Przedstaw na czterech przykładach możliwości i perspektywy genetyki

Genetyka to nauka o dziedziczności i zmienności organizmów, opierająca się na informacjach zawartych w podstawowych jednostkach dziedziczności, czyli genach . Genem nazywany jest odcinek DNA nadający komórce zdolność do tworzenia jakiegoś RNA (jak np. mRNA, tRNA, rRNA i in.), a pośrednio kodujący zwykle także jakieś białko.
Genetyka, jako całość, jest dzielona na kategorie, i tak możemy mówić o genetyce molekularnej, klasycznej, populacyjnej, ekologicznej oraz genomie. Każdy z tych działów zajmuje się problematyką genów w innym stopniu szczegółowości. Genetyka, na obecnym etapie jej rozwoju, pozwala nam poznać nie tylko tajemnice świata roślin i zwierząt, ale przede wszystkim wiele spośród sekretów związanych z życiem i zdrowiem człowieka. To ten dział medycyny i biologii dał milowy krok, i od przypuszczeń doprowadził nas do możności świadomej ingerencji w życie i zdrowie żywych organizmów. Odkrycia biologii molekularnej z pierwszej połowy XX w. doprowadziły do bardzo szczegółowego poznania struktury DNA. To poznanie sprawiło, że stało się możliwym wiele- także klonowanie, czyli uzyskanie pojedynczych genów w czystej formie. By uzyskać możliwość zaingerowania w naturalną budowę DNA używa się specjalnych enzymów. Te „rozrywają” struktury DNA w konkretnym miejscu, w które mają zostać wprowadzone „inne” kawałki, a na koniec na nowo sklejają „unowocześniony” łańcuch. Można tą metodą i zmienić strukturę DNA, dla uzyskania nowego typu łańcuch, i wyciąć z łańcuch pojedyncze tylko elementy, które zostaną wykorzystane w całkiem innych łańcuchach niż właśnie rozklejany. Manipulacje tych cech mają oczywiście ukierunkowany charakter. Dzięki rozwojowi wiedzy w tym zakresie staje się oczywiste, że genetyka co prawda powoli, ale systematycznie wkracza w coraz to nowe dziedziny życia człowieka.
Głównie wykorzystuje się ją w medycynie, i to zarówno w diagnostyce, jak i profilaktyce, a nawet w terapii. Przemysł farmaceutyczny tworzy szereg leków dzięki temu rekombinowaniu DNA. Także biotechnologia próbuje ingerować w „czystą” naturę. Zatem perspektywy zastosowań są niezmiernie szerokie, a wydaje się że ograniczyć je mogą tylko względy humanitarne, czy etyczne. Nie do pominięcia są również możliwości zastosowania genetyki w rolnictwie. Uprawa roślin i zwierząt w obecnie zanieczyszczonym i zmienionym środowisku wymaga coraz większej ich odporności, na coraz to nowe czynniki szkodliwe. Genetyka jest w stanie wytworzyć takie organizmy, które dostosują się do zmniejszonych zasobów niezbędnych im do życia składników.

Modyfikowanie roślin i zwierząt
Produktami modyfikacji genetycznych są zmodyfikowane genetycznie organizmy, nazywane transgenicznymi. Organizmy GMO (Genetically Modified Organizm), to twory, w których dokonuje się zmian w genach dla uzyskania nowych ich cech. Pod względem modyfikacji, dzielimy takie organizmy na te w których:
• Zmieniona zostaje aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie- wykorzystuje się to głównie do modyfikacji roślin;
• Wprowadza się dodatkowe kopie własnych genów- stosowane w modyfikacji zwierząt, przyspiesza ich wzrost, ale również w hodowli roślin;
• Wprowadzony zostaje gen pochodzący od innego gatunku- ten typ modyfikacji budzi najwięcej emocji, bo wydaje się to sprzeczne z naturą- jest wykorzystywany w modyfikowaniu i roślin i zwierząt, choć w tym drugim przypadku dużo bardziej ostrożnie.
Dzięki technikom inżynierii genetycznej uzyskano wiele mysich modeli dla chorób ludzkich. Są to m.in. myszy pozbawione pewnych genów lub takie, którym wprowadzono określone geny, na przykład zwiększające podatność na nowotwory. Myszy takie służą do badania, i dla celów medycyny ludzi, i dla poszukiwania leków.
Modyfikowanie takie ma też jeszcze inny cel, bo prowadzone są badania nad poprawianiem, metodami inżynierii genetycznej, roślin i zwierząt. Ich celem jest zapewnienie komfortu, wygody i zdrowia ludzi spożywających takie produkty. Przykładem może być: przedłużenie trwałości pomidora, czy "stworzenie" krowy z wysoko proteinowym mlekiem. Projekty te jednak mają jeszcze wiele wad, bo np.: pomidory miały zmieniony smak, a krowy chorowały na artretyzm i szybko dochodziło do ich śmierci.

