Современная генетика

bacterii ?i c? ele sunt responsabile de fixarea azotului.

Оn ultimul timp au fost elaborate metode de contopire a algelor

euglenofite cu protopla?tii plantelor. O aten?ie special? o merit?

contopirea algei Giloeocapsa cu protopla?tii de tutun ?i de porumb. Aceast?

alg? prezint? interes nu numai prin faptul c? fixeaz? azotul atmosferic,

dar ?i prin aceea c?, spre deosebire de celelalte euglenofite, nu eman?

toxine pe parcursul activit??ii sale vitale.

Оn ultimii ani savan?ii englezi au reu?it s? separe gene ce determin?

capacitatea de fixare a azotului din microorganismul Klebsiella ?i s? le

insereze оn celulele colibacilului. Aceste cercet?ri au permis a se stabili

existen?a a 17 gene care determin? capacitatea de fixare a azotului. Ele

sunt dislocate ca ni?te blocuri, formвnd 7 sau 8 operoni, fapt ce asigur?

posibilitatea sintetiz?rii simultane a cвtorva fermen?i. Au fost

identificate de acum 3 gene, care controleaz? sinteza fermen?ilor de fixare

a azotului: nif H care codific? sinteza proteinei, nitrogenoza ce con?ine

fier, ?i nif D – sinteza diferitelor subunit??i ale fermentului, care

con?ine atomi de molibden ?i fier.

Prin metodele de hibridizare molecular? s-a demonstrat c? genele care ?in

la control capacitatea de fixare a azotului au o structura conservativ?:

compara?ia acestor gene la 19 microorganisme procariote fixatoare de azot

au demonstrat c? ele au o structura foarte asem?n?toare.

Scopul final al acestor cercet?ri este transplantarea genelor ce ?in la

control fixarea azotului molecular din celulele bacteriale оn celulele

plantei, men?ionвndu-se activitatea lor func?ional?.

Acest scop este foarte ademenitor, de?i deocamdat? realizarea lui nu e

posibil?. Inserarea genelor care asigur? asimilarea azotului din aer оn

ma?ina fiziologic? bine reglat? a celulelor vegetale va provoca, probabil,

o puternic? perturbare a metabolismului ei ?i nu e exclus un final

nefavorabil.

Altceva este crearea unor bacterii – simbionte, adaptate la acele culturi

de cвmp sau de paji?te, care, spre deosebire de p?st?ioase, n-au

«furnizori» proprii de azot.

Plantele (bun?oar? gramineele) pot fi оnv??ate s? asimileze azotul numai

dac? оn bacteriile radicule va fi inserat? gena responsabil? pentru acest

proces. Aceast? opera?ie cu adev?rat artistic? au reu?it s-o realizeze

savan?ii Institutului de genetic? ?i citologie a A? din Belorus?.

Bacteriile operate sunt capabile nu numai s? asimileze azotul atmosferic,

dar ?i s?-l degajeze cu eficacitate оn sol.

Trecerea de la introducerea оngr???mintelor de azot la popularea sferei

radicule a plantelor cu bacterii fixatoare de azot va permite s? se

m?reasc? recolta diferitelor culturi, s? se economiseasc? mari mijloace

materiale ?i, ceea ce este foarte important, va reduce poluarea mediului

ambiant cu nitra?i ?i nitri?i, substan?e foarte toxice ?i mutagene.

XIII. INGINERIA GENETIC? LA ANIMALE

13.1 Hibrizi neobi?nui?i: ob?inerea animalelor alofene

Оn natur? hibrizii sunt un fenomen destul de rar. Cu atвt mai mult

hibrizii оndep?rta?i ai animalelor. Fiecare specie de animale pe parcursul

evolu?iei оndelungate, a elaborat multe оnsu?iri de adaptare la mediul de

trai. Fiecare specie este protejat? contra hibridiz?rii оntвmpl?toare cu o

alt? specie printr-o mul?ime de bariere: prin perioada diferit? de mont?,

prin formele exterioare diferite, prin deosebiri оn comportament. Оn timpul

multor dansuri nup?iale se pun reciproc o serie de «оntreb?ri ?i

r?spunsuri», nerespectarea ordinii lor exclude posibilitatea оmpreun?rii.

