Том 2 (1109824), страница 81
Текст из файла (страница 81)
30-30. Сгпероид прогестерон явля- ется предшественником женскггг и муж- скгсх половых юрмонов человека. По своей структуре он близок к холеспкро- лу, другому распространенному сте- роиду человека. и кортизолу, который продается в форме кортизона и приме- няется как лротивовоспалителыше средство. В растениях обнаружены дру- гие стероиды. Особенно их много в ямсе (Огозспгеа), из которого они зкстраги- руются и используются как сырье для синтеза действующею вещества про- тивоза шточных таблеток. Стероиды оказывают очень сильное физи ало го чес- кое воздействие на позвоночных мер, были «открыты г противозачаточные свойства мексиканского ямса.
При расширении поисков полезных видов не следует упускать из внимания их быстрого исчезновения, что связано с (1) быстрым ростом численности населения, (2) бедностью многих народов, особенно в тропиках, где произрастает около двух третей всех видов растений, и (3) недостаточным пониманием путей создания эффективных сельскохозяйственных систем в этих областях. Вместе с полным истреблением девственных тропических лесов, которое, по-аидимому. почти наверняка произойдет в ближайшее столетие, вымрут многие виды животных, растений и микроорганизмов. Из-за неполноты наших знаний о флоре, особенно тропической.
возможна утрата многих видов еще до того„как мы узнаем об их существовании. Еще меньше вероятность понять, не могут ли они быть как-то полезны человеку. Поэтому следует ускорить исследование дикорастущей флоры в этом направлении, сохраняя перспективные виды в семенных банках, в культуре или, по предпочтительнее, в заповедниках. Один из важнейших путей улучшения культурных растений в будущем — генная инженерия. В последние годы молекулярные биологи научились переносить в растительные клетки чухсеродные гены.
Как уже говорилось в гл. 28, естественная гибридизация, приводящая к рекомбинации генетическою материала, играет важную роль в эволюции растений. Селекционеры также используют гибридизацию для получения культурных форм с улучшенными признаками. Новизна метода генной инженерии заключается в том, что он делает возмоясным введение в организм отдельных генов точным и простым способом. Интересующие человека признаки могут быть получены непосредственно, с гораздо меньшей необхо- Рис. 30-31. Сагяагапг1гиз гозеиз — естес т- ленный источник лекарственных веществ винбластина и винкрштина.
Эти вещества, открытые в 1960-х гг., вькокозффективны при некоторых формаг рака. Винбластин обычно при- меняется при болезни Ходжкина (одна из форм лимфомы), а винкристин — в случалх острой лейкемии. 11о оглкры тая винбластина страдающие болезнью Ходжкина имели на вы.киванш один шанс из гшгпи; теперь — девять из десн- ти. Это растение широко распростра- нено ло всем теплым областям земли. Оно родом с Мадагаскара, где ненару- шенной сохринилась лигиь небольшая чиспгь еспкственной растительности димостью в обратных скрещиваниях и отборе по потомству, чем прежде.
Другая важная особенность генной инженерии в том, что виды, используемые для переноса генов, не обязательно должны быть способны к образованию естественных гибридов. При обычной селекции без этого не обойтись, иначе гены разного происхождения не смогут сочетаться в одном растении. Таким образом, генная инженерия значительно расширяет возмозкности улучшения полезных признаков или создания новых. Например, делаются попытки перенести в растения бактериальный ген фиксации азота. Сделать это оказалось гораздо труднее, чем перенести гены, ответственные за другие признаки, однако получение не относящихся к бобовым азотфиксирующих культур было бы одним из величайших достижений сельскохозяйсгвенной науки.
Неспособныс фиксировать азот зерновые дают гораздо более высокий урожай, чем бобовые, однако фиксация азота требует определенных энергетических затрат, требующих тщательной оценки, если будет доказана возможность переноса генов азотфиксации в растения, где их прехсде не было. Тогда придется решать, окупится ли такая модификация культуры. Генная инженерия основана на умении «вырезать» из молекулы ДНК точно определенные фрагменты и рекомбинировать их с получением новых сочетаний.
Это возможно благодаря ферментам ресгприктазам, расщепляющим ДНК в местах, где находятся специфические нуклеотидные последовательности (рис. ЗО-ЗЗ), обычно включающие четыре— шесть нуклеотидов и всегда симметричные. В результате цепочки ДНК на двух концах фрагмента комплементарны и Бактерия Бэктери Е.сол Плазма ФВ' Ген устойчивости к антибиотику Плээмидэ Плэзында Бег Е со встроенным геном устойчи- вости к энтибноти Рис 30-32. Марк Плоткин, сотрудник Всемирного фонда любителей жиеой природы )США), собириет гербарий лекарспюеккьж растений, соэсгн)ись СО знахарем племени елина )кгго-еосточный Срригиог).
