Генетски инжењеринг за основце


Да волим да пишем класично, овај чланак бих отпочео текстом: човек је одувек желео да добије боље сорте биљака и расе животиња, па је тако вршио вештачку селекцију, укрштао бла, бла… Међутим, пошто не волим, онда ћу вам рећи само то да сам пријатељици блогерки обећао да ћу направити текст о генетски модификованој храни. Иако сам познат по томе што не одржавам обећања која дајем, овог пута сам направио преседан. 🙂

Да би се направила генетски модификована храна, најпре је потребно да се генетски модификује, а то значи измени, живо биће од кога ту храну и добијамо. Да бисмо то извели, неопходно је да урадимо неколико корака:

  • изолујемо жељени ген из неког организма
  • пребацимо тај ген у неки мањи геном (објаснићу, објаснићу :))
  • убацимо тај ген у ћелију домаћина
  • клонирамо ген
  • примењујемо то што смо урадили

Када се заинтересујемо за неки ген, ми онда желимо да га изолујемо. То значи управо то; да га издвојимо од свих осталих гена које та јединка има у својим ћелијама. То није баш тако једноставно, као што уосталом ни цео овај процес генетског инжењеринга није једноставан, али нам увелико помажу ензими. Ензими су, ако се сећате, молекули који убрзавају хемијске реакције. ДНК није баш претерано стабилан молекул и често му се деси да му отпадају парчићи, али на срећу живог света, уме саму себе да  „излечи“, или простије речено да закрпи. Када користимо ензиме, ми то парчање убрзавамо, са тим да су нам важне две ствари: једна је да исечемо тачно оно парче које садржи жељени ген и друга је, да га исечемо тако добро да можемо после да га уклопимо у друге гене домаћина. И један и други проблем решавамо тако што користимо нама познате ензиме, за које већ знамо где и како секу. Такође, исти ензим најчешће користимо и за ћелију домаћина јер ће тај ензим на исти начин сећи и гене домаћина, па ће се убачени гени уклопити као пазл (puzzle).

Отприлике као што показује ова шема.

Није једноставно убацити ген у нечију ћелију. Зашто? Па, много је разлога, али један од очигледнијих је што су гени заиста веома, веома мали. Тај проблем је решен убацивањем гена у геном. Геном је скуп гена, па је по логици ствари, дефинитивно већи и са њим већ може да се ради. У овом случају, потребан нам је геном преносиоца или посредника („поштара“) који ће ген да пренесе у ћелију домаћина. Микробиолози тај геном називају вектором за клонирање. Посредник је важан још због неких ствари, а један од њих је да он може да изведе да се жељени ген дуплира при свакој деоби ћелије домаћина у коју тај ген убацимо, чиме ћемо га имати више. Такође је важно да преносилац има тзв. маркер ген. Маркер је добио назив по ознаци, коју на пример остављате маркером (фломастером) у књизи за биологију када марљиво учите (је ли да да сам духовит? :)).

Када се једна ћелија подели на две, важно је и да се жељени ген дуплира и да га добије свака новонастала ћелија; тиме ћемо имати дупло више жељених гена.

Дакле, геном са почетка приче је тај преносилац гена. Ко је погодан да буде посредник? Вируси. Они збуњују научнике јер имају својства и живог и неживог, али једно њихово својство је веома искористљиво. Наиме, они када дођу до ћелије, убризгају (попут микроскопски ситног шприца) своје гене у ћелију домаћина и они тамо настављају да раде и да производе нове вирусе. Тако се они размножавају.

Ако будете били стрпљиви, видећете шему која приказује размножавање вируса.

Дакле, омражени вируси могу да пренесу гене које ми желимо у ћелију домаћина. Ипак, они нису једини преносиоци. Има их још које наука користи, а некада чак и прави вештачку ДНК, бактеријску или од квасца. Но, какав год преносилац био, њему се даје у задатак да тај ген угради у ћелију домаћина. Као ћелије домаћина су веома погодне бактерије. Оне иначе и природно „воле“ да размењују гене међусобно, па им ово убацивање гена и није тако „страно“. У ту сврху се користи неколико врста, од којих је најпознатија ешерихија коли, која попут осталих, има својих предности и недостатака. Једна од предности је да је она веома добро проучена, а мана да може да изазове болест. Међутим, ни друге врсте нису савршене, па научници раде са тим што имају, а предузимају успут и мере опреза.

Дакле, не инекције, већ вируси или неки други преносиоци. Рецимо, за ћелије које имају једро користи се тзв. трансфекција. Ћелију бомбардујемо честицама злата које су обложене са ДНК (као микроскопска сарма, где је купус ДНК, а месо унутра - злато). То неће оштетити ћелију, али ће убацити ту ДНК унутра.

Када кажемо да убацујемо ген у ћелију домаћина, не мислимо на једну ћелију, без обзира што пишемо у једнини. Јер, нико не каже да када убацујемо ген, без обзира да ли је у питању преносилац или домаћин, то мора обавезно и да успе. Некад успе, а некад не. Па како знамо? Сада ступа на сцену маркер ген. Обично се као маркер ген употребљава ген који омогућава отпорност на нешто, неку супстанцу. Када убацујемо ген у преносиоца, ми га убацимо тачно у маркер ген. Зашто? Па, да бисмо онеспособили тај маркер ген, јер ће он бити испрекидан.

Рецимо да су ово два могућа исхода након убацивања гена. У првом случају, ништа нисмо урадили. Жута зона је шематски приказ маркер гена који омогућава отпорност на супстанцу која се рецимо зове амфицилин (небитан назив, само ради илустрације). У другом случају смо успели да уметнемо ген (зелена зона), али је сада жута прекинута. Пошто је прекинута, ген више не ради, односно не даје отпорност. Додавањем амфицилина, можемо лако да одвојимо успешно убачене гене од неуспешних.