A?a se prezint? legea care p?streaz? stabilitatea lumii vii. Uneori, оns?,

ea este оnc?lcat?, speciile apropiate se оncruci?eaz?, dar, de regul?, nu

las? urma?i - natura rebuteaz? ace?ti urma?i ocazionali, ca fiind

neviabili.

Foarte pu?ine specii de animale hibride s-au оnr?d?cinat ne p?mвnt. Ele

prezint? o excep?ie.

Omul caut? s? hibridizeze animalele, crescвndu-le оn medii artificiale.

Recurgвnd la diferite metode, uneori ingenioase, el distruge barierele

intergenice, ob?inвnd animale cu propriet??i de care are nevoie. Deseori la

baza acestei hibridiz?ri se afl? un experiment pur ?tiin?ific. Cine are

nevoie, de exemplu, de un hibrid tigru-leu? El a fost ob?inut doar ca o

raritate. Hibrizii dintre cai ?i m?gari sunt catвrul ?i bardoul, care sunt,

оns?, de mare folos оn economie. Bardoul este r?spвndit оn China, iar

catвrul оn multe regiuni muntoase ale lumii. Ei se deosebesc de cai prin

firea lor calm?, sunt rezisten?i ?i nu-s deloc sperio?i. Dar aceast? fire

calm?, ca regul?, este caracteristic? pentru animalele sterile. Catвrul se

cap?t? la оncruci?area iepelor cu m?garii, iar bardoul a m?g?ri?elor cu

arm?sarii. Sterilitatea lor se explic? prin оnc?lcarea gametogenezei: la

cai num?rul de cromozomi (2n) este de 66, iar la m?gari – 64, deci hibrizii

au o garnitur? incomplet? de cromozomi – 65. Prin metoda transplant?rii,

savan?ii au reu?it s? ob?in? catвri fecunzi. D. Antchac (SUA) ?i U. Allen

(Anglia) au c?p?tat nu demult o nou? genera?ie: femelelor de catвr li s-au

transplantat embrioni de m?gari ?i cai. S-au f?cut deja cercet?ri оn

domeniul transplant?rii embrionilor de m?gar – cailor ?i a embrionilor de

cal – m?garilor ?i s-a dovedit c? оn primul caz embrionii mor, iar оn cazul

al doilea – se dezvolt? normal.

Embrionii de opt zile au fost extra?i din iepe ?i m?g?ri?e ?i au fost

transplanta?i оn uterul femelelor-catвri. Prin inocularea prealabil? a

preparatelor hormonale s-a asigurat corespunderea ciclului sexual al

donatorilor ?i recipien?ilor, condi?ie necesar? pentru dezvoltarea spornic?

a embrionului transplantat. La cei doi mвnji ?i la m?g?ru?ul n?scu?i n-au

fost observate nici un fel de abateri. «Mamele adoptive» d?deau destul

lapte ?i aveau grij? de descenden?ii lor. Astfel s-a ob?inut o na?tere ?i

dezvoltare normal? a indivizilor de dou? specii оn organismul unui hibrid

intergenic.

Savan?ii din rezerva?ia natural? «Ascania-Nova» efectueaz? o munc?

rodnic? de cre?tere a formelor hibride de animale, lucru ce prezint? un

mare interes pentru ?tiin??. Ei au ob?inut numero?i hibrizi, printre care

hibrizi de pe urma оncruci??rii calului Prjevalschii cu calul domestic,

culanului cu calul domestic, zebrei Capman cu calul domestic, zimbrului cu

bizonul, zimbrului cu vitele cornute mari, bizonului cu vitele cornute

mari, capricornului de Siberia cu capra domestic?, muflonului cu oaia

domestic?, g?inii domestice cu fazanul, p?unului cu g?ina domestic? ?. a.

Mul?i hibrizi оmbin? tr?s?turi utile ale animalelor domestice, precum ?i

ale rudelor lor s?lbatice. Astfel, bun?oar?, prin оncruci?area lui zebu cu

rasa de vite neagr? b?l?at? cu alb s-a ob?inut o ras? de vite de tip nou cu

un randament de 4000 kg de lapte ?i un con?inut de gr?sime de 4,3%.

