ძირითადი მასალა
კურსი: ბიოლოგია > თემა 17
გაკვეთილი 1: ბიოტექნოლოგიის შესავალიბიოტექნოლოგიის შესავალი
რა არის ბიოტექნოლოგია. დნმ-ტექნოლოგიის მიმოხილვა. ბიოტექნოლოგიის ეთიკური საკითხები.
საკვანძო საკითხები:
- ბიოტექნოლოგია ეწოდება რაიმე პროდუქტის ან პროცესის საწარმოებლად ორგანიზმის, ორგანიზმის კომპონენტის ან სხვა ბიოლოგიური სისტემის გამოყენებას.
- თანამედროვე ბიოტექნოლოგიების მრავალი სახე დნმ ტექნოლოგიას ემყარება.
- დნმ ტექნოლოგია არის დნმ-ის სეკვენირება, ანალიზი და ამოჭრა-ჩასმა.
- დნმ ტექნოლოგიების მთავარი ფორმებია დნმ-ის სეკვენირება, პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია, დნმ-ის კლონირება და გელ-ელექტროფორეზი.
- ბიოტექნოლოგიურმა გამოგონებებმა შესაძლოა, წარმოქმნას ახალი პრაქტიკული პრობლემები და ეთიკური საკითხები, რომლებიც აუცილებლად უნდა გადაიჭრას მთელი საზოგადოების ინფორმირებული ჩართულობით.
შესავალი
რაზე ფიქრობთ, როდესაც გესმით სიტყვა „ბიოტექნოლოგია“? ალბათ, ისეთი რაღაცები, რაც ახალ ამბებში გესმით, მაგალითად, კლონირებული ცხვარი დოლი, გენეტიკურად მოდიფიცირებული ორგანიზმები ან გენური თერაპია.
თუკი სწორედ ამაზე ფიქრობთ, აბსოლუტურად მართალი ხართ: ეს ყველაფერი ბიოტექნოლოგიების მაგალითებია. და რას იტყვით ლუდის ხარშვაზე, მცენარეების სელექციასა და ანტიბიოტიკ პენიცილინზე? ეს პროცესები და პროდუქტები — რომელთაგან ზოგიერთიც ათასობით წელია, ჩვენ გარშემოა — ასევე ბიოტექნოლოგიების მაგალითებს წარმოადგენს.
ამ სტატიაში ჩვენ ჯერ განვიხილავთ ბიოტექნოლოგიის განმარტებას და ვნახავთ იმ ხერხებს, რომელთა მეშვეობითაც შეგვიძლია ორგანიზმების (და მათი მოლეკულებისა თუ სისტემების) გამოყენება საჭირო პროდუქტების მისაღებად. შემდეგ ჩვენ უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ დნმ ტექნოლოგიაზე, დნმ-ის მანიპულირებისა და სეკვენირების ტექნიკებზე. დნმ ტექნოლოგია საკვანძოა თანამედროვე ბიოტექნოლოგიის მრავალი ფორმისთვის.
რა არის ბიოტექნოლოგია?
ბიოტექნოლოგია ეწოდება რაიმე სპეციფიკური პროდუქტის ან პროცესის საწარმოებლად ორგანიზმის, ორგანიზმის კომპონენტის ან სხვა ბიოლოგიური სისტემის გამოყენებას.
ეს ძალიან ზოგადი განმარტებაა და, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, იგი მოიცავს ყველაზე თანამედროვე ლაბორატორიულ ტექნიკებსაც და ტრადიციულ სასოფლო-სამეურნეო თუ კულინარიულ ტექნიკებს, რომლებსაც უკვე საუკუნეებია, ვიყენებთ. მოდით, განვიხილოთ ბიოტექნოლოგიის სამი მაგალითი და ვნახოთ, თუ როგორ ერგებიან ისინი ამ განმარტებას:
- ლუდის ხარშვა. ლუდის ხარშვის დროს პატარა სოკოები (საფუარები) შეყავთ დაალაოებული ქერის შაქრის ხსნარში, რომელიც ყურადღებით მეტაბოლიზირდება ფერმენტაციის პროცესის დროს. ფერმენტაციის თანმდევი პროდუქტი არის ალკოჰოლი, რომელიც ლუდებში გვხვდება. აქ ჩვენ ვხედავთ ორგანიზმს, საფუარა სოკოს, რომელიც ადამიანთა მოხმარების პროდუქტის მისაღებად გამოიყენება.