Klonowanie
Klonowanie jest procesem, dzięki któremu możemy uzyskać organizm, pod względem genetycznym, identyczny z organizmem macierzystym. Ta „kopia” pierwowzoru może być zarówno fragmentem DNA, komórką jak i całym organizmem. Klonowanie jest, mówiąc krótko, procesem aseksualnego rozmnażania, które przebiega w sposób naturalny u mikroorganizmów i niektórych roślin. Teoretycznie z każdej komórki roślinnej można utworzyć kopię rośliny, z której pobrano komórkę. W praktyce jest to dość trudne. Klonowanie jest także stosowane w odniesieniu do zwierząt mających znaczenie komercyjne lub służących jako źródło wiedzy o procesach, które przebiegają w żyjących organizmach. Zdobyte w ten sposób doświadczenia mogą w przyszłości posłużyć do prac nad klonowaniem ludzi. Dlatego największe zainteresowanie wzbudza klonowanie ssaków. Najważniejszym jednak celem klonowania zwierząt jest otrzymanie osobników genetycznie identycznych z „dawcą” jądra. Stosuje się je zwłaszcza w hodowli zwierząt transgenicznych, będących często źródłem organów, tkanek lub linii komórkowych o wymaganej jakości genetycznej, czy produktów białkowych używanych w medycynie.

Choroby
Genetyka stworzyła olbrzymie szanse dla organizmów dotkniętych czy zagrożonych anomaliami genetycznymi Techniki inżynierii genetycznej i analiza ludzkich genów umożliwiły określenie, w jakich genach występują mutacje powodujące niektóre choroby człowieka. Analiza takich genów pozwala zrozumieć, co się dzieje w danej chorobie, a to z kolei ułatwia opracowywanie leków.
Dla leczenia czy profilaktyki tych chorób stosuje się tzw. terapie genowe. Obecnie istnieją trzy główne sposoby leczenia, poprzez:
• podstawienie alleli uszkodzonych prawidłowymi,
• korekcję (czyli naprawę) uszkodzonych genów
• i wreszcie przez wprowadzenie genu normalnego do zmutowanej komórki.
Ludzie cierpią na kilka tysięcy zaburzeń – chorób genetycznych - które powstają na skutek zmian w genach. Dla pewnych chorób jak np. hemofilia, czy rozedma, albo zaburzenia polegające na braku hormonu wzrostu jedyną kuracją jest podawanie białka identycznego z obecnym w ludzkim organizmie. Pozyskanie ich wcześniej stanowiło duży problem niektóre spośród białek uzyskiwano z krwi pochodzącej od ochotników, inne uzyskiwano poprzez izolowanie ich z ludzkich mózgów. Insulinę, stosowaną dla leczenia cukrzycy, izolowano ze zwierząt, lecz ona różniła się nieznacznie od białka ludzkiego. Te potencjalne zagrożenia zostały wykluczone dzięki genetyce, bo są uzyskiwane obecnie dzięki klonowaniu genów kodujących pożądane białka. Są obecnie na świecie bakterie, które produkują i insulinę, i hormon wzrostu, i czynnik krzepliwości krwi.
Prócz białek leczących stworzono też i białka- szczepionki. Służą one do zapobiegania chorobom wirusowym, jak np. wirusowe zapalenie wątroby typu B. Te można uzyskać ze sklonowanego w drożdżach genu wirusa.



Ratunek dla wymierających gatunków
Inżynieria genetyczna już pozwala nam ratować wymierające gatunki. Dotyczy to tak gatunków roślin, jak i zwierząt. Włoscy i polscy naukowcy we współpracy z badaczami z Roslin Institute w Edynburgu sklonowali wymierający gatunek muflona europejskiego (Ovis orientalis musimon). Wykorzystali oni technikę wynalezioną przy klonowaniu słynnej owieczki Dolly.
W przyszłości właśnie genetyka pozwoli na większą skalę i po mniejszych kosztach odtwarzać i reprodukować to, co zostało zniszczone poprzez rozbójniczą działalność ludzi w naturze. Takie rozmnażanie lub odradzanie zwierząt metodą klonowania lub innymi sposobami inżynierii genetycznej wiąże się z dużym ryzykiem jest jednak także alternatywną metodą. Za kilka lat być może będziemy podziwiać olbrzymiego mamuta włochatego lub tury przechadzające się majestatycznie po polskich parkach narodowych.