Hibrizii ob?inu?i de la оncruci?area iacului cu rasa de vite Simental se

caracterizeaz? printr-un randament de lapte destul de оnalt, ?i mai ales cu

un con?inut de gr?sime de 5,7–7%. Au fost ob?inu?i ?i hibrizi оndep?rta?i

ai oilor, оncruci?вndu-se merino?ii cu arharul s?lbatic; porci din mistre?

cu porcii Mari Albi.

La or??elul Academiei de ?tiin?e din Novosibirsc au fost ob?inute

rezultate interesante оn urma hibridiz?rii оndep?rtate a animalelor cu

blan? industriabil?. Din hibridizarea dihorului ?i nurc?i s-a ob?inut

honoricul. Biologii Iulia Grigorievna ?i Dmitrii Vladimirovici Tarnovschii

l-au ob?inut prin оncruci?area dihorilor de p?dure cu dihorii de step?, mai

apoi a fost оncadrat? оn procesul de hibridizare ?i nurca european?.

Dihorul ?i nurca se deosebesc atвt la exterior, cвt ?i prin felul lor de

via??. Dihorii tr?iesc pe uscat ?i se hr?nesc cu roz?toare, pe cвnd nurca

este un animal semiacvatic ?i m?nвnc? mai ales pe?te. Honoricul a mo?tenit

de la p?rin?ii s?i capacitatea de a оnota ?i de a s?pa cu iscusin?? vizuine

pe uscat. La exterior el seam?n? cu nurca, are ca ?i ea o blan? m?t?soas?

sclipitoare. Important este c? honoricii se оnmul?esc bine, fenomen foarte

rar оn hibridizarea intergenic?. Prin experimente s-au ob?inut aproape trei

sute de animale-hibride. Prolificitatea honoricilor o оntrece pe cea a

nurcii europene ?i a dihorului de p?dure. Ba chiar mai mult, de la

honorici se ob?in cвte dou? pr?sile pe an, lucru foarte important pentru

cre?terea animalelor cu blana industriabil?.

Este greu de presupus care ar fi soarta acestei noi specii biologice,

dac? honoricii ar fi l?sa?i s? tr?iasc? liber оn condi?ii naturale.

Probabil c? specia nou?, «de prob?», ar fi absorbit? de specia veche –

honoricii se оncruci?eaz? bine cu dihorii. Dar calea artificial? de

оnmul?ire ne permite s-o men?inem. Nu оncape оndoial? c? hibridul prezint?

o mare valoare pentru cre?terea animalelor s?lbatice.

Оn condi?ii artificiale favorabile pot fi оnrudite vulpea polar? cu

vulpea. La sovhozurile de cre?tere a animalelor s?lbatice «Znamenechii» ?i

«Iliatinschii» din regiunea Calinin au fost ob?inute deja astfel de animale

hibride. Animalul – rod al оncruci??rii vulpii negre-argintii cu vulpea

polar? – a mo?tenit de la rubedeniile sale propriet??ile cele mai bune: de

la prima – blan? minunat?, de la a doua – o prolificitate оnalt?.

Descenden?a vulpii-vulpii polare dep??e?te de dou? ori conform num?rului

familia vulpii de ras? pur?.

Pentru ?tiin?? ?i practic? prezint? un interes deosebit experien?ele de

ob?inere a animalelor allofene. Aceste animale pot avea nu doi ?i nici

patru, ci ?ase ?i chiar mai mul?i p?rin?i. Savan?ii de la Universitatea

din Iel (SUA) au reu?it s? contopeasc? оntr-unul singur trei embrioni

compu?i din cвte opt celule – de la ?oarecii negri, albi ?i galbeni. Acest

embrion, ob?inut оn condi?ii artificiale, a fost implantat apoi оn uterul

«mamei adoptive», care a n?scut un ?oarece neobi?nuit, cu un boti?or

galben, urechi negri ?i pete albe pe blan?.

?oarecii allofeni prezint? un mozaic genetic, care se formeaz? datorit?

recombin?rii blastomerilor de la embrioni cu diferi?i genotipi, precum se

vede оn figura 30.

