Современная генетика
doar importan?? industrial?.
Foarte complicate sunt cazurile de izolare fiziologic? a speciei, cвnd ea
este incapabil? a se оncruci?a cu alte specii. Оn acest caz se poate aplica
оns?mвn?area artificial? a femelelor.
Este mult mai complicat cazul оn care sperma se dovede?te a fi ne viabil?
оn filierele genitale ale femelei de alt? specie. Pentru a оnfrunta acest
obstacol au fost elaborate metode de fecundare a ovulului оn eprubet?.
Pentru 14 specii de mamifere au fost g?site medii potrivite оn acest scop.
La 4 specii, dup? ce ovulele fecundate au fost introduse оn uterul femelei,
acestea s-au dezvoltat оn pui.
Cealalt? cale ?ine de ob?inerea a?a-ziselor organisme androgenetice,
adic? care se dezvolt? оn exclusivitate pe contul nucleului patern al
organismelor. Pentru ob?inerea lor trebuie s? fie оnl?turat sau inactivat
nucleul propriu al ovulului fecundat. Astfel embrionul lipsit de garnitura
matern? de cromozomi se va dezvolta pe baza garniturii paterne. Deoarece
nucleul spermatozoidului con?ine o garnitur? de cromozomi haploid? (unic?),
incapabil?, оn majoritatea cazurilor, s? asigure dezvoltarea normal? a
embrionului, trebuie s? se ob?in? diploidizarea celulelor embrionului.
Aceasta se face prin inducerea endomitozei la prima diviziune a celulei sau
prin fecundarea ei dispermic? ?i contopirea ulterioar? a' nucleelor
haploide a ambilor spermatozoizi.
Putem оmpiedica diviziunea celulei ?i efectua trecerea respectiv? din
stare haploid? оn stare diploid?, ac?ionвnd asupra ei cu temperaturi оnalte
sau substan?e speciale — colhicin? ?i citohalazin?.
Оn felul acesta savan?ii englezi au reu?it s? ob?in? оn 1977 embrioni de
?oareci diploizi androgeneticii, iar savan?ii americani оn acela?i an au
ob?inut dezvoltarea lor pвn? la na?tere. Cu mult оnainte, оn anul 1957,
savan?ii B. Astaurov ?i V. Ostracova-Var?aver au c?p?tat indivizi
androgeneticii interspecifici fecunzi de vierme de m?tas?.
Crioconservarea celulelor sexuale b?rb?te?ti nu numai c? permite crearea
b?ncii de gene a speciilor rare ?i pe cale de dispari?ie a animalelor
s?lbatice, ea mai ofer? posibilitatea de a p?stra ?i stimula sperma
reproduc?torilor de elit? timp оndelungat, chiar dup? moartea lor. Оn
prezent оn lume se оns?mвn?eaz? artificial aproape 100 milioane de vaci, 40
milioane de bivoli, 50 milioane de oi, 6 milioane de cai anual. Оn Uniunea
RSS au fost utiliza?i 655 de tauri reproduc?tori de ras? Hol?tein-friz? de
la care au fost create 6,3 milioane doze de sperm? congelat?, fapt ce
permitea efectuarea cu succes a muncii de selec?ionare.
Avantajele utiliz?rii spermei congelate o demonstreaz? urm?toarele date.
La o оmperechere natural? un taur-reproduc?tor poate оns?mвn?a pe parcursul
vie?ii sale 250—350 de vaci. La оns?mвn?are artificial? cu sperm? proasp?t?
aceast? cifr? spore?te ajungвnd la 5—8 mii. Iar utilizвnd rezervele de
sperm? congelat?, ob?inut? de la un reproduc?tor, se pot оns?mвn?a 40—50
mii de vaci.
Conservarea numai a spermei nu este o m?sur? suficient? pentru p?strarea
fondului genetic al speciilor pe cale de dispari?ie. Au оnceput lucr?rile
de creare a b?ncilor de ovule ?i de embrioni.