Perspektywy genetyki
Zatem korzyści jakie już przyniosła, i jeszcze może przynieść, szczególnie inżynieria genetyczna są niezliczone. Świat przewiduje, że w ciągu najbliższych dziesięcioleci, dzięki genetyce, stanie się możliwe uzyskanie np.:
• roślin, które same będą „likwidowały” swe obecne szkodniki;
• roślin, które będzie można uprawiać w najbardziej obecnie niekorzystnym środowisku glebowym;
• roślin wytwarzających grudki tworzyw sztucznych; warzyw i owoców jeszcze dłużej zachowujących świeżość;
• roślin wykorzystujących dla samonawożenia azot z powietrza;
• bakterii żywiących się odpadami z przeróbki ropy naftowej;
• zwierząt produkujących w swym mleku ludzkie hormony wzrostu, antybiotyki i czynniki krzepliwości.
Jeszcze w XXI wieku prawdopodobnie możliwe będzie leczenie przyczyn chorób genetycznych, a nie tylko samych chorób. To leczenie prawdopodobnie będzie polegało na podawaniu „zdrowych” genów, które umożliwią choremu organizmowi produkcję brakujących białek. Takie metody terapeutyczne są obecnie w różnych stadiach badań klinicznych. Genetycy prowadzą już także kliniczne badania w leczeniu raka np. przez wprowadzenie nieczynnych genów w komórki nowotworu. Zaś korzystając z klonowania będzie można „wytworzyć części zamienne”, jak np. mięsień serca, czy tkankę nerwową, i wykorzystać w leczeniu chorób degeneracyjnych lub nieodwracalnych uszkodzeń. Mam tu na myśli m. in. chorobę Parkinsona, czy Alzheimera. „Zapasowy” rdzeń kręgowy pozwolić może na „załatanie” uszkodzonego fragmentu i w ten sposób zapobiec nieodwracalnemu kalectwu ludzkiemu.

Podsumowanie
Inżynieria genetyczna, wciąż jeszcze, otwiera przed nami zupełnie nowe perspektywy. Dzięki niej będzie można w przyszłości rozwiązać wiele z problemów globalnych. Mam tu na myśli na przykład, głód, wciąż bardzo dokuczliwy na świecie. Ale nie należy lekceważyć i tego, że inżynieria genetyczna niesie także za sobą wiele zagrożeń, bo pozwoli na tworzenie także nowych rodzajów broni biologicznych, które mogą stać się, w nieodpowiedzialnych rękach, zagładą dla świata. Ta szeroka wiedza o genetyce może doprowadzić też do tego, że sami zaczniemy kierować ewolucją człowieka. Naukowcy eliminując choroby, które nękają ludzkość, próbują doprowadzić do stworzenia człowieka doskonałego.
Dzięki inżynierii genetycznej pojawiło się szereg wspaniałych możliwości, i to stwierdza bez wahania każdy. Inżynieria genetyczna przydaje się człowiekowi lecz nie możemy mieć całkowitej pewności co do tego, czy wprowadzane przez nas zmiany w genetyczne dziedzictwo człowieka – choćby najdrobniejsze i wydawałoby się zupełnie niewinne – nie spowodują jakichś o wiele poważniejszych i nie dających się poprawić lub odwrócić skutków negatywnych.




BIBLIOGRAFIA

1.J. Duszyński, A. Kozłowska-Rajewicz, G. Wojciechowska, Biologia- podręcznik, Wydawnictwo Szkolne PWN
2. J. Grzegorek, A. Jerzmanowski, K. Spalik, K. Staroń, Biologia - podręcznik dla liceum ogólnokształcącego profilowanego i technikum, wydawnictwo WSiP
3. Biologia - podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego i technikum, wyd. Operon
4. C. A. Villee, Biologia, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne
5. www.biologia.pl
6. www.biotechnolog.pl
7. www.sciaga.pl/biologia
8. www.isr.org.pl/slownik/genetyka
9. www.wiw.pl/biologia/genetyka/
10. www.biolog.pl