Хогпл изучение лекаре гоегг ного использоеанил лесных растений присело к открытию ценньы медицюг- сках средсгпе, наприиер ))-тубокура- рикхлорида )лргсиеклепгся длк расслаб- ления мьпиц при операциях на откры- том сердце) и илекика )длк лечения а иеб- ной дизентерии), ооззюжность нриооре- гпенил таких зниний быспгро терлетсл с исчезноеением племенных кулыпур и утратой целыми группами людей своего традиционно~о образа жизни.
Сеедения, какопленкыс гпысячелетнимг опьтгггм, ссикас быстро забыэаютсн. Ьольигин- ство такой информации есегда переда- еалось устно, и никаки.г запис~й не дела. лось могут спариввться друг с другом. Таким путем можно соединить любые два фрагмента, вырезанные одной н той же рестриктазой (гэри помощи есшивающегоь фермента лига.зы), что делает возможным практически неограниченную рекомбинапию генетического материала, Первоначальный источник рекомбинируемой ДНК почти никак не влияет на саособность фрагментов соединяться. Так можно рскомбииировать ДНК гигантской секвойн и бактерии из кишечника человека, а получившийся отрезок молекулы.
если нужно, вводить в хромосому третьего неродственного организма. Однако при этом не гарантируется экспрессия рекомбиниронанных генов. Мало того, улучшение одних признаков растения иногда уху)апает другие; например, новые процессы, в частности фиксация азота, мокнут потребовать так много энергии, что на другие не менее важные, скажем, на образование сахаров, ее будет недоставать. С 1973 г. методика вюаочсния фрагментов гужеродной ДНК в бактериальные клетки с использованием в качестве вектора )переносчика) вируса или плазмнды нашла широкое применение. Если человеческие или чьи-либо другие гены, копирующие белки, которых требуется болыпое количество, поместить в бактсрюо, то можно синтезировать зти продукты 1включая многие коммерчески важные вещества, например, инсулин) в нужном объеме и сраннктельно дешево.
)1тобы «сны зукарнот могли нормально функциониро- Бактерия Е.сял Почвенная бактерии Ыодвфицнроваинвя плээыида Е.сой включается н почвеннун> бактерию,где обьеднняетсн с плэзындой последней Почвенная бэкж- р нн переносит в РэсгнтельСзеээе, '~Ъ ния ДНК,содэржлщую попый геи Рэегнгельиые клетки со встроенным методом генной инженерии 6~ геном устойчивости к антибиотику могут расти на содержащей этот антибиотик среде Ф-ФФЧ Белые растении, полученные нз одной клетки Регенернровэвюее лз клетки целое растение н его гютомство устойчивы к зэлзиноыу антибиотику. Хотя этот признак не представляет коммерческого интереса, описанный метод генкой Инженэрнн может быть использован для прндэннн рэстеэним устойчивости к засухе,ээсоленню почвы н насекомым-вредителям Ры. 30-33.
Схема юпольэоеикил геннои инженерии длл изменения сеойсте растенийй. В этом примере с помощью илазмид бокля рии ГзсьспсМа соб мглу гены растения, устойчиеые гс июпибиотику. Хотя они не имеют коммерческого значения, такой же мюпод может быть использоеик для создания форм, устойчиеых к засухе, зисолекию почвы и даже к насекомым-ерс дителям Г з. 36, Рзгтьяяя я чезояея Рис. 30-34. (»юрончатый галл на с»пебле гхебопга хеп»рггу(огепг. Эта болезнь вьювини необычной формой паразитагма— яерсносом в растшпельную клетку плазмиды Тг из биктери и А его басгегшт гип»еуиг(спи Некии»пролируемьге клеточные деления„приюодягцие к образопаиию опухолей, продолжаются даже после уг)аления самих бактерий из ткиией ра~тения вать в прокариотической клетке, необходимо молекулярнобиологичсскими методами удалить из этих генов характерные для них интроны, но это легко осуществимо в лабораторных условиях.
Вводить чужеродные гены в растения оказалось гораздо труднее, так как у этих организмов нет многих связанных с вирусами плазмид, служащих удобным «контейнером» для переносимого генетического материала. Перенос возможсн с помощью плазмиды Тг бактерии Аяго(»ассах(ит (инге(ос(епх. Когда этот микроб инфицирует растение, она вызывает разрастание тканей в виде особой опухоли — корончатого ~алла (рис. 30-34). Каждая плазмнда Тг представляет собой замкнутое кольцо ДНК, содержащее около )00 генов. Когда она встраивается а ДНК растения, эти гены сначала резко усиливают образование обычных гормонов клетки-хозяина, что приводит к развитию опухоли. Затем другие чужеродные гены заставляют растение синтезировать своеобразные производные аминокислот, олины, служащие пищей бактериям, в первую очередь переносщцим эту плазмиду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
