Til de levende hemmeligheder (perspektiver på genetik)

Succeserne med moderne biologi er hovedsageligt forbundet med den gren af ​​den, der kaldes molekylærbiologi. Særligt slående resultater blev opnået i undersøgelsen af ​​arvelighed - organismernes egenskaber, som i lang tid forblev mystiske. Forskere har formået at afdække genet. I århundreder syntes det at være noget mystisk, næsten ikke-eksisterende. Og det viste sig at være en meget reel kemisk struktur - et bestemt stykke deoxyribonukleinsyre (DNA), som er bæreren af ​​genetisk information.

Den genetiske kode er blevet dechifreret - en måde at registrere arvelige genetiske oplysninger, som naturen har valgt. Vi ved, at en person bruger forskellige måder at registrere information på. Mekanisk - i bøger, individuelle bogstaver, ord, sætninger, de er trykt på maskiner, vi får dem i form af udskrifter. Den magnetiske metode til registrering af information bruges i elektroteknik. Der er en optisk - i forskellige videoenheder. Men naturen har valgt en helt anden måde - den genetiske kode. Det er nu kendt, at deoxyribonukleinsyre (DNA) molekylet er sammensat af separate, relativt enkle kemiske strukturer. Der er kun fire sorter af dem. Forestil dig et alfabet med fire bogstaver, der kan bruges til at skrive alle de forskellige ord og begreber. Så det er her: vekslingen af ​​fire elementære strukturer i molekylet deoxyribonukleinsyre er en registrering af arvelig genetisk information.

Forskere har undersøgt magnetismen af ​​genetiske processer. Nu ved vi, at alle de omlejringer, der forekommer i DNA (og det er disse omlægninger, der fører til en ændring i arvelige egenskaber hos organismer) udføres ved hjælp af biologiske katalysatorer - enzymer. Under et mikroskop synes de enkleste omlejringer at være rent mekaniske: de tog for eksempel en pind, der ligner et trådlignende DNA-molekyle, og brød den, og på en eller anden måde fikset de den igen. Faktisk er alt mere kompliceret ... Der er specielle enzymer, der får dette til at bryde i DNA-molekylet og andre enzymer, der syr tråden. Dette sker også med andre genetiske omlejringer. Opdagede et stort antal enzymer involveret i syntesen af ​​nukleinsyrer i forskellige omlejringer af deres molekyler.

Meget er nu kendt om mekanismerne for kemiske reaktioner, der forekommer i cellen og i hele organismen. Processerne til dannelse og anvendelse af energi er blevet undersøgt. Cellebioenergi er meget kompleks. Inden for teknologi har vi at gøre med konvertering af termisk energi. Varmeenergi kan ikke bruges i cellen. Hovedsageligt anvendes kemisk energi, der omdannes til mekanisk energi, for eksempel under muskelkontraktion, brugt på bevægelse af næringsstoffer og lignende.

Der er gjort store fremskridt i undersøgelsen af ​​proteiner, nukleinsyrer og forskellige intracellulære strukturer. Viden akkumuleres med variabel hastighed. Alt dette er opdagelser fra de sidste 50, og hvis vi taler om det vigtigste - så 25 år. De skabte moderne biologi, hjalp os med at komme tæt på viden om de levende hemmeligheder.

Stræben efter viden om verdenen er en persons evige og vidunderlige evner. Videnskab opnår viden - dette er dets formål. Men folk har ret til at forvente praktiske fordele ved grundlæggende forskning, fra kendskabet til naturlovene. Vi kan sandsynligvis tale om to former for praktisk brug af viden - synlig og usynlig.

Hvad er indlysende for os? Udviklingen af ​​genetik gjorde det muligt at skabe nye racer af husdyr og udvikle nye sorter af planter. Den grønne revolution, der har fundet sted, er et direkte resultat af genetisk forskning.Kendskab til strukturen af ​​naturlige biologisk aktive forbindelser hjalp kemi med at syntetisere mange lægemidler, uden hvilke moderne medicin ikke kan forestilles.

I dag er der i vores land og i andre lande i verden en omfattende industri, der bruger mikrobiologiske metoder til syntese af organiske forbindelser. På denne måde opnås f.eks. Et mikrobielt protein. Gær dyrkes på petroleumskulbrinter, alkohol vil sandsynligvis blive dyrket på nogle gasser som metan eller brint i den nærmeste fremtid. Og fra gær opnås et komplet protein, der bruges som foder til husdyr.

