Yaşayanların sırlarına (genetik bakış açıları)

Modern biyolojinin başarıları, esas olarak onun moleküler biyoloji denen dalıyla ilişkilidir. Kalıtım çalışmasında - uzun süre gizemli kalan organizmaların özellikleri - özellikle çarpıcı sonuçlar elde edildi. Bilim adamları genin doğasını ortaya çıkarmayı başardılar. Yüzyıllar boyunca mistik, neredeyse yok gibi görünüyordu. Ve çok gerçek bir kimyasal yapı olduğu ortaya çıktı - genetik bilginin taşıyıcısı olan belirli bir deoksiribonükleik asit (DNA) parçası.

Genetik kod deşifre edildi - doğanın seçtiği kalıtsal genetik bilgiyi kaydetmenin bir yolu. Biliyoruz: bir kişi bilgiyi kaydetmenin farklı yollarını kullanır. Mekanik - kitaplarda, tek tek harflerde, kelimelerde, cümlelerde, makinelerde basılır, onları baskı şeklinde elde ederiz. Manyetik bilgi kaydetme yöntemi, elektrik mühendisliğinde kullanılır. Optik bir tane var - çeşitli video cihazlarında. Ancak doğa tamamen farklı bir yol seçti - genetik kod. Artık deoksiribonükleik asit (DNA) molekülünün ayrı, nispeten basit kimyasal yapılardan oluştuğu bilinmektedir. Sadece dört çeşidi var. Tüm çeşitli kelimeleri ve kavramları yazmak için kullanılabilecek dört harften oluşan bir alfabe hayal edin. İşte burada: Bir deoksiribonükleik asit molekülündeki dört temel yapının değişmesi, kalıtsal, genetik bilginin bir kaydıdır.

Bilim adamları, genetik süreçlerin manyetizmasını araştırdılar. Artık DNA'da meydana gelen tüm yeniden düzenlemelerin (ve organizmaların kalıtsal özelliklerinde bir değişikliğe yol açan bu yeniden düzenlemelerin) biyolojik katalizörlerin - enzimlerin yardımıyla gerçekleştirildiğini biliyoruz. Mikroskop altında, en basit yeniden düzenlemeler tamamen mekanik görünüyor: Örneğin, ipliğe benzer bir DNA molekülüne benzeyen bir çubuğu aldılar ve kırdılar ve sonra bir şekilde yeniden sabitlediler. Aslında her şey daha karmaşık ... DNA molekülünde bu kırılmayı yapan özel enzimler ve ipliği diken diğer enzimler var. Bu, diğer genetik yeniden düzenlemelerde de olur. Moleküllerinin çeşitli yeniden düzenlenmelerinde nükleik asitlerin sentezinde rol oynayan çok sayıda enzim keşfedilmiştir.

Hücrede ve tüm organizmada meydana gelen kimyasal reaksiyonların mekanizmaları hakkında artık çok şey biliniyor. Enerjinin oluşumu ve kullanımı süreçleri incelenmiştir. Hücre biyoenerji çok karmaşıktır. Teknolojide, termal enerjinin dönüşümü ile uğraşıyoruz. Kafeste ısı enerjisi kullanılamaz. Esas olarak kullanılan, örneğin kas kasılması sırasında, besinlerin hareketi ve benzerleri için harcanan mekanik enerjiye dönüştürülen kimyasal enerjidir.

Proteinlerin, nükleik asitlerin ve çeşitli hücre içi yapıların incelenmesinde büyük ilerlemeler kaydedildi. Bilgi, değişken bir oranda birikir. Bütün bunlar son 50 yılın keşifleri ve en önemlisi hakkında konuşursak - o zaman 25 yıl. Modern biyolojiyi yarattılar, yaşamın en içteki sırlarının bilgisine yaklaşmamıza yardımcı oldular.

Çevreleyen dünya hakkında bilgi edinme çabası, bir insanın ebedi ve harika bir yeteneğidir. Bilim bilgiyi elde eder - amacı budur. Ancak insanlar, doğa kanunlarının bilgisinden, temel araştırmalardan pratik faydalar bekleme hakkına sahiptir. Muhtemelen, bilginin pratik kullanımının iki biçiminden bahsedebiliriz - görünür ve görünmez.

