudskom tijelu. Genetski inženjering u osnovi omogućuje stvaranje bilo kojeg gena u laboratoriju. A primivši gen, možemo dobiti produkt rada ovog gena i pomoću njega nadoknaditi nasljedni nedostatak uz pomoć genske terapije - stvarajući, tako reći, genetsku protezu. Tehnike genetskog inženjeringa također se mogu koristiti za proizvodnju hormona. Najvjerojatnije će se inzulin uskoro proizvoditi na ovaj način. Umjesto da ga dobiju u klaonici od svinja ili goveda, on će se dobiti u bakterijskoj kulturi. Nametanjem stranih gena mikroorganizmima, možemo ih prisiliti na proizvodnju potrebnog hormona u gotovo neograničenim količinama. Naravno, ovo nisu jedine primjene genetskog inženjeringa. Čini se da je genska terapija izvan područja fantazije. Za liječenje bolesti još nije dobiven gotovo niti jedan gen. No, iskustvo posljednjih desetljeća pokazalo je koliko se brzo razvijaju istraživanja ako se temelje na ispravnoj teoriji i provode pouzdanim metodama. Stoga ću reći: ova maštarija nije neutemeljena. Ovo čak nije ni maštarija, već stvarna mjerenja, zadaci s kojima se suočavamo i koji će biti riješeni u prilično bliskoj budućnosti. Mogu li se spriječiti negativne posljedice napretka? Mogu se spriječiti. Zapravo, s čime su povezani? U pravilu, nepotpunošću našeg znanja, s tim da ne možemo uvijek u potpunosti procijeniti i predvidjeti moguće rezultate. Ako se sve posljedice ne mogu predvidjeti unaprijed, potrebno ih je procijeniti na maksimalnoj ljestvici i unaprijed poduzeti sve mjere opreza.
U tome postoji neka vrsta dijalektike: napredak znanosti pomoći će u uklanjanju štetnih posljedica znanstvenog i tehnološkog napretka. Sada znanstvenici rade na problemu biološke fiksacije dušika. U čemu je poanta? Upotreba dušičnih gnojiva nesumnjiv je napredak. Koriste polja i povećavaju prinose. Ali mineralni dušik ima i svoje negativne posljedice - dušični spojevi se ispiru u vodena tijela, što uzrokuje razvoj tamo neželjene flore, što pogoršava sastav vode. Možete li bez gnojiva? Naravno, uopće ne s intenzivnim uzgojem, ali možete smanjiti njihovu upotrebu. Poznato je da mahunarke (na primjer soja) asimiliraju dušik iz zraka. Na njihovim korijenima nalaze se male kuglice - kolonije bakterija koje žive u simbiozi s biljkama. Imaju sposobnost vezanja atmosferskog dušika i pretvaranja u oblik koji soja može lako apsorbirati. Ako se pronađu mikroorganizmi koji mogu živjeti na korijenu žitarica i vezati atmosferski dušik, bit će moguće primijeniti manje gnojiva na tlo. Kakve ogromne uštede ovo obećava, kako će pomoći u očuvanju prirode! U kojim smjerovima idu pretrage? A na tradicionalnim - selekcijom. I kroz genetski inženjering. Zamislite: gene prenosimo u atmosferski dušik iz kvržica bakterija u druge bakterije koje bi mogle živjeti u simbiozi s pšenicom ili čak u lišću žitarica ... Mnogo se toga može riješiti ne malim poboljšanjima postojećih metoda, bilo tehničkih ili poljoprivrednih, već temeljnim promjenama, zahvaljujući temeljno novim otkrićima. Ovo je budućnost. Čovječanstvo nije iscrpilo načine za sprečavanje negativnih posljedica povezanih s razvojem društva. A. Baev |
Uspjesi moderne biologije uglavnom su povezani s njezinom granom, koja se naziva molekularna biologija. Osobito zapanjujući rezultati postignuti su u proučavanju nasljednosti - svojstava organizama, koja su dugo ostala tajnovita. Znanstvenici su uspjeli otkriti prirodu gena. Stoljećima se činilo da je to nešto mistično, gotovo nepostojeće. A ispostavilo se da je to vrlo stvarna kemijska struktura - određeni komadić deoksiribonukleinske kiseline (DNA), koja je nositelj genetskih informacija.
Težnja za poznavanjem svijeta oko sebe vječna je i čudesna sposobnost osobe. Znanost dobiva znanje - to je njegova svrha. Ali ljudi imaju pravo očekivati praktičnu korist od temeljnih istraživanja, od poznavanja zakona prirode. Vjerojatno možemo govoriti o dva oblika praktične upotrebe znanja - vidljivom i nevidljivom.
Još jedno pitanje.Svi kemijski procesi u tijelu su enzimski. Oni idu uz pomoć takozvanih bioloških katalizatora - enzimskih proteina. U kemijskoj industriji koriste se i katalizatori - ubrzivači reakcija, ali oni nisu organske, barem ne proteinske tvari. Ne treba posebno reći da se biokemijski procesi odvijaju u blažim uvjetima, oni su mnogo učinkovitiji. Vjerojatno će u bliskoj budućnosti osoba početi šire upotrebljavati one kemijske reakcije koje se događaju u tijelu, i to u industrijske svrhe. Budućnost tehnologije nesumnjivo je povezana s biologijom.
U tijeku su radovi na uklanjanju niza štetnih učinaka. U industrijskim poduzećima je izgradnja postrojenja za pročišćavanje široko razvijena, kontrola otpadnih voda i emisija u atmosferu postala je stroža i stvaraju se zatvoreni proizvodni ciklusi.Kemičari rade na "bezopasnim" pesticidima, stvaraju se sintetički materijali koji će "disati" i još mnogo toga.
| Dmitrij Iosifovič Ivanovski | Biološki akceleratori |
|---|
Novi recepti