Metoda de congelare a ovulelor este mai dificil? decвt metoda de
congelare a spermatozoizilor, de aceea nu e elaborat? оn оntregime. Pвn? оn
prezent s-a ob?inut fecundarea ovulelor congelate ?i dezghe?ate la ?oareci,
?obolani, hвrciogi, dar dezvoltarea pвn? la na?tere a ovulului fecundat
dup? dezghe?are s-a produs numai la ?oareci. Poate e de mai mare
perspectiv? congelarea ovarelor. Dup? dezghe?are, ovarele sunt implantate
femelei castrate ?i celulele sexuale о?i definesc aici dezvoltarea. Aceste
experien?e s-au soldat cu succes asupra ?oarecilor ?i ?obolanilor.
Este posibil? o asemenea situa?ie cвnd ultima femel? a unei specii оn
dispari?ie s? pear? ?i de la ea s? r?mвn? doar ovarele congelate. Оn acest
caz ovarele ei pot fi transplantate femelelor speciilor оnrudite.
Experien?e reu?ite оn acest sens au fost efectuate asupra drosofilelor,
amfibiilor, p?s?rilor.
Exist? cвteva metode de ob?inere a animalelor din ovule congelate. Una
din ele — partenogeneza, a c?p?tat o larg? r?spвndire оn natur? la aproape
toate nevertebratele ?i la 24 specii de vertebrate — pe?ti, reptile,
amfibii. Оn cazul de fa?? ovulul оncepe diviziunea f?r? a fi fecundat ?i
pune оnceputul embrionului haploid, din care se dezvolt? un individ adult —
copia mamei. Aceast? metod? este cunoscut? ?i sub alt? denumire —
оnmul?irea virgin? a animalelor.
Ginogeneza — o alt? metod?, care se deosebe?te prea pu?in de
partenogenez?, se оntвlne?te ?i ea de multe ori оn natur?: la viermi,
pe?ti, amfibii. Оn cazul acesta activitatea pentru dezvoltare a oului ne
fecundat este realizat? de sperma altor specii оnrudite. N-are loc o
fecundare veridic?, de aceea, ca ?i оn exemplul precedent, toat?
descenden?a este de sexul feminin. La ob?inerea animalelor din celulele
sexuale conservate trebuie s? se asigure оnmul?irea lor continu?, adic?
trebuie s? se ob?in? o popula?ie de ambele sexe a acestor animale. Dac? s-
au p?strat celulele sexului homogametic, to?i indivizii din descenden?? vor
fi de acela?i sex (la majoritatea speciilor — numai femele). Iar dac? s-au
p?strat celulele sexului heterogametic, care con?in aproximativ оn
propor?ii egale sau cromozomi sexuali masculini (Y) sau feminini (X), nu e
exclus ca ele s? fecundeze selectiv ovulul din eprubet? ?i s? se ob?in?
embrionii de sexul dorit. Am mai men?ionat c? оn anul 1983 la Institutul
unional de cercet?ri ?tiin?ifice оn domeniul оnmul?irii ?i al geneticiii
animalelor agricole al Academiei agricole unionale s-a ob?inut un vi?el
dintr-un ovul crescut ?i fecundat оn eprubet?.
Crearea b?ncii de embrioni congela?i are, desigur, mai multe avantaje оn
compara?ie cu b?ncile celulelor sexuale. Оn primul rвnd, aceast? banc?
permite p?strarea genotipului ambelor sexe, adic? a masculilor ?i femelelor
speciei оn dispari?ie. Оn rвndul al doilea, se simplific? mult procedura
ob?inerii animalelor din embrionii congela?i, – r?mвne doar s? fie
implanta?i la femelele de aceea?i specie sau de specie apropiat?, оnrudit?.
Aceast? metod? permite, fapt ce prezint? o mare importan??, a se ob?ine
puii оn timpul cel mai favorabil al anului.
Ea are o mare importan?? practica ?i pentru p?strarea fondului genetic
de. valoare al animalelor agricole cunoscute prin caracterele lor economice
utile. Afar? de aceasta , dispare necesitatea de transportare оn alte
raioane sau regiuni a animalelor de ras? pentru selectarea turmelor. Оn
acest scop sunt utilizate micile vase Diuar, оn care viitoarea ras? poate
fi expediat? оn stare congelat? ca prin po?t? оn orice col?i?or nu numai al
??rii, ci ?i al оntregii lumi. A?a se procedeaz? оn Australiea, unde
aducerea embrionilor congela?i este singura metod? de importare a
animalelor de ras?.
