Современная генетика

insereze оn celulele colibacilului. Aceste cercet?ri au permis a se stabili

existen?a a 17 gene care determin? capacitatea de fixare a azotului. Ele

sunt dislocate ca ni?te blocuri, formвnd 7 sau 8 operoni, fapt ce asigur?

posibilitatea sintetiz?rii simultane a cвtorva fermen?i. Au fost

identificate de acum 3 gene, care controleaz? sinteza fermen?ilor de fixare

a azotului: nif H care codific? sinteza proteinei, nitrogenoza ce con?ine

fier, ?i nif D – sinteza diferitelor subunit??i ale fermentului, care

con?ine atomi de molibden ?i fier.

Prin metodele de hibridizare molecular? s-a demonstrat c? genele care ?in

la control capacitatea de fixare a azotului au o structura conservativ?:

compara?ia acestor gene la 19 microorganisme procariote fixatoare de azot

au demonstrat c? ele au o structura foarte asem?n?toare.

Scopul final al acestor cercet?ri este transplantarea genelor ce ?in la

control fixarea azotului molecular din celulele bacteriale оn celulele

plantei, men?ionвndu-se activitatea lor func?ional?.

Acest scop este foarte ademenitor, de?i deocamdat? realizarea lui nu e

posibil?. Inserarea genelor care asigur? asimilarea azotului din aer оn

ma?ina fiziologic? bine reglat? a celulelor vegetale va provoca, probabil,

o puternic? perturbare a metabolismului ei ?i nu e exclus un final

nefavorabil.

Altceva este crearea unor bacterii – simbionte, adaptate la acele culturi

de cвmp sau de paji?te, care, spre deosebire de p?st?ioase, n-au

«furnizori» proprii de azot.

Plantele (bun?oar? gramineele) pot fi оnv??ate s? asimileze azotul numai

dac? оn bacteriile radicule va fi inserat? gena responsabil? pentru acest

proces. Aceast? opera?ie cu adev?rat artistic? au reu?it s-o realizeze

savan?ii Institutului de genetic? ?i citologie a A? din Belorus?.

Bacteriile operate sunt capabile nu numai s? asimileze azotul atmosferic,

dar ?i s?-l degajeze cu eficacitate оn sol.

Trecerea de la introducerea оngr???mintelor de azot la popularea sferei

radicule a plantelor cu bacterii fixatoare de azot va permite s? se

m?reasc? recolta diferitelor culturi, s? se economiseasc? mari mijloace

materiale ?i, ceea ce este foarte important, va reduce poluarea mediului

ambiant cu nitra?i ?i nitri?i, substan?e foarte toxice ?i mutagene.

XIII. INGINERIA GENETIC? LA ANIMALE

13.1 Hibrizi neobi?nui?i: ob?inerea animalelor alofene

Оn natur? hibrizii sunt un fenomen destul de rar. Cu atвt mai mult

hibrizii оndep?rta?i ai animalelor. Fiecare specie de animale pe parcursul

evolu?iei оndelungate, a elaborat multe оnsu?iri de adaptare la mediul de

trai. Fiecare specie este protejat? contra hibridiz?rii оntвmpl?toare cu o

alt? specie printr-o mul?ime de bariere: prin perioada diferit? de mont?,

prin formele exterioare diferite, prin deosebiri оn comportament. Оn timpul

multor dansuri nup?iale se pun reciproc o serie de «оntreb?ri ?i

r?spunsuri», nerespectarea ordinii lor exclude posibilitatea оmpreun?rii.

A?a se prezint? legea care p?streaz? stabilitatea lumii vii. Uneori, оns?,

ea este оnc?lcat?, speciile apropiate se оncruci?eaz?, dar, de regul?, nu

las? urma?i - natura rebuteaz? ace?ti urma?i ocazionali, ca fiind

neviabili.

Foarte pu?ine specii de animale hibride s-au оnr?d?cinat ne p?mвnt. Ele

prezint? o excep?ie.

Omul caut? s? hibridizeze animalele, crescвndu-le оn medii artificiale.

