Знаете, как скрестить мышь с медузой? Или, может быть, хотите научиться собирать конструктор из вируса, человека и быка? В нашем курсе мы расскажем вам о том, какие «пазлы» уже умеют складывать учёные и как трансгенные технологии влияют на нашу жизнь. ГМО — эти три буквы держат в страхе весь мир. Сегодня больше 80% россиян боятся генетически модифицированных организмов, не подозревая о том, что их собственные организмы в своё время уже подверглись генетической модификации. На протяжении миллионов лет вирусы, первые «генные инженеры», успешно меняли геном человека, и каждый из нас на целых 8% вирус. Из нашего курса вы узнаете, что же такое ГМО и зачем человек создал технологии трансгенеза, как работает трансгенная конструкция и какими способами её можно доставить в клетку. Мы познакомим вас с новейшими системами редактирования генома, расскажем о том, как трансгенные животные помогают исследователям в борьбе с наследственными заболеваниями и старением. Вы собственными глазами увидите светящихся рыбок и мышей и побываете в лаборатории, где из опаснейших вирусов делают безопасные для того, чтобы они служили на пользу человечеству. Добро пожаловать на курс «ГМО: технологии создания и применение». Мы научим вас делать из мухи слона!
1.1. Зачем человеку модифицировать живые организмы?
Loading...
来自 Novosibirsk State University 的课程
ГМО: технологии создания и применение
170 个评分
从本节课中
Основы генетической модификации организмов
В первой части курса мы с вам разберём, чем генетически модифицированные организмы отличаются от обычных и расскажем, для решения каких задач создаются модифицированные организмы. Мы также обсудим вопросы безопасности применения ГМО и разберём, какими свойствами можно наделить генетически модифицированный организм. Мы коснёмся технических деталей технологии ГМО: например, ответим на вопросы, как устроена трансгенная конструкция или почему ген от одного организма может работать в геноме другого.
与讲师见面
Алексей Мензоровкандидат биологических наук, старший преподаватель
Кафедра цитологии и генетики факультета естественных наук НГУ
Нариман Баттулинкандидат биологических наук, старший преподаватель
Кафедра цитологии и генетики факультета естественных наук НГУ
Вениамин Фишманкандидат биологических наук, преподаватель
Кафедра молекулярной биологии факультета естественных наук НГУ
[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] Добрый день.
Сегодня мы начинаем наш курс лекций,
который посвящен созданию трансгенных организмов и генетической инженерии.
Я думаю, что генетически модифицированные организмы — это одна из немногих тем в
биологии, которая вызывает ожесточеннейшие споры практически в любой компании.
Но, к сожалению,
оппоненты в таком споре зачастую очень мало осведомлены о предмете своего спора.
То есть они очень плохо представляют, чем же являются трансгенные организмы,
что такое трансген вообще и чем трансгенные организмы отличаются от
обычных организмов.
Поэтому если вы хотите более аргументированно участвовать в таких
спорах, то вы попали по адресу.
В нашем курсе мы расскажем о том, что же из себя представляют трансгенные
организмы, из чего состоит трансгенная конструкция, для чего вообще создают
трансгенные организмы и даже затронем самые последние достижения в этой области,
которые связаны с системами редактирования генома.
Ну а для начала попробуйте ответить на вопрос.
То, что вы сейчас видите на экране, вот эта корова, вот этот бык, является ли
он продуктом генетической модификации либо является продуктом обычной селекции?
Ну ответ будет в конце этой лекции.
Для начала давайте разберем, что же было до эпохи генетических модификаций,
что было совсем рано, до того как появились технологии модификации ДНК.
И надо сказать, что модификация окружающего пространства — это то,
что характерно для человека уже очень-очень давно.
Я думаю, что один из основных стимулов, который заставил человечество очень
активно подходить к окружающему его миру, произошел очень давно и был связан
с переходом от охоты и собирательства к земледелию и животноводству.
Именно тогда произошел вот этот качественный переход от такого пассивного
отношения к природе, когда природа давала всё, что человеку было нужно,
но не более того, и в общем, человек зависел от природы, к активной позиции,
когда человек сам стал расчищать какие-то земли для посевов,
вылавливать организмы для того,
чтобы можно было содержать их в неволе и таким образом обеспечить себе постоянный,
предсказуемый источник еды на протяжении многих лет.
Именно вот этот переход к земледелию и животноводству и позволил создать,
собственно, ту цивилизацию, которую мы сейчас видим вокруг.
И именно вот этот момент заставил
модифицировать и создавать новые сорта растений и породы животных.
Почему?
Потому что если вы хотите заниматься, например, молочным животноводством,
то вам необходимы такие животные, которые продуцируют молока больше,
чем им необходимо для выкармливания потомства.
К сожалению или к счастью, но в природе таких животных нет.
В большинстве своем все животные производят, ну плюс-минус,
ровно столько молока, сколько им необходимо для выкармливания потомства.
Никаких избытков особых никто не производит.
А именно избытки нужны для того, чтобы прокормить человека.
Поэтому если вы хотите заниматься молочным животноводством, вам придется
создать такую породу животных, которая бы производила больше молока,
чем необходимо для собственных нужд.
Каким образом этого можно достичь?
Человечество на протяжении уже многих тысяч лет достигает этих целей с помощью
способа, который сейчас называется искусственный отбор и селективное
скрещивание между собой особей, которые обладают необходимыми признаками.
Как это работает?
Лучше всего понять это на конкретном примере, например, на домашних собаках.
Это очень хороший и успешный пример искусственного отбора.