Када се жељени ген успешно убаци и при томе још и ради оно што иначе ради и у својој некадашњој „ћелији домовини“, кажемо да смо га клонирали. Ово клонирање гена нема баш везе са правим клонирањем, о чему ћу вам писати можда једном приликом. Углавном, ово што сам описао је тек деличак читавог процеса који је веома компликован. Рецимо, једна од стратегија за клонирање гена је и стварање тзв. генске библиотеке. Звучи занимљиво, али морам да одустанем од објашњавања шта је то заиста. Уосталом, није ни важно за нас који нисмо генетичари и микробиолози. Овај текст више служи да се малко боље упознате са тим шта ти научници раде и да видите да то није научна фантастика, како се често може видети по разним (и разноразним) медијима, већ је засновано на научним сазнањима.

Оваква слика јесте занимљива, али ипак не потиче из правог научног извора.

Остало нам је још све ово да применимо у (не)обичном животу. Ако сте пажљиво читали текст, приметили сте да сам написао да су бактерије идеални домаћини за жељене гене. Зар нису биљке и животиње, јер ипак, бактерије не једемо? Заправо, генетски модификована храна је тек једна од примена генетског инжењеринга. Веома важна примена је и производња лекова или корисних супстанци које се користе у медицини.

Можда ће бити могуће и ово, али ипак не само храна.

На пример, на овај начин се већ добијају хормони. Писао сам о дијабетесу и да је то болест која може бити изазвана недостатком хормона инсулина. Некада се овај хормон добијао од животиња, што је био скупљи процес, а и људски организам има ту (не)згодну особину да ствара имунитет према свему што не потиче из сопственог организма, а камоли према нечему животињском. Да ли то значи да нам бактерије вредно праве инсулин? Да, то значи управо то. Такође, генетским инжењерством су произведене и вакцине против жутице, тетануса, дифтерије и маларије. И ту су одговорне разне врсте бактерија.

Банана и жабљи батаци у једном? Мммм. Ипак, не само храна. 🙂

Чуо сам рецимо за памук коме је додат ген за боју. На тај начин, памук не би морао да се боји, што би појефтинило памучну одећу, а и смањило еколошки отисак на животну средину. Што се тиче хране, могућности су разне. На пример, инсектициди праве штету и животној средини и нама. Међутим, из једне врсте бактерија изолован је ген који производи кристални протеин, отрован за биљоједне инсекте. Овај ген убачен у биљке, омогућава им да трују своје напаснике. За нас је, тврде микробиолози, безопасан. Мање оштећене угризима инсеката, биљке доносе више плодова. Биљни вируси тешко продиру кроз ћелијски зид који имају биљне ћелије. Међутим, када их грицне неки инсект, „отвара врата“ за те вирусе и биљке се разболе. Са кристалним протеином, биљке су двоструко заштићене – и од инсеката и од вируса.

Што се тиче животиња, оне се такође генетски мењају; како за потребе исхране, тако и за потребе медицине. На пример, људи који имају хемофилију могу при најмањој посекотини да искрваре на смрт, јер немају неке супстанце потребне за коагулацију (згрушавање) крви, који учине да се рана затвори код здравих особа. Бактерије и биљке немају крв и њима ова супстанца није блиска, али животиње је имају. Занимљиво је да се овај продукт од генетски измењених животиња добија преко млека, код коза и крава, рецимо.

Ове свиње, које изгледају као „обичне“, тако су генетски модификоване да њихов измет загађује мање животну средину него измет обичних свиња.

Дакле, генетски модификована храна потиче од генетски измењених биљака и животиња, тако да оне буду отпорније на болести и оне који би их радо грицкали, да доносе већи принос (попут брзорастућег лососа), па чак и здравији (са мање штетних масти, на пример) или да мање загађују животну средину. Могућности су огромне. Међутим, да ли су и безбедне по нас, људе који ту храну једемо? Овде треба бити веома опрезан и информисати се на правом месту. Медији пишу свашта, а представници медија ипак нису стручњаци за генетику, већ новинари. Један од поузданијих извора је World Health Organization. Кликом на овај линк добићете одговоре на најмање двадесет питања у вези са темом (на енглеском језику), а ја ћу вам превести само онај који се тиче здравља људи. Они као ризике наводе могућност изазивања алергије код људи и пренос гена у људско тело или у бактерије које се иначе налазе у нашем систему органа за варење (тзв. цревна флора). Изгледа да су могућности за ово друго веома мале, али постоје и можда могу изазвати болести. Много већа опасност је мешање генетски модификованих биљака са природним биљкама или гајеним, али чији гени нису мењани. На тај начин губимо и природа и ми; потомство (мешанци) ће имати неке нове гене, а ми не само да нећемо имати контролу над оним што једемо, већ ће и последице по ланце исхране бити најблаже речено, неизвесне.

Јавност, као јавност, увек има своје мишљење, па макар и ненаучно.

Да ли ће генетски модификована храна спасити свет од глади која влада у изненађујуће великом броју земаља? Не знам, али знам да и поред покушаја у прошлости да се наука заустави на овај или онај начин, никада нико у томе није успео. Да се не лажемо, она некада иде странпутицом, врло често злоупотребљава и много је зла нанела. Међутим, исто тако, па и више од тога, донела је и многе користи и срећу свима нама. Могу само да се надам да ће се то испоставити и овај пут, јер генетски инжењеринг је наша реалност.