Читать онлайн «Концепции современного естествознания. Шпаргалки». Страница 27

В основе инженерной энзимологии лежат принципы органического и ферментативного катализа, химической технологии, биотехнологии и биохимии. Эта наука целиком и полностью занимается практическими разработками – применением ферментных катализаторов в биотехнологических производствах, созданием новых методов в диагностике и терапии, органическом синтезе, решением фундаментальных проблем на основе иммобилизованных ферментов. Она способствует созданию новых высокотехнологичных продуктов, улучшению качества уже существующих, а также ищет пути более экономичного применения биотехнологий.

Ферменты, разработкой которых она занимается, находят применение в пищевой, текстильной, фармацевтической, кожевенной промышленности, в медицине, сельском хозяйстве, в тонком органическом синтезе и т. д. До последнего времени их применение тормозилось крайней дороговизной получения, но теперь найдены способы значительно удешевить процесс, созданы биокатализаторы нового поколения (иммобилизованные ферменты), что способствует расширению сфер их применения.

Огромные перспективы имеет применение иммобилизованных ферментов в медицине для лечения дегенеративных, генетических и некоторых других болезней, требующих введение в организм отсутствующего в нем фермента, необходимого для нормальной работы органов. Прежде вводили чужеродные бактериальные ферменты, что нередко приводило к аллергическим реакциям или не было достаточно эффективным (чужеродные ферменты быстро разлагаются). Применение иммобилизованных ферментов позволило проблему решить: такие ферменты стабильны и не вступают в противодействие с иммунной системой человека. Они используются для проведения диализа (аппарат «искусственная почка»), для растворения тромбов в сосудах и т. п. С каждым годом расширяется область их применения.

К XXI в. на первый план вышли новые открытия в биологии, связанные с генетическими исследованиями, которые породили развитие генной инженерии и генной терапии.

Под генной инженерией понимается изменение хромосомного набора клеток с помощью биохимических и генетических методик и «переделка» наследственного материала в тех или иных целях. Генную инженерию называют иначе технологией рекомбинантных ДНК. Молекула ДНК является материально-информационной структурой клетки, где записаны параметры существующего организма. В генной инженерии происходит изоляция участков ДНК, соединение их в новых комбинациях, перенос из одной клетки в другую, замена «испорченных» участков и т. п., в результате чего достигается изменение данного генома.

Генная инженерия берет определенный участок ДНК у одного вида живых существ и внедряет в клетки другого вида, получая животное или растение с другими качествами. Ученые научились разрезать ДНК произвольно или в определенных участках гена, выделять сегменты ДНК, размножать или склеивать с ДНК других клеток и организмов, то есть создавать живые существа, которые принято называть химерами . Это позволяет преодолевать невозможность получения потомства от разных видов естественным путем, включая животные виды с растительными добавками, растительные с животными, а также растительные или животные виды с включениями ДНК микробов или вирусов. Для переноса информации используется прямой перенос нужного гена в яйцеклетку, перенос с помощью вируса, использование неспециализированных стволовых клеток эмбриона. Животные или растения, полученные в результате такой процедуры, называются трансгенными . В некоторых случаях осуществляется и перенос ДНК человека для получения необходимых в медицине белков, антител, ферментов. Разработаны методики внедрения нужных генов при помощи инъекции или генной пушки, синтеза генов и внедрения их в бактерии и т. п. При помощи разнообразных методов были получены плохо синтезируемые обычным способом вещества – инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. Новая технология имеет большие перспективы применения в медицине (создание вакцин, лечение болезней) и в сельском хозяйстве (новые сорта растений, устойчивых к засухе, холоду, болезням, вредителям).

Под генной терапией понимается система методов, позволяющая вводить участки здоровой ДНК в организм больного человека для лечения и профилактики ряда патологических процессов. Этим способом пытаются найти способ лечения рака, СПИДа и прочих болезней, не поддающихся успешному излечению. Существуют как сторонники, так и ее яростные противники. Противники считают, что генную терапию могут использовать нечистоплотные дельцы или террористы, заинтересованные в создании новых генетически модифицированных микроорганизмов, вызывающих новые заболевания. Они опасаются и того, что человек еще плохо понимает специфику генетического материала и генная терапия может принести вместо пользы вред. Особенные опасения вызывает самый распространенный и простой способ переноса участка ДНК с помощью вируса, ориентированного на перенос информации и саморепликацию в теле «хозяина», используется обычно измененный вирус иммунодефицита с удаленным участком, ответственным за размножение.