Recurgвnd la diferite metode, uneori ingenioase, el distruge barierele

intergenice, ob?inвnd animale cu propriet??i de care are nevoie. Deseori la

baza acestei hibridiz?ri se afl? un experiment pur ?tiin?ific. Cine are

nevoie, de exemplu, de un hibrid tigru-leu? El a fost ob?inut doar ca o

raritate. Hibrizii dintre cai ?i m?gari sunt catвrul ?i bardoul, care sunt,

оns?, de mare folos оn economie. Bardoul este r?spвndit оn China, iar

catвrul оn multe regiuni muntoase ale lumii. Ei se deosebesc de cai prin

firea lor calm?, sunt rezisten?i ?i nu-s deloc sperio?i. Dar aceast? fire

calm?, ca regul?, este caracteristic? pentru animalele sterile. Catвrul se

cap?t? la оncruci?area iepelor cu m?garii, iar bardoul a m?g?ri?elor cu

arm?sarii. Sterilitatea lor se explic? prin оnc?lcarea gametogenezei: la

cai num?rul de cromozomi (2n) este de 66, iar la m?gari – 64, deci hibrizii

au o garnitur? incomplet? de cromozomi – 65. Prin metoda transplant?rii,

savan?ii au reu?it s? ob?in? catвri fecunzi. D. Antchac (SUA) ?i U. Allen

(Anglia) au c?p?tat nu demult o nou? genera?ie: femelelor de catвr li s-au

transplantat embrioni de m?gari ?i cai. S-au f?cut deja cercet?ri оn

domeniul transplant?rii embrionilor de m?gar – cailor ?i a embrionilor de

cal – m?garilor ?i s-a dovedit c? оn primul caz embrionii mor, iar оn cazul

al doilea – se dezvolt? normal.

Embrionii de opt zile au fost extra?i din iepe ?i m?g?ri?e ?i au fost

transplanta?i оn uterul femelelor-catвri. Prin inocularea prealabil? a

preparatelor hormonale s-a asigurat corespunderea ciclului sexual al

donatorilor ?i recipien?ilor, condi?ie necesar? pentru dezvoltarea spornic?

a embrionului transplantat. La cei doi mвnji ?i la m?g?ru?ul n?scu?i n-au

fost observate nici un fel de abateri. «Mamele adoptive» d?deau destul

lapte ?i aveau grij? de descenden?ii lor. Astfel s-a ob?inut o na?tere ?i

dezvoltare normal? a indivizilor de dou? specii оn organismul unui hibrid

intergenic.

Savan?ii din rezerva?ia natural? «Ascania-Nova» efectueaz? o munc?

rodnic? de cre?tere a formelor hibride de animale, lucru ce prezint? un

mare interes pentru ?tiin??. Ei au ob?inut numero?i hibrizi, printre care

hibrizi de pe urma оncruci??rii calului Prjevalschii cu calul domestic,

culanului cu calul domestic, zebrei Capman cu calul domestic, zimbrului cu

bizonul, zimbrului cu vitele cornute mari, bizonului cu vitele cornute

mari, capricornului de Siberia cu capra domestic?, muflonului cu oaia

domestic?, g?inii domestice cu fazanul, p?unului cu g?ina domestic? ?. a.

Mul?i hibrizi оmbin? tr?s?turi utile ale animalelor domestice, precum ?i

ale rudelor lor s?lbatice. Astfel, bun?oar?, prin оncruci?area lui zebu cu

rasa de vite neagr? b?l?at? cu alb s-a ob?inut o ras? de vite de tip nou cu

un randament de 4000 kg de lapte ?i un con?inut de gr?sime de 4,3%.

Hibrizii ob?inu?i de la оncruci?area iacului cu rasa de vite Simental se

caracterizeaz? printr-un randament de lapte destul de оnalt, ?i mai ales cu

un con?inut de gr?sime de 5,7–7%. Au fost ob?inu?i ?i hibrizi оndep?rta?i

ai oilor, оncruci?вndu-se merino?ii cu arharul s?lbatic; porci din mistre?

cu porcii Mari Albi.

La or??elul Academiei de ?tiin?e din Novosibirsc au fost ob?inute

rezultate interesante оn urma hibridiz?rii оndep?rtate a animalelor cu

blan? industriabil?. Din hibridizarea dihorului ?i nurc?i s-a ob?inut

honoricul. Biologii Iulia Grigorievna ?i Dmitrii Vladimirovici Tarnovschii

l-au ob?inut prin оncruci?area dihorilor de p?dure cu dihorii de step?, mai

apoi a fost оncadrat? оn procesul de hibridizare ?i nurca european?.