- პენიცილინი. ანტიბიოტიკი პენიცილინი გარკვეული ობის სოკოების მეშვეობით მიიღება. ადრეულ კლინიკურ ცდებში პენიცილინის მცირე რაოდენობის მისაღებად მკვლევრებს უწევდათ კვირაში
- გენური თერაპია. გენური თერაპია ახალი ტექნიკაა, რომელიც არაფუნქციური გენებით გამოწვეული გენეტიკური დარღვევების სამკურნალოდ გამოიყენება. მისი გამოყენებით „არარსებული" გენის დნმ-ი შეჰყავთ ორგანიზმის უჯრედებში. მაგალითად, გენეტიკური აშლილობის, ცისტური ფიბროზის, დროს, ადამიანებს არ უმუშავებთ ქლორიდის არხებისს გენი, რომელიც ფილტვებში იწარმოება. გენური თერაპიის ცოტა ხნის წინანდელი კლინიკური გამოცდისას ფუნქციური გენი შეიყვანეს წრიულ დნმ-ს მოლეკულაში, პლაზმიდაში, შემდეგ კი პაციენტის ფილტვის უჯრედებში მემბრანის სფეროებში (აეროზოლის სახით)
როგორც ამ მაგალითებიდან ჩანს, ბიოტექნოლოგია გამოიყენება იმ პროდუქტების საწარმოებლად, რომლებსაც ყოველდღიურად ვხედავთ, მაგალითად, ალკოჰოლისა და პენიცილინის. ის აგრეთვე გამოიყენება ახალი სამედიცინო მკურნალობების, მაგალითად, ცისტური ფიბროზის გენური თერაპიით მკურნალობის, შესამუშავებლად. ბიოტექნოლოგიას სხვა პრაქტიკული გამოყენებაც აქვს საჭმლის წარმოებასა და გარემოს დაბინძურების დასუფთავებაში.
რა არის დნმ ტექნოლოგია?
თანამედროვე ბიოტექნოლოგიების მრავალი მაგალითი დამოკიდებულია დნმ-ის ნაწილების ანალიზის, მანიპულირებისა და დაჭრა-ჩასმის უნარზე. დნმ-ის სეკვენირებისა და მანიპულაციის მიდგომებს ზოგჯერ დნმ ტექნოლოგიებს უწოდებენ
დნმ ტექნოლოგიები მნიშვნელოვანია როგორც მარტივი, ისე გამოყენებითი ბიოლოგიისთვის. მაგალითად, ტექნიკა, რომელსაც დნმ-ის მიმდევრობის მრავალი ასლის წარმოსაქმნელად მიმართავენ, პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (პჯრ), სამედიცინო დიაგნოსტიკის მრავალ ტესტსა და სასამართლო განცხადებებში ისევე გამოიყენება, როგორც მარტივ ლაბორატორიულ კვლევებში.
დნმ ტექნოლოგიების მაგალითები
მოდით, განვიხილოთ დნმ-ის ანალიზისა და მანიპულაციის ტექნიკების რამდენიმე მაგალითი, რომლებიც ყველაზე ხშირად გვხვდება თანამედროვე მოლეკულურ ბიოლოგიაში. შეგიძლიათ, ქვემოთ მოცემული ბმულები გამოიყენოთ ამ ტექნიკათაგან თითოეულზე უფრო დეტალური ინფორმაციის მისაღებად.
- დნმ-ს კლონირება. დნმ-ს კლონირებისას მეცნიერები წარმოქმნიან დნმ-ს ფრაგმენტების, მაგალითად, გენების კლონებს (ანუ, ქმნიან ბევრ ასლს). ხშირ შემთხვევაში დნმ-ს კლონირებისას მეცნიერებისთვის საინტერესო გენი შეჰყავთ დნმ-ს წრიულ მოლეკულაში, რომელსაც პლაზმიდა ჰქვია. პლაზმიდას შეუძლია, გამრავლდეს ბაქტერიაში და წარმოქმნას გენის ბევრი ასლი. ზოგიერთ შემთხვევაში ეს გენი ექსპრესირდება ბაქტერიაში და წარმოქმნის ცილას (მაგალითად, ინსულინს, რომელსაც დიაბეტით დაავადებულები იყენებენ).
- პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (პჯრ). პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია დნმ-ს მანიპულაციის კიდევ ერთი ტექნიკაა, რომელიც თანამედროვე ბიოლოგიის თითქმის ყველა სფეროში გამოიყენება. პჯრ-ის რეაქციები წარმოქმნის სამიზნე დნმ-ს თანმიმდევრობის ბევრ ასლს ნიმუში დნმ-სგან. ეს ტექნიკა შეგვიძლია გამოვიყენოთ ცოტა რაოდენობის დნმ-ს (მაგალითად, სისხლის წვეთში არსებული დნმ-ს) ბევრი ასლის გასაკეთებლად.
- გელ-ელექტროფორეზი. გელ-ელექტროფორეზი არის ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება დნმ-ის ფრაგმენტების ვიზუალიზაციისთვის (უშუალოდ დანახვისთვის). მაგალითად, მეცნიერებს შეუძლიათ პჯრ რეაქციის შედეგების ანალიზი დნმ-ის იმ ფრაგმენტების შესწავლით, რომლებსაც ის გელზე წარმოქმნის. გელ-ელექტროფორეზი აცალკევებს დნმ-ის ფრაგმენტებს მათი ზომის მიხედვით და ეს ფრაგმენტები იღებება, რათა მკვლევრებმა მოახერხონ მათი დანახვა.
- დნმ-ის სეკვენირება. დნმ-ის სეკვენირება გულისხმობს დნმ-ის მოლეკულაში არსებული ნუკლეოტიდების (ადენინების, თიმინების, ციტოზინებისა და გუანინების) მიმდევრობის განსაზღვრას. ზოგ შემთხვევაში დნმ-ის მხოლოდ ერთი ნაწილის სეკვენირება ხდება, სხვა შემთხვევებში კი შეიძლება, დნმ-ის ფრაგმენტების დიდი კოლექციის (მაგალითად, მთლიანი გენომიდან აღებულის) სეკვენირება მოხდეს ჯგუფურად.
შესაბამის სექციებზე დართულ ბმულებზე თუ გადახვალთ, შეგიძლიათ, უფრო დეტალურად გაიგოთ, თუ როგორ მოქმედებს ესა თუ ის ტექნიკა. თქვენ აგრეთვე იხილავთ კვლევებში, მედიცინასა და სხვა პრაქტიკულ საქმიანობებში მათი გამოყენების მაგალითებს.
ბიოტექნოლოგია ახალ ეთიკურ კითხვებს წარმოშობს
ბიოტექნოლოგიებს აქვს იმის პოტენციალი, სარგებელი მოუტანოს ხალხსა და საზოგადოებას, თუმცა მას აგრეთვე უარყოფითი ეფექტები ან გაუთვალისწინებელი შედეგები შეიძლება მოყვეს. ეს ასეა არა მხოლოდ ბიოტექნოლოგიისთვის, არამედ ნებისმიერი ფორმის ტექნოლოგიის შემთხვევაში. მიუხედავად ამისა, ბიოტექნოლოგია სხვა ტიპის ტექნოლოგიებისგან განსხვავებულ სარგებელს გვთავაზობს და უფრო სხვა ტიპის დილემებს წარმოშობს.
მნიშვნელოვანია, რომ ბიოტექნოლოგიური სიახლეები (ისე, როგორც სხვა ტექნოლოგიური სიახლეები) ყურადღებით შევამოწმოთ და დეტალურად გამოვიკვლიოთ, სანამ მასობრივ გამოყენებაზე გადავალთ. კლინიკური ცდები და მთავრობის რეგულაციები გვეხმარება, რომ ბაზარზე გამოვიტანოთ უსაფრთხო და ეფექტური ბიოტექნოლოგიური პროდუქტები. თუმცა ზოგჯერ ახალ ინფორმაციას ვიღებთ, რომელიც გადაგვაფასებინებს ინოვაციის უსაფრთხოებასა და გამოყენებას. ზუსტად ეს ხდება ხოლმე, როცა წამალი ტოვებს ბაზარს.
მეტიც, ბიოტექნოლოგიური ინოვაციები წარმოშობს ახალ ეთიკურ კითხვებს იმასთან დაკავშირებით, თუ როგორ უნდა ან არ უნდა გამოვიყენოთ ინფორმაცია, მეთოდები და ცოდნა.