Metoda de transplantare a embrionilor congela?i ai animalelor ce s-au
remarcat prin calit??ile lor femelelor animalelor de rase inferioare
permite realizarea mai ra?ional? ?i оntr-un ritm mai accelerat a
poten?ialului genetic al raselor de mare randament. Se ?tie c? fiecare ras?
de vite cornute mari se deosebe?te de cealalt? prin numeroase caractere,
inclusiv prin produc?ia de lapte. De exemplu, vacile de ras? neagr? b?l?at?
cu alb produc оn mediu 3400–3800 kilograme de lapte anual. Оn cele mai bune
gospod?rii produc?ia de lapte a acestei rase este mult mai mare: 5200–6500
litri. Printre vacile de aceast? ras? exist? ?i recordiste. Vaca Dora
(cresc?toria din Vilnus), de exemplu, d? 12605 kilograme de lapte. Volga
(sovhozul «Rossia», regiunea Celeabinsc) – 17517 kilograme, iar Blanca
(Cuba) – chiar 24750 kilograme. Vaca Bicer Arlinda Elen de ras?
Hol?teinfriz? (SUA) оn 305 zile din a cincia lacta?ie a dat o produc?ie de
lapte record – 25747 kilograme. Cum s? nu admir?m productivitatea
fenomenal? a acestor recordiste! Fiecare dintre ele prezint? o fabric? de
lapte. Ultima din recordistele citate produce 10 c?ld?ri de lapte zilnic.
E fireasc? оntrebarea: este ra?ional oare s? folosim aceste vaci
remarcabile drept donatoare de lapte? N-ar fi oare mai bine s? fie
transformate оn fabrici cu produc?ie оn flux de embrioni, folosind оn acest
scop totodat? sperma conservat? оn borcane a animalelor de mare randament.
S? examin?m, оn sfвr?it, ?i cazul оn care din specia disp?rut? au r?mas
numai celulele somatice. Sarcina de a restabili specia din ele este, de
bun? sam?, cea mai grea, dar, оn principiu, realizabil?. Am mai relatat
despre metoda transplant?rii nucleelor celulelor somatice оntr-un ovul al
c?rui nucleu a fost оn prealabil оndep?rtat sau inactivat. Оn anul 1981 a
ap?rut prima comunicare despre na?terea puilor de ?oareci, care s-au
dezvoltat exclusiv din nucleul transplantat. Acest lucru a fost dovedit
prin aplicarea marcajului genetic: ovulele au fost luate de la ?oarecele
negru, embrionii din care au fost luate nucleele – de la ?oarecele cenu?iu
?i, оn sfвr?it, «mama adoptiv?» a fost alb?. S-au n?scut ?oricei cenu?ii,
fapt ce a servit drept dovad? c? ei s-au dezvoltat din nucleul
transplantat.
Pentru reproducerea animalelor din celule somatice conservate sunt
necesare, оns?, transplant?ri interspecifice ale nucleelor. ?i ele, оn
principiu, sunt pe deplin realizabile. Astfel de experien?e au fost
efectuate asupra pe?tilor oso?i ?i amfibiilor. Оn multe cazuri hibrizii
nucleari-citoplazmatici ob?inu?i au fost viabili.
A?a dar, visul c? оn viitorul apropiat aceast? metod? va permite nu numai
reоnvierea speciilor disp?rute, ci ?i ob?inerea animalelor identice din
punct de vedere genetic prin transplantarea оn diferite ovule a nucleelor
aceluia?i organism devine o realitate. Acest lucru deschide selec?iei
perspective ademenitoare. Pe aceast? cale se pot p?stra un timp nelimitat
?i genotipurile ce prezint? o deosebit? valoare, transplantвnd succesiv
nucleele din genera?ie оn genera?ie.