Действительно, если сравнить между собой маленьких чихуахуа, которые, как по мне,
не очень сильно-то и на собаку похожи, и поставить ее рядом с огромным догом,
которые тоже больше похожи на телят, чем на собак, трудно поверить,
что и у одного, и у другого животного когда-то был общий предок,
который, вообще говоря, выглядел, как волк.
Этот пример показывает, насколько успешным может быть искусственный отбор в создании
новых форм и размеров различных организмов.
Как это работает?
Ну, искусственный отбор работает на принципе избирательного скрещивания между
собой отдельных особей, имеющих какие-то необходимые для человека признаки.
Например, если вы хотите создать животное, собаку,
которая будет сторожить ваше жилище, вам нужна большая суровая собака.
То есть вам необходимо для этого скрещивать между собой особей,
которые будут чуть больше и чуть суровей, чем все остальные.
В их потомстве опять скрещивать между собой только тех особей,
которые обладают вот этими признаками.
Таким образом, на протяжении тысяч лет, из поколения в поколение можно создать
практически любое животное, обладающее необходимыми для вас признаками.
И понятно, что этот принцип достаточно универсальный,
он работает не только на собаках.
Давайте посмотрим на другие примеры успешной реализации искусственного отбора.
Например, свиньи.
Когда-то все породы свиней, которых мы сейчас видим у себя на фермах,
начинались с дикого кабана.
Достаточно брутальное животное, которое и сейчас,
и по сей день бродит по лесам и имеет вот такой вид, который вы видите на экране.
С помощью искусственого отбора были созданы самые разнообразные породы
домашних свиней.
Большие, маленькие, те, которые сейчас используются для производства сала,
курчавые свиньи, свиньи с огромными ушами, свиньи с маленькими ушами,
даже были созданы мини-пиги, мини-свиньи, которые на самом деле выращиваются не
для производства еды, а они уже стали животными-компаньонами,
то есть такими животными, которых человек держит у себя дома.
Ну такие заменители кошек и собак.
С коровами также произошли значительные изменения за время,
пока человек селектировал и получал новые породы животных.
Существуют молочные породы, мясные породы коров, безрогие, рогатые коровы.
Есть даже плюшевые коровы.
Помимо млекопитающих, также поменялись и другие классы животных.
Ну, например, домашние птицы, домашние куры.
Они сейчас есть всех возможных форм и размеров, с хохолками,
без хохолков, разных цветов.
То есть это доказывает еще раз, насколько эффективным может быть селекция,
искусственный отбор в создании новых пород животных.
Но животные — это не единственные организмы, которые модифицировал человек.
Растения также подверглись значительным изменениям за последние тысячи лет.
И очень яркий пример — это кукуруза.
Вот эти огромные початки, которые мы сейчас можем купить на улице,
они на самом деле очень сильно отличаются от того, какой была кукуруза 7–12
тысяч лет назад, когда человек только начал отбирать новые сорта кукурузы.
То есть дикая кукуруза тогда была совершенно не впечатляющего вида,
то есть очень маленькие зерна, и совсем их немного было.
Надо сказать, что человек не был бы человеком,
если бы обращал внимание только вот на такие хозяйственноценные признаки.
Очень важный момент для любого человека — творческий момент.
Это то, как выглядит новый сорт растений или порода животных.
И замечательный пример этому — вот такая вот цветная кукуруза,
которая также была получена методом обычной традиционной селекции,
и на самом деле она больше похожа на какие-то леденцы, чем на обычную кукурузу.
Очень важный момент, который стоит подчеркнуть в этой лекции, это то,
что искусственный отбор приводит не только к изменению внешнего вида организма.
Также меняются и гены, то есть генотип организма.
Как это происходит, очень хорошо можно проиллюстрировать на примере как раз того
самого быка, которого я показывал в начале лекции.
Правильный ответ на мой вопрос — это бык,
который был получен методами традиционной селекции.
То есть это не генетически модифицированный организм,
а это порода коров, которая называется «бельгийская голубая».
Она имеет яркий очень фенотип, внешний вид, и отличает ее мускулистость.
Эти быки больше похожи на каких-то бодибилдеров.
Почему так произошло?
Так произошло потому, что когда-то, относительно недавно — порода
эта достаточно молодая, она была получена в XIX — в начале XX века — фермер,
который занимался разведением этой породы коров, заметил,
что у него в стаде появились животные,
которые имеют чуть большую мышечную массу, чем обычные животные.
Сейчас мы уже расшифровали механизм того, почему так произошло.
Дело в том, что у таких животных произошла случайная мутация в одном-единственном
гене, гене миостатина.
Миостатин — это такой регулятор роста мышц, причем негативный регулятор,
то есть он подавляет рост мышц.
Как только мутация разрушила миостатин, мышцы вышли из-под негативной
регуляции этого белка и стали развиваться чуть больше,
чем они развиваются у нормальных животных.
Фермер, который занимался разведением этих коров, заметил, что одно из животных у
него чуть крупнее, чем все остальные, и запустил его в скрещивание,
таким образом обогатив популяцию предков вот этой
породы мутацией, геном этой популяции мутацией по гену миостатина.
И к сегодняшнему дню все животные породы бельгийская голубая
имеют в геноме вот такую мутацию.
То есть при селекции,
при искусственном отборе происходит изменение генотипа животных.
И человек, который занимается искусственным отбором,
буквально коллекционирует эти изменения, собирая их в геноме одного животного,
чтобы добиться комбинаций тех признаков,
какие ему необходимы для его хозяйственной деятельности.
В следующей лекции я расскажу о том,
почему при таком успехе селекции ее оказалось недостаточно и
почему вообще появились технологии создания трансгенных организмов.