- ზოგი ასეთი კითხვა უკავშირდება პირადი ცხოვრების ხელშეუხებლობასა და არადისკრიმინაციულობას. მაგალითად, ჯანმრთელობის დაზღვევის კომპანიამ უფრო მეტი უნდა გამოგართვათ თუ არა, თუკი გენის ისეთი ვარიანტი გაქვთ, რომელიც თქვენში დაავადების გაჩენის ალბათობას ზრდის? როგორ იგრძნობდით თავს, თქვენს სკოლას ან დამსაქმებელს თქვენს გენომთან რომ ჰქონდეს წვდომა?
- სხვა კითხვები უკავშირდება ბიოტექნოლოგიების უსაფრთხოებას, ჯანმრთელობაზე გავლენასა და ეკოლოგიურ ზემოქმედებებს. მაგალითად, მცენარე, რომელსაც გენური ინჟინერიის მეშვეობით საკუთარი ინსექტიციდის (მწერების მოსასპობი საშუალების) წარმოების უნარი აქვს, ამცირებს ქიმიური ნივთიერებების მასზე შეშხურების საჭიროებას, მაგრამ ეს აგრეთვე ზრდის იმის საშიშროებას, რომ ეს მცენარე შეიძლება ველურ ბუნებაში „გაიქცეს“ ან ადგილობრივ პოპულაციებს შეეჯვაროს (და პოტენციურად გამოიწვიოს გაუთვალისწინებელი ეკოლოგიური შედეგები).
- ბიოტექნოლოგიამ შეიძლება ისეთი ინფორმაციით უზრუნველყოს ინდივიდი, რომელიც მას რთული დილემების წინაშე დააყენებს. მაგალითად, შეიძლება, წყვილმა პრენატალური ტესტირების მეშვეობით გაიგოს, რომ მათ ჩანასახს გენეტიკური დარღვევა აქვს. მსგავსად ამისა, ადამიანმა, რომელმაც ცნობისმოყვარეობისთვის საკუთარი გენომის სეკვენირება მოახდინა, შეიძლება აღმოაჩინოს, რომ მას განუკურნებელი, გვიანგამოვლენადი გენეტიკური დაავადება განუვითარდება, მაგალითად, ჰანტინგტონის დაავადება.
მეცნიერული კვლევები და განვითარება ხელმისაწვდომს ხდის ახალ ინფორმაციას, ტექნიკებსა და ცოდნას. მიუხედავად ამისა, მეცნიერება ყოველთვის ვერ პასუხობს იმ შეკითხვას, თუ რამდენადაა მისაღები ამ ტექნიკების გამოყენება. მნიშვნელოვანია საზოგადოების თითოეული წევრის აზრის მოსმენა იმ ბიოტექნოლოგიური გამოგონებებისა და პროდუქტების შესახებ, რომლებმაც შეიძლება ჩვენს ყოველდღიურობაზე იქონიოს გავლენა.
მიიღეთ ცოდნა და გაგვიზიარეთ თქვენი შეხედულებები
ბიოტექნოლოგიის ნებისმიერი ფორმის უკან არსებული საწყისი ბიოლოგიის ცოდნა მნიშვნელოვანი პირველი ნაბიჯია მისი სასარგებლო შედეგებისა და პოტენციური საფრთხეების განსასჯელად. საიტის ამ სექციაში არსებული ინფორმაცია დაგეხმარებათ, დამოუკიდებლად შეიმუშაოთ ის გზები, რომელთა მეშვეობითაც გაიგებთ და შეაფასებთ ბიოტექნოლოგიურ გამოგონებებს.
თუკი ბიოტექნოლოგიების ცალკეული ტიპი გაინტერესებთ ან მისი პოტენციური შედეგები გაწუხებთ, კარგი იქნება, დამოუკიდებელ კვლევას თუ აწარმოებთ. მოიძიეთ სანდო, მიუკერძოებელი წყაროები და აზრთა სხვადასხვაობის შემთხვევაში შეეცადეთ, გაიგოთ ორივე მხარის მოსაზრებები. დარწმუნდით, რომ სრულად გესმით გამოგონების უკან არსებული მეცნიერება, ასევე ის, თუ რა არის (და რა არ არის) მის შესახებ ცნობილი და როგორია მისი პლუსები და მინუსები. შემდგომ უკვე შეგეძლებათ, შეიმუშავოთ თქვენი გააზრებული, კარგად დასაბუთებული მოსაზრება იმასთან დაკავშირებით, თუ რამდენად და როგორ უნდა იქნას ესა თუ ის ტექნოლოგია გამოყენებული.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.