Противники генной терапии боятся, что на каком-то этапе вирус выйдет из-под контроля, начнет не переносить нужный ген, а реплицировать самого себя в огромных количествах, и вместо получения безотказного метода исправления генетических ошибок можно получить надежный метод уничтожения человечества. Пока это проблема будущего, потому что вирус способен переносить нужную информацию, но иммунная система воспринимает его как врага и начинает уничтожать «исправленные» клетки, так что ученые бьются над проблемой избирательного выключения иммунитета на время лечения.

Много опасений вызывает возможность случайного перехода измененного вируса во внешнюю среду, потому что при огромной изменчивости вирусов существует возможность получения путем скрещивания с «природным» вирусом аналогичного типа заболеваний со стопроцентной летальностью, против которых медицина окажется бессильной. Не изучены и свойства модифицированных животных и растений, они признаны безопасными, но для чистоты эксперимента требуется длительный срок, поскольку результаты могут проявиться у следующего поколения людей или даже через поколение. Ученые стремятся сделать генную терапию безопасной, но кто прав, покажет будущее.

С термином «евгеника» у человечества связаны не самые приятные ассоциации. Под евгеникой понимается учение о средствах, путях и условиях изменения наследственности человека и усовершенствовании его как биологического вида. Впервые этот термин был введен двоюродным братом Дарвина Ф. Гальтоном, который мечтал о возрождении деградирующей (по его мнению) белой расы. В 1930-х гг. в Европе и Америке это учение получило широчайшее распространение. О деградации человека как вида говорили многие, поэтому евгенические принципы имели широкий успех, на научные изыскания отпускались огромные средства, евгенические программы пропагандировались государствами, и ничего плохого в улучшении человека ученые не видели. Евгеника росла и формировалась, становилась наукой, на ее базе были созданы математическая генетика популяций, генетика человека, медицинская генетика, экспериментальная генетика популяций.

Большое распространение получила евгеника в СССР, где благодаря работам Кольцова делались попытки ввести евгенический учет и евгенический контроль как средство профилактики наследственных заболеваний; во Франции проводились аналогичные работы для охраны материнства и детства.

Однако вместе с положительными были и отрицательные моменты: опираясь на выводы евгеники, в США были приняты программы принудительной стерилизации, велась борьба с «дегенеративными» неграми и цыганами, и окончательный удар по евгенике был нанесен в гитлеровской Германии, где результаты евгенических обследований становились показаниями для уничтожения неполноценных рас (евреи, цыгане) или людей с врожденными уродствами и психическими заболеваниями.

После нюрнбергского процесса евгенические программы во всех государствах были свернуты. Евгеника была реабилитирована только в последнее десятилетие XX в., когда на волне успеха генной инженерии заговорили об улучшении физических и умственных способностей человека. Это направление получило название позитивной евгеники, но на практике не применяется – мало опыта и пока неясно, каким образом отразится исправление одного признака на остальных качествах генома.

Клонированием называется точное воспроизведение того или иного живого объекта в каком-то количестве копий, каждая из которых несет идентичный набор генов и обладает идентичными наследственными качествами. Копии именуются клонами , то есть (в точном переводе) повторениями. Клонирование живых объектов – новая и еще не разработанная полностью технология, вызывающая массовый интерес у общественности и огромные проблемы у ученых. Базой клонирования являются генетика и генная инженерия. В генетике клонирование считается рутинной процедурой, там оно используется при партеногенезе (бесполом размножении). Таким образом, например, были получены клоны шелкового шелкопряда. В эмбриологии клонирование производилось на раннем процессе развития отдельной особи морского ежа (разбором ежа на отдельные клетки-бластомеры).