Bizim için açık olan nedir? Genetiğin gelişimi, yeni evcil hayvan türleri yaratmayı, yeni bitki türleri geliştirmeyi mümkün kıldı. Gerçekleşen yeşil devrim, genetik araştırmanın doğrudan bir sonucudur.Doğal biyolojik olarak aktif bileşiklerin yapısı hakkında bilgi sahibi olmak, kimyanın birçok ilacı sentezlemesine yardımcı oldu, ancak bunlar olmadan modern tıbbın hayal edilemeyeceği bir şeydi.

Bugün ülkemizde ve dünyanın diğer ülkelerinde organik bileşiklerin sentezi için mikrobiyolojik yöntemler kullanan yaygın bir endüstri var. Bu şekilde örneğin mikrobiyal bir protein elde edilir. Maya, petrol hidrokarbonları üzerinde yetiştirilir, alkolün yakın gelecekte metan veya hidrojen gibi bazı gazlar üzerinde yetiştirilmesi muhtemeldir. Mayadan çiftlik hayvanları için yem olarak kullanılan tam bir protein elde edilir.

Bütün bunlar herkes tarafından görülebilir. Ama "görünmez" ile kastedilen nedir? Bunlar, temel bilimin ortaya çıkardığı fikirlerdir. Bu fikirlerin ortaya çıktığı laboratuvarda, doğrudan uygulamaya dönüştürülemeyebilirler. Ancak yüksek öğrenim sistemi ve diğer şekillerde fikirler, birçok kişinin ve özellikle tarım, tıp ve sanayide çalışan uzmanların malı haline gelir. Ve orada bilginin altın fonu meyve verir. Bu sürecin izini sürmek bile bazen zordur, ölçmek bir yana, yeraltına inen, oradaki diğer suları emen bir akarsuyu andırır ve sonra uzaktaki bir yerde bu damladan çok daha güçlü bir akarsu şeklinde ortaya çıkar. onun hayatı.

Aşılarla bulaşıcı hastalıkları önleme fikri, ilk başta mikroorganizmaların fizyolojisi çalışmalarında basit bir laboratuar tekniği olarak ortaya çıktı. Çeşitli aşılar, bulaşıcı hastalıkları önlemek için bütün bir hükümet önlemleri sistemi oluşturmak birçok uygulayıcının zamanını ve çabasını gerektirdi - aşılardiyelim ki çiçek hastalığına karşı tüberküloz, çocuk felcine karşı. Ve artık hiç kimse her şeyin bir laboratuarla, bir test tüpüyle başladığını hatırlamıyor. Başka bir örnek. Devasa antibiyotik endüstrisi ve birçok hastalığın tedavisinde kullanımları, küf ürettiği sıvının mikropların büyümesini engellediğini yanlışlıkla fark eden İngiliz mikrobiyolog Fleming'in mütevazı gözleminden kaynaklandı.

Modern yaşamın bilimimiz için belirlediği birkaç göreve dikkatinizi çekmeme izin verin. Öncelikle çevreyi korumak için biyolojik yöntemlerin kullanımından bahsediyoruz. Böcek ilacı alın. Birçoğunun yaşayan dünya üzerinde zararlı bir etkisi var. Ancak prensip olarak başka böcek ilaçları da yaratabilirsiniz. Zararlıları yok edeceklerdi, ancak kuşlar ve faydalı böcekler üzerinde zararlı bir etkisi olmayacaktı, çünkü bu kimyasal bileşikler çok kısa bir ömre sahip olacak ve sınırlı bir organizma yelpazesi üzerinde etkili olacaktı. Veya başka bir şey. Petrol üretimi sadece karada değil denizde de önemli ölçüde artmaktadır. Bu bakımdan, Dünya Okyanusu'ndan petrol ve onun ürünlerinden kaynaklanan büyük bir kirlenme tehlikesi vardır. Temizlik için yağla beslenen ve aynı zamanda onu yok eden mikroorganizmaları çok etkili bir şekilde kullanabilirsiniz.