Alt dette er synligt for alle. Men hvad menes med "usynlig"? Det er de ideer, som grundlæggende videnskab giver anledning til. Inden for laboratoriet, hvor disse ideer opstår, oversættes de muligvis ikke direkte til praksis. Men gennem det videregående uddannelsessystem og på andre måder bliver ideer ejendom for mange og især specialister, der arbejder inden for landbrug, medicin og industri. Og der bærer den gyldne videnfund frugt. Denne proces er undertiden vanskelig selv at spore, endsige kvantificere, den ligner en strøm, der går under jorden, absorberer andre farvande der og derefter, et eller andet sted i det fjerne, kommer ud i form af en strøm, der er meget kraftigere end den sive det gav ham liv.

Ideen om at forebygge infektionssygdomme ved vaccinationer syntes først som en simpel laboratorieteknik til at studere mikroorganismers fysiologi. Det tog tid og kræfter fra mange praktiserende læger at skabe en række forskellige vacciner, et helt system med regeringsforanstaltninger for at forhindre smitsomme sygdomme - vaccinationer, siger, mod kopper, imod tuberkulosemod polio. Og ingen husker længere, at det hele startede med et laboratorium med et reagensglas. Et andet eksempel. Den enorme industri af antibiotika og deres anvendelse til behandling af mange sygdomme stammede fra den ydmyge observation af den engelske mikrobiolog Fleming, som ved et uheld bemærkede, at væsken, hvori han dyrkede skimmelsvampe, forhindrede væksten af ​​mikrober.

Lad mig henlede opmærksomheden på flere opgaver, som det moderne liv har sat for vores videnskab. Først og fremmest taler vi om brugen af ​​biologiske metoder til at bevare miljøet. Tag pesticider. Mange af dem er skadelige for den levende verden. Men i princippet kan du oprette andre pesticider. De ville ødelægge skadedyr, men ville ikke have en skadelig virkning på fugle og gavnlige insekter, simpelthen fordi disse kemiske forbindelser ville have en meget kort levetid og ville virke på et begrænset spektrum af organismer. Eller noget andet. Olieproduktionen ekspanderer betydeligt ikke kun på land, men også i havet. I denne henseende er faren for forurening med olie og dets produkter fra Verdenshavet stor. Til rengøring kan du meget effektivt bruge mikroorganismer, der lever af olie og samtidig ødelægge den.

Biologer skal bestemme graden af ​​fare for miljøet og mennesker ved visse industriproduktioner, hvis affald kommer ud i atmosfæren, vandet og jorden. At være opmærksom på skadelige effekter, bestemme deres størrelse - betyder at tage det første skridt mod deres eliminering. Faktisk er de negative konsekvenser af forvaltning for naturen meget ofte primært forbundet med vores uvidenhed. Dette var forresten tilfældet med pesticider - så forestillede folk sig simpelthen ikke omfanget af de negative fænomener, som deres udbredte anvendelse kunne føre til.

Menneskeheden har ret til fra biologien at forvente løsningen af ​​så vigtige problemer som kampen mod kræft og arvelige sygdomme. Indtil videre er der kun visse muligheder, beregninger og håb her. Men at dømme efter hvor hurtigt videnskaben udvikler sig i dag, er tiden ikke langt væk, hvor der kan foreslås nogle effektive metoder til at bekæmpe disse sygdomme.

Et spørgsmål mere.Alle kemiske processer i kroppen er enzymatiske. De går ved hjælp af såkaldte biologiske katalysatorer - enzymproteiner. I den kemiske industri anvendes katalysatorer også - acceleratorer af reaktioner, men de er ikke organiske, i det mindste ikke proteinstoffer. Der er ikke behov for specifikt at sige, at biokemiske processer foregår under mildere forhold, de er meget mere effektive. I den nærmeste fremtid vil sandsynligvis en person begynde at bruge mere udbredt de kemiske reaktioner, der forekommer i kroppen og til industrielle formål. Fremtiden for teknologi er utvivlsomt forbundet med biologi.

Vi har travlt med problemer med genteknologi nu. Dette er en ny retning inden for molekylærbiologi, den har eksisteret i mindre end fem år - meget kort tid for videnskab. Men denne retning er ekstremt interessant og lovende. Målet med genteknologi er at skabe kunstige nye genetiske strukturer i laboratoriet. Efter at have dechifreret den genetiske kode, efter at have undersøgt mekanismerne for forskellige genetiske transformationer, efter at have lært at isolere enzymer, der udfører genetisk omlejring af DNA, var forskere i stand til at sætte sig selv en sådan opgave.

Uanset hvor beskedent disse eksperimenter måtte virke, forbliver faktum uomtvistelig: for første gang var mennesket i stand til at kombinere i et reagensglas til en enkelt hel genetisk struktur, der findes separat i naturen. Deres fusion var ikke resultatet af en tilfældig kollision af molekyler, men var resultatet af et bevidst valg og en tankevækkende plan. Når alt kommer til alt, vises nye ting inden for videnskab og teknologi i en meget beskeden form og vurderes ikke altid engang korrekt fra starten. Loven om genetik, for eksempel, der blev oprettet af G. Mendel, blev ikke bemærket af samtidige, og de måtte genopdages 40 år senere.

