Znaczenie genetyki w życiu człowieka.
Genetyka (gr. genetes = rodzic, zrodzony) jest to nauka o zmienności i dziedziczności u istot żywych. Termin ten wprowadził W.Bateson w 1905r., kiedy potwierdzono zapomniane prace Mendla. Gwałtowny rozwój genetyki nastąpił w ostatnich 45 latach, dzięki odkryciom z dziedziny biologii molekularnej. Genetyka obejmuje szereg działów badających następujące problemy: klasyczna (ogólne mechanizmy dziedziczenia), molekularna (fizykochemiczne podstawy działania materiału genetycznego), biochemiczna (chemiczne podłoże czynników dziedziczności i sposobów ich działania), fenogenetyka (mechanizmy działania genów w wytworzeniu cechy, genetyka rozwoju), cytogenetyka (budowa i funkcja chromosomów), lekarska (podłoże chorób dziedzicznych), ilościowa (mechanizmy zmienności w populacjach).
W naszych czasach stosujemy inżynierię genetyczną do trzech podstawowych gałęzi przemysłowych: medycyny, farmaceutyki i działalności spożywczej, a także hodowli roślin i zwierząt.
Choroba (np. grypa, ospa, dziedziczne) jest najbardziej znienawidzonym przez człowieka stanem. Do zwalczania chorób dziedzicznych pomocna jest genetyka, która działa na zasadzie zastępowania genu zmutowanego przez normalny w genomie człowieka. Poza tym genetyka będzie wykorzystywana w produkcji pożywek, które stanowią pokarm określonego mikroorganizmu. Ma to na celu rozmnożenie komórek, a także wyodrębnienie ich. Po tych dwóch procesach będą one przydatne do produkcji antybiotyków.
Bardzo ciekawym odkryciem jest metoda klonowania genów, które mogą być wykorzystywane przy produkcji insuliny – hormonu niezbędnego do leczenia cukrzycy.
Powyższa nauka odnosi sukcesy w hodowli zwierząt i roślin.
Hodowla zwierząt jest nauką, której zadaniem jest stałe ulepszanie zwierząt przez człoweika oraz tworzenie nowych, lepszych form lub osobników z określoną, wybraną cechą. Współczesna hodowla dla osiągnięcia postepu musi korzystać ze zdobyczy takich nauk jak genetyka, cytologia, fizjologia zwierząt, biochemia, zoopatologia, chemia, matematyka i inne.
Cała działalność ludzka musi zmierzać w kierunku stworzenia zwierzętom jak najkorzystniejszych warunków bytowania, co z kolei zapewnia ich dobrą produktywność. Działalność ludzka polega więc na zmodyfikowaniu i ukształtowaniu w odpowiedni sposób środowiska. Od najdawniejszych czasów człowiek starał się hodować potomstwo pochodzące od najlepszych zwierząt. Wybór najlepiej odpowiadających człowiekowi osobników do dlaszego rozmnażania nazywa się selekcją sztuczną lub doborem. Selekcja prowadzi więc do zmiany struktury genetycznej populacji w kierunku wybranym przez hodowcę, poprzez eliminacje z rozpłodu zwierząt o niepożądanych cechach, hodowca usuwa ze stada niepożądane geny. Zmieny w strukturze genetycznej stada będą zgodne z kierunkiem prowadzonej selekcji. Skuteczność selekcji wyraża się wzrostem częstości pożądanych genotypów, a spadkiem genotypów niekorzystnych w potomnej populacji. Zmienność jest podstawowym warunkiem prowadzenia selekcji, ponieważ w stadzie musi następować odnowa, która polega na wprowadzeniu lepszych zwierząt i eliminacji wybrakowanych.
Zwiększenie wydajnośći hodowli zwierząt pozwala na oszczędnosci pracy ludzkiej i stosowanych materiałów.
Hodowla roślin polega na ulepszaniu roślin uprawnych i tworzeniu nowych odmian, gdzie wykorzystuje się wiele nauk, a przede wszystkim genetykę. Zaniechanie pracy nad ulepszaniem istniejących odmian (hodowli zachowawczej), prowadzi do szybkiego pogorszenia się materiału siewnego i spadku plonów. Natomiast tworzenioe nowych odmian (hodowla twórcza), należy uznać za najszybszy i najbardziej istotny czynnik zwiększania plonów u roślin.
Pielęgnowanie roślin uprawnych plega na zabiegach, które eliminują niekorzystne warunki lub je ograniczają. Pozbawione pielęgnacji rosliny nie dają wysokich plonów, mogą także całkowicie wyginąć. Oddziaływanie środowiska może w bardzo poważnym stopniu przesunąć wartość cechy w kierunku dodatnim lub ujemnym.