Cum se ob?ine aceasta? La оnceput se extrag din oviductele ?oricoaicelor

gravide embrionii оn stadiul de 8 blastomeri ?i ei sunt disocia?i оn celule

aparte cu ajutorul fermentului proteolitic pronaza, Apoi celulele somatice

(blastomerii) a dou? sau a mai mul?i embrioni pot fi recombinate ?i, dup?

ce se vor uni strвns unele cu altele, vor fi reimplantate оn ?oarecele-

femel?. Aglutinarea ?i contopirea blastomerilor se efectueaz? cu ajutorul

virusului Sendai. Acest virus (el a fost numit оn cinstea ora?ului japonez,

оn care a fost separat pentru оntвia oar?) nimerind оn celule, se

оnmul?e?te ?i provoac? moartea lor. Dac? virusul va fi iradiat cu raze

ultraviolete, el nu se va mai putea оnmul?i ?i nu va provoca moartea

celulelor, dar va men?ine capacitatea de a le aglutina.

Оn sfвr?it, din embrionul complex reimplantat se dezvolt? un ?oarece

mozaic, care este descendent a cвtorva perechi de p?rin?i.

Оn anul 1983 un grup de savan?i оn frunte cu S. Villadsen (Anglia) au

ob?inut primele himere interspecifice sau mozaicuri genetice (a?a li se mai

zice animalelor allofene) de animale agricole. Оn urma reunirii celulelor

embrionilor de oaie ?i capr? ?i transplant?rii embrionilor himerici оn

uterul femelelor unei specii sau a alteia s-au n?scut «oile-capre» –

animale se оmbinau caracterele ambelor specii. La una din ele capul,

coarnele, coada ?i p?rul de pe unele sectoare ale corpului erau tipice

pentru capr?, iar alte sectoare erau acoperite cu lвn? de oaie. Precum a

ar?tat analiza sвngelui, hemoglobina ?i o serie de alte proteine erau de

asemenea himerice (o parte de molecule era tipic? de «oaie», cealalt? – «de

capr?»). La vвrsta de un an aceast? himer? (masculul) a manifestat un

comportament tipic de ?ap, iar dup? оmperechere cu o capr? normal? el s-a

dovedit a fi sterp, probabil din cauza defectului оn structura cozii

spermatozoizilor. Ace?tia nu sem?nau nici cu spermatozoizii de ?ap, nici cu

cei de berbec.

Cele relatate mai sus prezint? o veritabil? chirurgie celular?, care nu

se deosebe?te cu nimic de hibridizarea celulelor somatice ?i ob?inerea оn

acest fel a plantelor hibride asexuate. Ea ne ofer? mari speran?e c? prin

aceast? metod? vor fi crea?i hibrizi оndep?rta?i prolifici prin

оncruci?area оntre rasele domestice de animale cu rubedeniile lor

s?lbatice.

Hibridizarea оndep?rtat? a plantelor ?i animalelor este o realizare de

c?tre natur? a ingineriei genetice, iar experien?ele reu?ite оn acest sens

oglindesc parc? calea lung? ?i spinoas? trecut? de evolu?ia biologic? оn

crearea speciilor noi, оnmul?ind ?i оnfrumuse?вnd mereu natura vie ce ne

оnconjoar?.

13.2 O turm? оn retort?: transplantarea embrionilor

Multora le va p?rea ridicol titlul acestui capitol intrigant. De fapt, el

nu este deloc ridicol. Este vorba de p?stra-rea оn stare conservat? a

embrionilor viitorilor t?ura?i ?i junci (sau a altor animale), din care se

poate ob?ine o оntreag? turm?.

Оn prezent transplantarea embrionilor оn zootehnie se discut? larg atвt

de c?tre savan?i, cвt ?i de c?tre practicieni. E ceva foarte ispititor: s?

extragi un embrion dintr-o vac? de ras? a c?rei partener a fost ?i el de

elit? ?i s?-l transplantezi unei v?cu?e de rвnd. Ea nu va mai na?te un

vi?el propriu, ci unul str?in, de elit?...