Hvilke udsigter åbner genteknologi, hvad lover det os?

En masse ting. Først og fremmest inden for medicin i kampen mod arvelige sygdomme. Typisk er de forbundet med defekter i et af de tusinder af gener, der findes i den menneskelige krop. Genteknik tillader grundlæggende ethvert gen at blive lavet i laboratoriet. Og efter at have modtaget et gen, kan vi få produktet af dette gen arbejde og bruge det til at kompensere for en arvelig defekt ved hjælp af genterapi - skaber så at sige en genetisk protese.

Gentekniske teknikker kan også bruges til at producere hormoner. Mest sandsynligt vil insulin snart blive produceret på denne måde. I stedet for at modtage det i slagteriet fra svin eller kvæg, opnås det i bakteriekultur. Ved at pålægge fremmede gener på mikroorganismer kan vi tvinge dem til at producere det nødvendige hormon i næsten ubegrænsede mængder.

Naturligvis er disse ikke de eneste anvendelser af genteknologi. Genterapi ser ud til at være uden for fantasiriget. Næsten intet gen er endnu opnået til behandling af sygdom. Men erfaringerne fra de seneste årtier har vist, hvor hurtigt forskning udvikler sig, hvis den er baseret på den korrekte teori og udført ved hjælp af pålidelige metoder. Derfor vil jeg sige: denne fantasi er ikke grundløs. Dette er ikke engang en fantasi, men reelle målinger, de opgaver, vi står over for, og som vil blive løst i en temmelig nær fremtid.

Kan de negative konsekvenser af fremskridt forhindres? De kan forhindres. Faktisk, hvad er de forbundet med? Som regel med den ufuldstændige viden, med det faktum, at vi ikke altid fuldt ud kan vurdere og forudsige mulige resultater. Hvis ikke alle konsekvenserne kan forudses på forhånd, er det nødvendigt at vurdere dem på den maksimale skala og tage alle forholdsregler på forhånd.

Der arbejdes på at fjerne en række skadelige virkninger. I industrielle virksomheder er opførelsen af ​​renseanlæg blevet bredt udviklet, kontrol med spildevand og emissioner til atmosfæren er blevet strengere, og der oprettes lukkede produktionscyklusser.Kemikere arbejder på "harmløse" pesticider, der oprettes syntetiske materialer, der vil "trække vejret" og meget mere.

Der er en slags dialektik i dette: videnskabernes succes hjælper med at eliminere de skadelige konsekvenser af videnskabelig og teknologisk udvikling. Nu arbejder forskere på problemet med biologisk nitrogenfiksering. Hvad er pointen? Anvendelsen af ​​kvælstofgødning er utvivlsomt fremskridt. De gavner markerne og øger udbyttet. Men mineralsk kvælstof har også sine negative konsekvenser - kvælstofholdige forbindelser skylles ud i vandområder og forårsager udvikling af uønsket flora der, hvilket forværrer sammensætningen af ​​vand. Kan du klare dig uden gødning? Naturligvis slet ikke med intensivt landbrug, men det er muligt at reducere deres brug. Det er kendt, at bælgfrugter (f.eks. Sojabønner) assimilerer kvælstof fra luften. Der er små kugler på deres rødder - bakteriekolonier, der lever i symbiose med planter. De har evnen til at binde atmosfærisk kvælstof og omdanne det til en form, som soja let kan absorbere.

Hvis der findes mikroorganismer, der kan leve på kornrødderne og binde nitrogen i atmosfæren, vil det være muligt at påføre mindre gødning i jorden. Hvilke enorme besparelser dette lover, hvordan det vil hjælpe med at bevare naturen! I hvilken retning kører søgningerne? Og på traditionelle - ved valg. Og gennem genteknologi. Forestil dig: vi overfører generne til assimilering af atmosfærisk kvælstof fra knudebakterier til andre bakterier, der kan leve i symbiose med hvede eller endda i kornbladene ...

Meget kan ikke løses ved små forbedringer af eksisterende metoder, det være sig tekniske eller landbrugsmetoder, men ved radikale ændringer takket være fundamentalt nye opdagelser. Dette er fremtiden. Menneskeheden har ikke udtømt måder til at forhindre de negative konsekvenser forbundet med samfundsudviklingen.

A. Baev

Lignende publikationer

Hvordan proteinstrukturer er bygget

Hvad er et bur?

Interferon vinder