Przykłady hodowli twórczej:
- w USA na doświadczalnych poletkach testuje się transgeniczną odmianę tytoniu, odporną na środki chwastobójcze – herbicydy
- uzyskana w pracowniach transgeniczna bawełna produkuje włókna zawierające niewielką domieszkę poliestru, zwiększającą termoizolacyjność tego materiału
- hoduje się transgeniczne ziemniaki, produkujące albuminę typu HSH – białko odpowiedzialne za prawidłowe ciśnienie osmotyczne krwi ludzi
- transgeniczne pomidory mają przedłużoną trwałość przechowywania ( w USA sprzedawane są od 1994 roku).
Odkrycia biologii molekularnej w bardzo istotny sposób rozszerzyły w ostatnich latach możliwości wykorzystania żywych organizmów do praktycznych celów człowieka. Nowe techniki pozwalają decydować o cechach poprzez manipulacje wykonywane na nośniku inforamcji genetycznej; te rozwijające się gwałtownie technologie molekularne zostały nazwane biotechnologią. Perspektywiczną techniką stosowaną w biotechnologii jest inżynieria genetyczna.
Metody sztucznej rekombinacji DNA nie tylko umożliwiły powstanie nowych, niezwykle użytecznych narzędzi do badania podstawowych mechanizmów funkcjonowania żywych komórek, lecz także zaczęły odgrywać większą rolę w naszym życiu.
Jednym z pierwszych białek, które dzięki zastosowaniu metod inżynierii genetycznej mogło być wytwarzane jako produkt handlowy była ludzka insulina produkowana w E.coli. Przed uzyskaniem szczepów bakterii produkujących ten ludzki hormon, insulinę otrzymywano wyłącznie z trzustek zwierząt, przez co wilu cukrzyków nabyło alergii w stosunku do insuliny pochodzenia zwierzęcego, której sekwencja aminokwasowa różni się nieco od sekwencji aminokwasowej insuliny ludzkiej.
Wytwarzany za pomocą tych samych metod ludzki hormon wzrostu jest niezbędny w leczeniu wad wzrostowych występujących u niektórych dzieci. Hormon ten uzyskiwano wcześniej wyłącznie ze zwłok, otrzymywano niewielkie jego ilości, a na dodatek niektóre preparaty wykazywały zanieczyszczenie wirusami. Stosowanie w medycynie, produkowanego metodami inżynierii genetycznej czynnika VIII (białkowy czynnik krzepnięcia krwi, którego nie mają chorzy na hemofilię A) eliminuje ryzyko zakażenia wirusem HIV-1, powodującym AIDS. Ryzyko takie istnieje, gdy stosuje się preparaty czynnika VIII, uzyskiwane z krwi. Lista produktów wytwarzanych za pomocą sztucznej rekombinacji DNA stale się wydłuża. Organizmy wyższe, które włączyły do genomów swoich komórek obcy DNA, noszą nazwę organizmów transgenicznych. Terminu tego używa się tylko w odniesieniu do roślin i zwierząt.
Osiągnięciami biotechnologii w medycynie jest również produkowany przez bakterie czynnik przeciwwirusowy Interferon, czy też wytwarzany w drożdżach antygen powierzchniowy wirusa żółtaczki (Engerix), stanowiący szczepionkę przeciw tej chorobie. W przypadku fenyloketonurii prostą i skuteczną terapią upatruje się w powiązaniu ze stałym nosnikiem enzymu przekształcającego gromadzącą się we krwi chorego fenyloalaninę.
Prowadzone są prace mające na celu wykorzystanie technologii biologicznych do skonstruowania roślin umiejących wiązać azot z powietrza, co byłoby przełomem w rolnictwie. Również stosuje się biotechnologię do celów tak prozaicznych, jak produkcja proszków do prania, czy usuwanie zanieczyszczeń wprowadzanych przez człowieka do otoczenia.
Ostatnią tachniką szeroko obecnie stosowaną jest klonowanie. Klonem nazywamy potomstwo jednego osobnika mnożącego się bezpłciowo, a zatem genetycznie identycznego w stosunku do siebie, jak i do organizmu macierzystego. Zasadniczym celem klonowania jest zwiększenie liczby zwierząt produkujących białka ludzkie.
W lutym 1997r., brytyjscy naukowcy z Edynburga ogłosili, że udało im się sklonować owcę. Wykorzystali do tego celu komórki dorosłego zwierzęcia. Z około 200 embrionów rozwinął się tylko jeden, a koszt całego przedsięwzięcia przekroczył milion dolarów. Potencjalne skutki tego przedsięwzięcia mogą być oszałamiająco pociągające i groźne. W niedługim czasie po tym wydarzeniu, Amerykanie poinformowali świat o udanym klonowaniu małpy (rezusa) w centrum badawczym w Oregonie.
W styczniu 1998 roku kilkanaście państw podpisało konwencję zabraniającą klonowania człowieka.
KONIEC
Genetyka jest bardzo ważnym elementem nauki. Dzięki niej być może znajdziemy skuteczny lek na wszelkie trapiące nas dolegliwości. Będziemy w stanie doprowadzić gospodarkę użytkową do maksimum produktywności przy jak najmniejszych stratach. Tylko w ten sposób ludzie staną się w pełni świadomi swojego życia i ułatwią sobie koegzystencję wśród innych i z innymi.