Dihorul ?i nurca se deosebesc atвt la exterior, cвt ?i prin felul lor de

via??. Dihorii tr?iesc pe uscat ?i se hr?nesc cu roz?toare, pe cвnd nurca

este un animal semiacvatic ?i m?nвnc? mai ales pe?te. Honoricul a mo?tenit

de la p?rin?ii s?i capacitatea de a оnota ?i de a s?pa cu iscusin?? vizuine

pe uscat. La exterior el seam?n? cu nurca, are ca ?i ea o blan? m?t?soas?

sclipitoare. Important este c? honoricii se оnmul?esc bine, fenomen foarte

rar оn hibridizarea intergenic?. Prin experimente s-au ob?inut aproape trei

sute de animale-hibride. Prolificitatea honoricilor o оntrece pe cea a

nurcii europene ?i a dihorului de p?dure. Ba chiar mai mult, de la

honorici se ob?in cвte dou? pr?sile pe an, lucru foarte important pentru

cre?terea animalelor cu blana industriabil?.

Este greu de presupus care ar fi soarta acestei noi specii biologice,

dac? honoricii ar fi l?sa?i s? tr?iasc? liber оn condi?ii naturale.

Probabil c? specia nou?, «de prob?», ar fi absorbit? de specia veche –

honoricii se оncruci?eaz? bine cu dihorii. Dar calea artificial? de

оnmul?ire ne permite s-o men?inem. Nu оncape оndoial? c? hibridul prezint?

o mare valoare pentru cre?terea animalelor s?lbatice.

Оn condi?ii artificiale favorabile pot fi оnrudite vulpea polar? cu

vulpea. La sovhozurile de cre?tere a animalelor s?lbatice «Znamenechii» ?i

«Iliatinschii» din regiunea Calinin au fost ob?inute deja astfel de animale

hibride. Animalul – rod al оncruci??rii vulpii negre-argintii cu vulpea

polar? – a mo?tenit de la rubedeniile sale propriet??ile cele mai bune: de

la prima – blan? minunat?, de la a doua – o prolificitate оnalt?.

Descenden?a vulpii-vulpii polare dep??e?te de dou? ori conform num?rului

familia vulpii de ras? pur?.

Pentru ?tiin?? ?i practic? prezint? un interes deosebit experien?ele de

ob?inere a animalelor allofene. Aceste animale pot avea nu doi ?i nici

patru, ci ?ase ?i chiar mai mul?i p?rin?i. Savan?ii de la Universitatea

din Iel (SUA) au reu?it s? contopeasc? оntr-unul singur trei embrioni

compu?i din cвte opt celule – de la ?oarecii negri, albi ?i galbeni. Acest

embrion, ob?inut оn condi?ii artificiale, a fost implantat apoi оn uterul

«mamei adoptive», care a n?scut un ?oarece neobi?nuit, cu un boti?or

galben, urechi negri ?i pete albe pe blan?.

?oarecii allofeni prezint? un mozaic genetic, care se formeaz? datorit?

recombin?rii blastomerilor de la embrioni cu diferi?i genotipi, precum se

vede оn figura 30.

Cum se ob?ine aceasta? La оnceput se extrag din oviductele ?oricoaicelor

gravide embrionii оn stadiul de 8 blastomeri ?i ei sunt disocia?i оn celule

aparte cu ajutorul fermentului proteolitic pronaza, Apoi celulele somatice

(blastomerii) a dou? sau a mai mul?i embrioni pot fi recombinate ?i, dup?

ce se vor uni strвns unele cu altele, vor fi reimplantate оn ?oarecele-

femel?. Aglutinarea ?i contopirea blastomerilor se efectueaz? cu ajutorul

virusului Sendai. Acest virus (el a fost numit оn cinstea ora?ului japonez,

оn care a fost separat pentru оntвia oar?) nimerind оn celule, se

оnmul?e?te ?i provoac? moartea lor. Dac? virusul va fi iradiat cu raze

ultraviolete, el nu se va mai putea оnmul?i ?i nu va provoca moartea

celulelor, dar va men?ine capacitatea de a le aglutina.