Biyologlar, atıkları atmosfere, suya ve toprağa karışan belirli endüstriyel endüstrilerin çevreye ve insanlara yönelik tehlike derecesini belirlemelidir. Zararlı etkilere dikkat etmek, boyutlarını belirlemek - ortadan kaldırılmasına yönelik ilk adımı atmak anlamına gelir. Aslında, yönetimin doğa için olumsuz sonuçları çoğu zaman öncelikle cehaletimizle ilişkilidir. Bu arada, pestisitlerde durum buydu - o zaman insanlar basitçe yaygın kullanımlarının yol açabileceği bu olumsuz olayların kapsamını hayal etmediler.

İnsanlık, kanser ve kalıtsal hastalıklarla mücadele gibi önemli sorunların çözümünü biyolojiden bekleme hakkına sahiptir. Şimdiye kadar sadece belirli olasılıklar, hesaplamalar ve umutlar var. Ancak, bugün bilimin ne kadar hızlı geliştiğine bakılırsa, bu hastalıklarla savaşmak için bazı etkili yöntemlerin önerilebileceği zaman çok uzak değil.

Bir soru daha.Vücuttaki tüm kimyasal işlemler enzimatiktir. Biyolojik katalizörlerin - enzim proteinlerinin - yardımıyla giderler. Kimya endüstrisinde, katalizörler de kullanılır - reaksiyonların hızlandırıcıları, ancak organik değiller, en azından protein maddeleri değil. Biyokimyasal işlemlerin daha ılıman koşullarda gerçekleştiğini özellikle söylemeye gerek yoktur, çok daha etkilidirler. Muhtemelen, yakın gelecekte, bir kişi vücutta meydana gelen bu kimyasal reaksiyonları daha geniş çapta ve endüstriyel amaçlarla kullanmaya başlayacaktır. Teknolojinin geleceği şüphesiz biyoloji ile ilişkilidir.

Şimdi genetik mühendisliğinin problemleriyle meşgulüz. Bu moleküler biyolojide yeni bir yön, beş yıldan daha az bir süredir var - bilim için çok kısa bir süre. Ancak bu yön son derece ilginç ve umut vericidir. Genetik mühendisliğinin amacı, laboratuvarda yapay olarak yeni genetik yapılar yaratmaktır. Genetik kodu çözen, çeşitli genetik dönüşümlerin mekanizmalarını inceleyen, DNA'nın genetik olarak yeniden düzenlenmesini gerçekleştiren enzimleri izole etmeyi öğrenen bilim adamları, kendilerine böyle bir görev koyabildiler.

Bu deneyler ne kadar mütevazı görünürse görünsün, gerçek reddedilemez: ilk kez, insan bir test tüpünde doğada ayrı ayrı var olan tek bir bütün genetik yapıya birleşebildi. Birleşmeleri, moleküllerin rastgele çarpışmasının sonucu değil, bilinçli bir seçimin ve iyi düşünülmüş bir planın sonucuydu. Sonuçta, bilim ve teknolojideki yeni şeyler genellikle çok mütevazı bir biçimde ortaya çıkar ve her zaman en baştan doğru bir şekilde değerlendirilmez. Örneğin G. Mendel tarafından oluşturulan genetik yasaları çağdaşlar tarafından fark edilmedi ve 40 yıl sonra yeniden keşfedilmeleri gerekiyordu.

Genetik mühendisliği hangi umutları ortaya çıkarır, bize ne vaat eder?

Bir çok şey. Her şeyden önce tıpta, kalıtsal hastalıklarla mücadelede. Kural olarak, insan vücudunda bulunan binlerce genden birindeki kusurlarla ilişkilendirilirler. Genetik mühendisliği prensip olarak laboratuvarda herhangi bir genin yapılmasına izin verir. Ve bir gen aldıktan sonra, bu genin çalışmasının ürününü elde edebilir ve onu gen terapisinin yardımıyla kalıtsal bir kusuru telafi etmek için kullanabiliriz - tabiri caizse, bir genetik protezin yaratılması.

Genetik mühendisliği teknikleri de hormon üretmek için kullanılabilir. Büyük olasılıkla, insülin yakında bu şekilde üretilecektir. Domuz veya sığırlardan kesimhanede almak yerine bakteri kültüründe elde edilecektir. Yabancı genleri mikroorganizmalara empoze ederek, onları neredeyse sınırsız miktarlarda gerekli hormonu üretmeye zorlayabiliriz.