Se ?tie c? оnmul?ind оn mod obi?nuit descenden?a unei recordiste ultima
devine mai bun? decвt celelalte vaci, dar rar de tot atinge nivelul mamei,
pentru c? are numai jum?tate din cromozomii mamei ei, cealalt? jum?tate o
prime?te de la tat?. S? nu uit?m de asemenea c? productivitatea ?i gr?simea
laptelui, ca ?i celelalte caractere ale productivit??ii, se determin?
printr-un num?r foarte mare de gene dislocate оn diferi?i cromozomi.
Deaceea оmbinarea cromozomilor ?i a genelor, ob?inute de la ambii p?rin?i,
rareori este tot atвt de reu?it? precum a fost la mama recordist?.
Altfel ar evolua lucrurile dac? s-ar ob?ine vaci cu o garnitur? de
cromozomi identic? cu cea a recordistei. Acest lucru e posibil, оns? numai
dac? se vor transplanta nucleele ei. Dac? aceasta va deveni o realitate,
va deveni posibil? ob?inerea de la un animal a unui num?r nelimitat de
urma?i, care, оn sens genetic, n-ar mai fi urma?i, ci ni?te surori gemene
ale vacii de la care, f?r? a-i aduce vre-o daun?, s-ar lua unele nuclee ale
celulelor somatice pentru a fi transplantate оn ovule str?ine.
Оn ultimul timp, datorit? succeselor ob?inute de ingineria genic?, a
devenit posibil? crearea de b?nci sau biblioteci de gene aparte. ADN-ul
este separat din organism, moleculele cu ajutorul fermen?ilor de restric?ie
sunt t?iate оn fragmente, care apoi se insereaz? оn plazmide vectoriale.
Acestea la rвndul lor se insereaz? оn celule bacteriale, care apoi se
sorteaz? оn cloni aparte, fiecare con?inвnd cвteva gene.
Anume totalitatea acestor cloni prezint? biblioteca de gene a acestui
organism. Оn realitate, оns?, aceasta va fi o bibliotec? f?r? catalog ?i
noi vom fi nevoi?i s? separ?m din milioanele de bacterii doar pe acelea ce
con?in gena care ne intereseaz?. Pentru a solu?iona aceast? problem?
(«c?utarea acului оn stogul de fвn») se folosesc zonduri speciale,
utilizarea c?rora se bazeaz? pe principiul complimetarit??ii acizilor
nucleici. Un astfel de zond e alc?tuit dintr-o molecul? de ARNi radioactiv,
specific? pentru gena, care trebuie selectat?. Avвnd molecule de acest fel
se poate efectua scriningul biblitecii de gene, ceea ce ne permite
selectarea acelei bacterii, care con?ine ADN-ul complimentar zondului dat.
Pentru organismele superioare, оns?, trebuie selectate cвteva milioane de
astfel de cloni, c?ci numai a?a se poate asigura p?strarea memoriei
genetice a speciei оn dispari?ie.
Pe viitor informa?ia genetic? a speciei va putea fi оnscris?, probabil,
оn form? de tabel. Lucr?rile de descifrare a succesiunilor ADN-ului, de
separare a genelor individuale, efectuate pe parcursul ultimilor ani,
indic? posibilitatea determin?rii structurii primare a moleculelor ADN de
orice lungime. Mai mult chiar, natura chimic? a ADN-ului permite
sintetizarea lui оn condi?ii de laborator. Trebuie s? se ?tie doar оn ce
ordine sunt dispuse nucleotidele pe fiecare sector al ADN-ului. Оn acest
scop au fost deacum create cвteva tipuri de a?a-numitele «ma?ini genice». O
asemenea ma?in? sintetizeaz? оn mod automat fragmente de ADN cu o lungime
de 40 de nucleotide: viteza - 1 nucleotid оn 5-6 minute. Ma?ina este
compus? dintr-un microprocesor, rezervoare cu nucleotide, reagen?i ?i
solu?ii necesare оn anumite etape de lucru, pomp? ?i corpul pompei оn care
se produce sinteza ADN-ului. Corpul pompei este plin de bile foarte mici de
cremene, care servesc ca baz? ?i pe care se «asambleaz?» molecula ADN.
