От генной инженерии следует отличать инженерию клеточную, представляющую собой набор различных методов гибридизации соматических клеток. Гибридизации, то есть получения гибридных клеток при скрещивании двух разных генетически различающихся организмов, а не целенаправленного изменения генотипа, производимого генными инженерами. Клеточные инженеры работают с клетками, генные – с генами, в том-то и заключается разница.
А теперь, после знакомства с методами генной инженерии, самое время ответить на вопрос: зачем нужно пересаживать гены?
Во-первых, для получения желаемых качеств у изменяемого (генетически модифицированного) организма.
Во-вторых, для предупреждения и лечения заболеваний.
В-третьих, для производства ряда лекарственных препаратов, которые синтезируются бактериями и другими микроорганизмами. Собственно, этот пункт можно было бы отнести к первому пункту, но о генетически модифицированной кукурузе знают все, а вот о том, что генетически модифицированные бактерии производят лекарства, знают, пожалуй, только специалисты. В идеале, то есть при достаточном развитии науки, практически все производство лекарственных препаратов можно переложить на хрупкие плечи бактерий. Да и часть химического производства тоже можно будет переложить. Это же так удобно – иметь небольшую бактериальную плантацию вместо огромного химического завода…
В-четвертых, в научных целях. Генетикам для экспериментов нужно много материала, часть которого создается методом генной инженерии.
Обратите внимание на следующее обстоятельство. Для получения организмов с желаемыми свойствами генные инженеры не только пересаживают гены, но и «ампутируют» их, удаляя фрагменты из молекул ДНК. Подобные «ампутации» позволяют, к примеру, повысить устойчивость организмов (преимущественно растительных) к вирусам. Каждый вирус запрограммирован природой на внедрение в молекулу клеточной ДНК на определенных участках. Вирус не может прикрепляться «куда угодно», у него есть свои «мишени». Если вырезать эти мишени из молекул ДНК, то бедному вирусу, образно говоря, некуда будет податься, негде приткнуться. «Мишени» нет – и болезни нет! Красота!
А теперь давайте поговорим о клонировании.
Начнем с самого главного – с определения. Все знают, что такое клонирование, но толком объяснить этого не могут. А ведь именно с понимания сути процесса и начинает выстраиваться представление о нем.
Итак, клонированием называется получение нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого размножения.
Искусственным или естественным путем! Не обязательно создавать клон в лаборатории. Природа «штампует» клоны тысячами. Да что там тысячами! Миллионами! Миллиардами! У бактерий клонирование является единственным способом размножения. У растений естественное клонирование наблюдается при различных способах вегетативного размножения, когда дочерняя особь образуется из многоклеточной части тела родительской особи. У животных вегетативное размножение осуществляется посредством деления или почкования (вспомните дождевого червя или гидру). Также у животных клонирование происходит при партеногенезе, когда яйцеклетки развиваются во взрослый организм без оплодотворения (например, у скальных ящериц) и при полиэмбрионии, когда из оплодотворенной яйцеклетки развивается несколько организмов (наблюдается в норме у броненосцев, а у человека встречается эпизодически – однояйцевые близнецы). Так что клоны сами по себе не являются искусственным порождением генной инженерии и уж тем более не являются чем-то «противоестественным».
Важно понимать, что клоны НЕ ЯВЛЯЮТСЯ точными генетическими копиями. Например, у однояйцевых близнецов геномы различаются вследствие различного набора мутаций. Исходный «шаблон» был одним и тем же, но ведь эти изменчивые гены постоянно мутируют, и мутагенез у каждого организма идет своим неповторимым и неподражаемым путем.
В генной инженерии термин «клонирование» используется в узком смысле. Так называются методы, используемые для искусственного получения генетически идентичных копий организмов и молекул ДНК. Да-да, все эти получения копий генов, о которых мы с вами столько говорили, являются примером молекулярного клонирования.
Разницу между синтезом молекулы и ее клонированием понимаете? Синтез – это простой (или не очень) химически процесс, при котором из нескольких исходных веществ в результате их взаимодействия друг с другом образуется конечный продукт. Молекула ДНК же или ее фрагмент – ген не синтезируются непосредственно, а копируются с исходной матрицы в процессе репликации с участием комплекса ферментов.
Процесс прямого взаимодействия веществ – и биологическая, опосредованная, «сборка» – вот в чем разница между синтезом молекулы и ее клонированием.
Как происходит клонирование многоклеточного организма.