Оn sfвr?it, din embrionul complex reimplantat se dezvolt? un ?oarece

mozaic, care este descendent a cвtorva perechi de p?rin?i.

Оn anul 1983 un grup de savan?i оn frunte cu S. Villadsen (Anglia) au

ob?inut primele himere interspecifice sau mozaicuri genetice (a?a li se mai

zice animalelor allofene) de animale agricole. Оn urma reunirii celulelor

embrionilor de oaie ?i capr? ?i transplant?rii embrionilor himerici оn

uterul femelelor unei specii sau a alteia s-au n?scut «oile-capre» –

animale se оmbinau caracterele ambelor specii. La una din ele capul,

coarnele, coada ?i p?rul de pe unele sectoare ale corpului erau tipice

pentru capr?, iar alte sectoare erau acoperite cu lвn? de oaie. Precum a

ar?tat analiza sвngelui, hemoglobina ?i o serie de alte proteine erau de

asemenea himerice (o parte de molecule era tipic? de «oaie», cealalt? – «de

capr?»). La vвrsta de un an aceast? himer? (masculul) a manifestat un

comportament tipic de ?ap, iar dup? оmperechere cu o capr? normal? el s-a

dovedit a fi sterp, probabil din cauza defectului оn structura cozii

spermatozoizilor. Ace?tia nu sem?nau nici cu spermatozoizii de ?ap, nici cu

cei de berbec.

Cele relatate mai sus prezint? o veritabil? chirurgie celular?, care nu

se deosebe?te cu nimic de hibridizarea celulelor somatice ?i ob?inerea оn

acest fel a plantelor hibride asexuate. Ea ne ofer? mari speran?e c? prin

aceast? metod? vor fi crea?i hibrizi оndep?rta?i prolifici prin

оncruci?area оntre rasele domestice de animale cu rubedeniile lor

s?lbatice.

Hibridizarea оndep?rtat? a plantelor ?i animalelor este o realizare de

c?tre natur? a ingineriei genetice, iar experien?ele reu?ite оn acest sens

oglindesc parc? calea lung? ?i spinoas? trecut? de evolu?ia biologic? оn

crearea speciilor noi, оnmul?ind ?i оnfrumuse?вnd mereu natura vie ce ne

оnconjoar?.

13.2 O turm? оn retort?: transplantarea embrionilor

Multora le va p?rea ridicol titlul acestui capitol intrigant. De fapt, el

nu este deloc ridicol. Este vorba de p?stra-rea оn stare conservat? a

embrionilor viitorilor t?ura?i ?i junci (sau a altor animale), din care se

poate ob?ine o оntreag? turm?.

Оn prezent transplantarea embrionilor оn zootehnie se discut? larg atвt

de c?tre savan?i, cвt ?i de c?tre practicieni. E ceva foarte ispititor: s?

extragi un embrion dintr-o vac? de ras? a c?rei partener a fost ?i el de

elit? ?i s?-l transplantezi unei v?cu?e de rвnd. Ea nu va mai na?te un

vi?el propriu, ci unul str?in, de elit?...

Speciali?tii consider? c? peste un timp oarecare aceast? procedur? va

deveni banal?, bineоn?eles, dup? ce vor fi elaborate principiile

?tiin?ifice ?i va fi acumulat? destul? experien??. Transplantarea va deveni

оn zootehnie o procedur? la fel de obi?nuit?, precum a devenit оn prezent

оns?mвn?area artificial?. Dar оn acest scop trebuie creat? оn primul rвnd o

banc? de embrioni, pentru ca materialul de transplantare s? poat? fi

cheltuit оn m?sura necesit??ilor, iar aceasta are nevoie la rвndul s?u de

metode sigure de conservare a embrionilor precoci. Cвt prive?te metodele de

extragere a lor din animalele de elit? ?i transplantarea acestora la

animalele de rвnd, apoi ele sunt destul de perfecte. Оnainte de a fi

aplicat? animalelor agricole, mult timp ea a fost verificat? ?i precizat?

оn experien?ele efectuate asupra ?oarecilor de laborator.