Doğal olarak bunlar genetik mühendisliğinin tek uygulamaları değildir. Gen terapisi, fantezi dünyasının dışında görünüyor. Hastalığın tedavisi için henüz neredeyse hiçbir gen elde edilmemiştir. Ancak son on yıllardaki deneyimler, doğru teoriye dayanırsa ve güvenilir yöntemler kullanılarak yürütülürse araştırmanın ne kadar hızlı geliştiğini göstermiştir. Bu nedenle şunu söyleyeceğim: bu fantezi temelsiz değil. Bu bir hayal bile değil, gerçek ölçümler, karşı karşıya olduğumuz ve oldukça yakın bir gelecekte çözülecek görevler.

İlerlemenin olumsuz sonuçları önlenebilir mi? Önlenebilirler. Aslında neyle bağlantılılar? Kural olarak, bilgimizin eksikliğiyle, olası sonuçları her zaman tam olarak değerlendiremeyeceğimiz ve öngöremeyeceğimiz gerçeğiyle. Tüm sonuçlar önceden öngörülemiyorsa, bunları maksimum ölçekte değerlendirmek ve tüm önlemleri önceden almak gerekir.

Bir dizi zararlı etkiyi ortadan kaldırmak için çalışmalar devam etmektedir. Endüstriyel işletmelerde, arıtma tesislerinin inşası geniş ölçüde geliştirildi, atık sular ve atmosfere emisyonlar üzerindeki kontrol daha sıkı hale geldi ve kapalı üretim döngüleri yaratılıyor.Kimyagerler "zararsız" böcek ilaçları üzerinde çalışıyorlar, "nefes alacak" sentetik malzemeler üretiliyor ve çok daha fazlası.

Bunda bir tür diyalektik var: Bilimdeki gelişmeler, bilimsel ve teknolojik ilerlemenin zararlı sonuçlarını ortadan kaldırmaya yardımcı olacaktır. Şimdi bilim adamları biyolojik nitrojen fiksasyonu sorunu üzerinde çalışıyorlar. Amaç ne? Azotlu gübre kullanımı şüphesiz bir ilerlemedir. Tarlalara fayda sağlar ve verimi artırır. Ancak mineral nitrojenin olumsuz sonuçları da vardır - azotlu bileşikler su kütlelerine yıkanır ve orada istenmeyen floranın gelişmesine neden olur ve bu da suyun bileşimini kötüleştirir. Gübresiz yapmak mümkün mü? Tabii ki, yoğun tarımla hiç değil, ancak kullanımlarını azaltmak mümkün. Baklagillerin (örneğin soya fasulyesi) havadan nitrojeni asimile ettiği bilinmektedir. Köklerinde küçük toplar vardır - bitkilerle simbiyoz içinde yaşayan bakteri kolonileri. Atmosferik nitrojeni bağlama ve onu soyanın kolayca emebileceği bir forma dönüştürme yeteneğine sahiptirler.

Tahılların köklerinde yaşayabilen ve atmosferik nitrojeni bağlayabilen mikroorganizmalar bulunursa, toprağa daha az gübre uygulamak mümkün olacaktır. Bu ne kadar büyük bir tasarruf vaat ediyor, doğanın korunmasına nasıl yardımcı olacak! Aramalar hangi yönlere gidiyor? Ve geleneksel olanlarda - seçimle. Ve genetik mühendisliği yoluyla. Düşünün: Atmosferik nitrojeni nodül bakterilerinden, buğdayla ve hatta tahılların yapraklarında simbiyoz halinde yaşayabilen diğer bakterilere asimile etmek için genleri aktarıyoruz ...

Çok şey, teknik veya tarımsal yöntemlerde mevcut yöntemlerde küçük iyileştirmelerle değil, temelde yeni keşifler sayesinde köklü değişikliklerle çözülebilir. Bu gelecek. İnsanlık, toplumun gelişmesiyle ilişkili olumsuz sonuçları önlemek için yolları tüketmemiştir.

A. Baev

Benzer yayınlar

Protein yapıları nasıl inşa edilir?

Kafes nedir?

Interferon kazanır