Succesivitatea necesar? a nucleotidelor se оntroduce оn memoria ma?inii cu
ajutorul unui pupitru cu clape. Microprocesorul umple corpul de pomp?
succesiv cu nucleotide, care la un cap?t sunt blocate, pentru a se asigura
adi?ionarea nucleotidului nou introdus numai la capitul lan?ului оn
cre?tere
Astfel, utilizвndu-se «ma?inile genice», se va putea reproduce fondul
genetic al oric?rei specii pe baza informa?iei ob?inute despre ea оn form?
de tabel.
Оns?, pвn? la aplicarea acestor metode de descifrare complet? a genomului
?i clasificarea lui pentru urma?i, multe specii nu vor mai exista pe
P?mвnt. De aceea este de o mare importan?? asigurarea fix?rii materialului
genetic al ultimelor exemplare ale speciilor de animale оn dispari?ie sub
form? de ?esuturi ?i celule pentru ca ele s? poat? fi reоnviate оn viitor.
Cu aproape 200 de ani оn urm? оn apele litorale ale insulelor Comandore
fauna mondial? a pierdut o specie unic? de mamifer marin – vaca de mare. Оn
prezent ne d?m seama cu regret ce scump fond genetic a disp?rut odat? cu
nimicirea acestor vaci: a fost singura specie din micul grup al mamiferelor
marine erbivore criofile. Dac? оn prezent ar exista vaca de mare, problema
proteinei animaliere ar fi solu?ionat? destul de simplu, prin cre?terea
acestor animale pe «p??unile» gigantice subacvatice naturale ale
litoralului m?rilor Orientului Оndep?rtat.
XVI. INGINERIA GENIC? ?I SISTEMATICA
15. Genele ?i sistematica
Din cele mai vechi timpuri omul оncerca s? clasifice, s? pun? оntr-o
anumit? ordine, оntr-un sistem оntreaga varietate de organisme ce populeaz?
planeta noastr?. Aceste оncerc?ri se f?ceau la timpuri diferite, оn mod
diferit. Sistematica este ?tiin?a despre varietatea organismelor ?i
clasificarea lor pe baza originii evolutive sau a rela?iilor de rudenie
dintre ele. Mult timp principalul criteriu de clasificare a organismelor
era cel morfologic. Savan?ii studiau asem?n?rile ?i deosebirile dintre
organisme conform caracterelor exterioare vizibile ?i determinau pe baza
acestora apartenen?a lor la o anumit? specie.
Aceast? orientare оn sistematic? a fost numit? pe vremuri fenosistematic?
(fen – caracter, adic? clasificare conform caracterelor externe).
La оnceputul secolului nostru existau deja informa?ii care indicau c?
organismele ce fac parte din diferite specii nu se deosebesc totdeauna clar
dup? fenotip (morfologic).
Datorit? acestui fapt savan?ii au оnceput s? caute un nou criteriu de
determinare a apartenen?ei organismelor la diferite specii ?i au procedat
la studierea cariotipului lor (num?rul ?i particularit??ile morfologice ale
structurii cromozomilor lor). S-a constatat c? la organismele din aceea?i
specie cariotipul este identic, pe cвnd la speciile diferite el este
divers. Cariotipul a оnceput s? fie considerat drept unul din principalele
criterii ale speciei. Оn sistematic? a ap?rut o nou? orientare –
cariosistematica.
Cu ajutorul metodelor cariosistematicii s-au ob?inut date de valoare,
care permit оn?elegerea multor mecanisme evolutive ?i solu?ionarea multor
probleme ce apar оn procesul de clasificare a plantelor ?i animalelor
superioare.
Metodele cariosistematicii ?i fenosistematicii s-au dovedit, оns?,
nepotrivite pentru determinarea organismelor din regnul al treilea – regnul
microorganismelor. Microorganismele n-au оn celule un nucleu bine reliefat,
cu atвt mai mult, ele n-au cromozomi. Multe caractere fenotipice (forma,
tipul de cili, structura peretelui celular ?. a.) pentru diversele lor
grupuri au ap?rut pe parcursul evolu?iei оn mod independent, dвnd na?tere
unor forme morfologice asem?n?toare, dar ne оnrudite din punct de vedere
genetic. De aceea clasificarea conform fenotipului a constituit doar primul
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
|