Una din primele lucr?ri de transplantare a embrionilor la ?oareci a fost

efectuat? оn 1972 la laboratorul na?ional de la Ocrige (SUA). Peste dou?

mii cinci sute de embrioni, afla?i la diferite etape de dezvoltare (de la

monocelul? pвn? la pluricelule), au fost congela?i la temperaturi extrem de

joase. O mie au fost congela?i la -268°C. Dup? ce au fost dezghe?a?i, s-a

constatat c? aproape jum?tate din ei ?i-au p?strat vitalitatea. Cвnd au

fost transplanta?i оn organismul femelelor, ei s-au dezvoltat, formвnd o

descenden?? normal?, capabil? de a prelungi specia.

Experimentul avea nevoie, bineоn?eles, de o metod? special? ?i de mare

precau?ie. Congelarea ?i dezghe?area se efectuau extrem de оncet.

Chiar mai mult, au fost utilizate substan?e speciale, a?a-numi?ii

crioprotectori care preveneau formarea de cristale de ghea?? ce vat?m?

celulele. La aceast? congelare apa nu se cristalizeaz?, ci difundeaz?

treptat din embrioni. Experien?ele se terminau bine, dac? temperatura era

redus? cu o vitez? оntre 0,3 ?i 2°C pe minut. Dac? procesul de congelare

era accelerat pвn? la 7°C pe minut ?i chiar mai mult, to?i embrionii

periau. Cele mai bune rezultate au fost ob?inute cu embrionii congela?i оn

azot lichid cu temperatura de -196°C.

Astfel biologii au оnsu?it bine tehnica congel?rii ?i dezghe??rii

celulelor, ?esuturilor ?i organelor. Dar munca efectuat? cu embrionii

congela?i deschide noi perspective – posibilitatea de a p?stra embrionii

organismului viu un timp nelimitat. Aceasta anume e importan?a principal?

a experimentului.

Peste un an, оn 1973, la Chembrige (Anglia) a ap?rut primul t?ura?

crescut dintr-un embrion, care оn etapa timpurie de dezvoltare a fost

p?strat timp de ?ase zile оn azot lichid. De la cвteva vaci, оn a 10-ea zi

de graviditate, au fost extra?i pe cale chirurgical? 22 de embrioni. Ace?ti

embrioni au fost apoi congela?i la -196°C оn azot lichid. Embrionii

dezghe?a?i au fost transplanta?i оn uterul a unsprezece vaci recipiente. La

zece vaci nu s-a produs o dezvoltare continu? a embrionilor. Dar la o vac?

la care, оn interesele experien?ei, graviditatea a fost оntrerupt?

artificial la s?pt?mвna a ?asea, doi embrioni s-au implantat оn peretele

uterului; apoi un f?t a pierit, iar al doilea a continuat s? se dezvolte cu

succes. Aproximativ peste nou? luni vaca a n?scut un t?ura? s?n?tos.

Iar primul t?ura?, numit Zamorojennоi («Congelatul») ?i crescut prin

metoda de conservare, s-a n?scut оn Institutul unional de zootehnie la 12

martie 1980. El este prezentat оn desenul 31. Iat? cвteva am?nunte cu

privire la el.

Vaca donatoare a fost tratat?, cum se obi?nuie?te, cu preparate

gonadotrope pentru stimularea matur?rii ovulului ?i a fost оns?mвn?at? cu

sperm? congelat?. Embrionii sp?la?i оn ziua a opta erau pu?i оntr-o solu?ie

fosfatic? de tampon cu o doz? de albumin?, de ser de taur ?i penicilin?. Оn

calitate de crioprotector a fost utilizat dimetilsulfoxidul. Eprubetele cu

embrioni au fost r?cite pвn? la –7°CE, cu un grad la fiecare minut, apoi au

fost introdu?i agen?i de cristalizare a ghe?ii ?i s-a continuat congelarea

pвn? la –80°CE, dar de trei ori mai оncet. ?i, оn sfвr?it, s-a aplicat

azotul lichid.

La fel de оncet ?i cu precau?ie s-a efectuat dezghe?area: оntr-o baie de

spirt cu temperatura de –50°CE, apoi la aer cu temperatura de –10°CE ?i

оntr-o baie de ap? cu temperatura de camer?. Au urmat solu?iile de

dimetilsulfoxid cu o concentra?ie оn descre?tere, pentru a se оndep?rta

complect crioprotectorul, ?i, оn etapa final? – o solu?ie pur? de tampon.

Au fost оncercate trapsplant?ri de embrioni de diferite vвrste, cu

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38