Speciali?tii consider? c? peste un timp oarecare aceast? procedur? va

deveni banal?, bineоn?eles, dup? ce vor fi elaborate principiile

?tiin?ifice ?i va fi acumulat? destul? experien??. Transplantarea va deveni

оn zootehnie o procedur? la fel de obi?nuit?, precum a devenit оn prezent

оns?mвn?area artificial?. Dar оn acest scop trebuie creat? оn primul rвnd o

banc? de embrioni, pentru ca materialul de transplantare s? poat? fi

cheltuit оn m?sura necesit??ilor, iar aceasta are nevoie la rвndul s?u de

metode sigure de conservare a embrionilor precoci. Cвt prive?te metodele de

extragere a lor din animalele de elit? ?i transplantarea acestora la

animalele de rвnd, apoi ele sunt destul de perfecte. Оnainte de a fi

aplicat? animalelor agricole, mult timp ea a fost verificat? ?i precizat?

оn experien?ele efectuate asupra ?oarecilor de laborator.

Una din primele lucr?ri de transplantare a embrionilor la ?oareci a fost

efectuat? оn 1972 la laboratorul na?ional de la Ocrige (SUA). Peste dou?

mii cinci sute de embrioni, afla?i la diferite etape de dezvoltare (de la

monocelul? pвn? la pluricelule), au fost congela?i la temperaturi extrem de

joase. O mie au fost congela?i la -268°C. Dup? ce au fost dezghe?a?i, s-a

constatat c? aproape jum?tate din ei ?i-au p?strat vitalitatea. Cвnd au

fost transplanta?i оn organismul femelelor, ei s-au dezvoltat, formвnd o

descenden?? normal?, capabil? de a prelungi specia.

Experimentul avea nevoie, bineоn?eles, de o metod? special? ?i de mare

precau?ie. Congelarea ?i dezghe?area se efectuau extrem de оncet.

Chiar mai mult, au fost utilizate substan?e speciale, a?a-numi?ii

crioprotectori care preveneau formarea de cristale de ghea?? ce vat?m?

celulele. La aceast? congelare apa nu se cristalizeaz?, ci difundeaz?

treptat din embrioni. Experien?ele se terminau bine, dac? temperatura era

redus? cu o vitez? оntre 0,3 ?i 2°C pe minut. Dac? procesul de congelare

era accelerat pвn? la 7°C pe minut ?i chiar mai mult, to?i embrionii

periau. Cele mai bune rezultate au fost ob?inute cu embrionii congela?i оn

azot lichid cu temperatura de -196°C.

Astfel biologii au оnsu?it bine tehnica congel?rii ?i dezghe??rii

celulelor, ?esuturilor ?i organelor. Dar munca efectuat? cu embrionii

congela?i deschide noi perspective – posibilitatea de a p?stra embrionii

organismului viu un timp nelimitat. Aceasta anume e importan?a principal?

a experimentului.

Peste un an, оn 1973, la Chembrige (Anglia) a ap?rut primul t?ura?

crescut dintr-un embrion, care оn etapa timpurie de dezvoltare a fost

p?strat timp de ?ase zile оn azot lichid. De la cвteva vaci, оn a 10-ea zi

de graviditate, au fost extra?i pe cale chirurgical? 22 de embrioni. Ace?ti

embrioni au fost apoi congela?i la -196°C оn azot lichid. Embrionii

dezghe?a?i au fost transplanta?i оn uterul a unsprezece vaci recipiente. La

zece vaci nu s-a produs o dezvoltare continu? a embrionilor. Dar la o vac?

la care, оn interesele experien?ei, graviditatea a fost оntrerupt?

artificial la s?pt?mвna a ?asea, doi embrioni s-au implantat оn peretele

uterului; apoi un f?t a pierit, iar al doilea a continuat s? se dezvolte cu

succes. Aproximativ peste nou? luni vaca a n?scut un t?ura? s?n?tos.

Iar primul t?ura?, numit Zamorojennоi («Congelatul») ?i crescut prin

metoda de conservare, s-a n?scut оn Institutul unional de zootehnie la 12

martie 1980. El este prezentat оn desenul 31. Iat? cвteva am?nunte cu

privire la el.

Vaca donatoare a fost tratat?, cum se obi?nuie?te, cu preparate

gonadotrope pentru stimularea matur?rii ovulului ?i a fost оns?mвn?at? cu

sperm? congelat?. Embrionii sp?la?i оn ziua a opta erau pu?i оntr-o solu?ie

fosfatic? de tampon cu o doz? de albumin?, de ser de taur ?i penicilin?. Оn

calitate de crioprotector a fost utilizat dimetilsulfoxidul. Eprubetele cu

embrioni au fost r?cite pвn? la –7°CE, cu un grad la fiecare minut, apoi au

fost introdu?i agen?i de cristalizare a ghe?ii ?i s-a continuat congelarea

pвn? la –80°CE, dar de trei ori mai оncet. ?i, оn sfвr?it, s-a aplicat

azotul lichid.

La fel de оncet ?i cu precau?ie s-a efectuat dezghe?area: оntr-o baie de

spirt cu temperatura de –50°CE, apoi la aer cu temperatura de –10°CE ?i

оntr-o baie de ap? cu temperatura de camer?. Au urmat solu?iile de

dimetilsulfoxid cu o concentra?ie оn descre?tere, pentru a se оndep?rta

complect crioprotectorul, ?i, оn etapa final? – o solu?ie pur? de tampon.

Au fost оncercate trapsplant?ri de embrioni de diferite vвrste, cu

congelare ?i f?r? ea, la diferite etape ale ciclului sexual ale juncii

recipiente. Zamorojennоi a fost un rezultat al primei experien?e reu?ite.

Ne-am oprit asupra acestor am?nunte nu оntвmpl?tor. Am vrut s? ar?t?m

cititorilor no?tri c? a men?ine turma оn retort? ?i apoi a o transforma оn

realitate nu este un lucru u?or ?i c? el nu poate fi efectuat la orice

ferm?. Multe n-au fost relatate aici. Am?nuntele le cunosc doar savan?ii

care se ocup? cu aceast? munc?., ?i cвnd m?car una din experien?ele lor,

efectuate cu cea mai mare scrupulozitate, se soldeaz? cu succes, este o

mare cucerire. E?ecurile au loc, cu p?rere de r?u, mult mai des. Nu degeaba

se spune оn proverb: «?tiin?a presupune jertfe».

Zamorojennоi a devenit prima piatr? de temelie оn cl?direa viitoarei

turme. Dup? el au urmat noi opera?ii reu?ite de transplantare a

embrionilor, fiecare contribuind la оn?l?area treptat? a fundamentului ei.

Savan?ii au trecut de la cercet?ri pur ?tiin?ifice la experien?e de

produc?ie.

Transplantarea face posibil? ob?inerea de la o vac? de mare randament a

unei descenden?e mult mai mari decвt se cap?t? pe cale obi?nuit?. Se ?tie

c? оn cazurile de intensificare a cre?terii animalelor se reduc termenele

de folosire оn turm?, a vacii de ras? de mare randament. Ea poate aduce cel

mult patru-cinci vi?ei. Chiar dac? termenul de utilizare este maximal

acest num?r cre?te doar pвn? la 14–16 vi?ei. Cвnd embrionii lua?i de la o

vac? donator de valoare sunt transplanta?i unor animale obi?nuite

(recipiente), descenden?a poate fi m?rit? mult mai repede. Оn acest caz

vi?eii care au mo?tenit cele mai bune calit??i ale mamei recordiste, sunt

crescu?i simultan de mai multe vaci. Astfel, оn decursul unui an putem

ob?ine de la o vac? 25–42 de vi?ei, iar оn оntreaga ei perioad? de via?? –

300–600 de capete, ceea ce, la rвndul s?u, permite accelerarea selec?iei

animalelor de mare randament de 40 de ori оn compara?ie cu celelalte metode

cunoscute.

Tehnica congel?rii la temperatur? joas? a celulelor vii a solu?ionat

problema dificil? a sincroniz?rii, coordon?rii exacte a ciclurilor

biologice ale embrionului ?i mamei adoptive.

Perfec?ionarea tehnicii «de colectare» a embrionilor, a congel?rii ?i

dezghe??rii lor, a metodelor de transplantare, la care lucreaz? savan?ii

din Moscova, Leningrad, Chiev ?i Haricov (оn ultimul timp ?i la A?P «Zarea»

din Republica Moldova au fost organizate puncte de transplantare a

embrionilor animalelor agricole), trebuie s? aduc? o sporire esen?ial? a

vitelor de ras?. A fost оncercat? оn practic? ideea de a sili mamele

adoptive «s? munceasc?» mai intens – s? nasc? gemeni.

?i оnc? ceva. Nimeni nu fixeaz? deocamdat? recordurile de longevitate a

embrionilor оn azotul lichid. Se ?tie numai c? оn mai multe laboratoare ei

se p?streaz? оn stare de anabioz? cв?iva ani la rвnd. Savan?ii, оns?, sunt

convin?i c? activitatea vital? a embrionului poate fi oprit? pe zeci de ani

?i chiar secole.

Оn viitor va deveni un lucru obi?nuit men?inerea оn «descenden?a

conservat?» a poten?ialului genetic al p?rin?ilor – a unor animale agricole

remarcabile.

13.3 Descenden?? copiat?: clonarea animalelor

Se ?tie demult c? informa?ia genetic? a celulelor din diferitele ?esuturi

ale organismului este aproape identic?. Atвt оn ficat, cвt ?i оn creier, оn

pancreas, оn ovul se afl? acelea?i garnituri de gene, numai c? ele

func?ioneaz? оn diferite organe оn mod diferit. Acest fenomen de munc?

selectiv? (adic? transcrip?ia) a genelor poart? numele de diferen?iere

celular?. Modific?rile оn munca genelor pot fi reversibile. Оn cazul acesta

textul оnscris оn molecula ADN nu se schimb?, schimb?rile au loc оn alte

molecule (de exemplu, la proteine) care colaboreaz? cu ADN ?i care conduc

citirea informa?iei de pe el. Dac? оntr-adev?r a?a este, atunci din orice

celul? somatic? se poate cre?te un organism оntreg ?i devine realizabil? оn

principiu clonarea animalelor. Iar dac? la specializarea celulelor se

produce restructurarea unor anumite segmente de ADN, modific?rile оn

programul ereditar al celulei devin ireversibile. Aceasta оnseamn? c? din

celula pielii sau a ficatului nu se poate ob?ine o celul? a creierului.

Prin urmare, este imposibil? ?i clonarea organismelor.

Cum se poate controla dac? modific?rile pe care le sufer? ADN-ul оn

timpul diferen?ierii celulelor sunt reversibile sau ireversibile.

R?spunsul poate fi diferit. Se pot, bun?oar?, analiza am?nun?it

succesiunile nucleotidice ADN din diferite ?esuturi ale aceluia?i organism

оn diferite etape de dezvoltare. Dar aceast? cale este extrem de grea.

Informa?ia ereditar? a celulei este оnscris? atвt оn genele unice (ele

con?in informa?ia despre proteine), cвt ?i оn succesiuni ale ADN-ului,

repetate оn molecul? de sute ?i mii de ori.

Exist? ?i o alt? cale pentru c?ut?ri. Se pot transplanta nucleele din

diferitele celule specializate ale organismului оntr-un ovul fecundat, din

care оn prealabil a fost оndep?rtat nucleul propriu. Оn continuare se

observ? cum se realizeaz? programul genetic оnscris оn nucleul transferat.

Оn citoplasma ovulului fecundat exist? to?i componen?ii proteici necesari

pentru dezvoltarea embrionului Dac? nucleul transplantat dispune de o

informa?ie de valoare complect? ?i se va dezvolta, transformвndu-se оntr-un

organism de valoare complect?, оnseamn? c? toate genele celulelor

diferen?iate pot reveni u?or la starea lor ini?ial?. Dac?, оns?,

dezvoltarea embrionului se va оntrerupe оn etapele timpurii, оnseamn? c?

programul ereditar al nucleului transplantat s-a modificat ireversibil.

Bineоn?eles, оn cazul acesta trebuie s? fim convin?i, c? celula a suportat

bine opera?ia.

Оn prezent zeci de laboratoare din lume se ocup? cu transplantarea

nucleelor. Aceast? metod? a ap?rut оn anul 1952, cвnd R. Briggs ?i T. Ching

au transplantat pentru оntвia oar? оn Anglia nucleul unei celule de

broasc?. Dar un timp destul de оndelungat aceast? realizare nu avea nici o

aplicare оn solu?ionarea problemelor practice.

Оn anul 1975, оns?, totul s-a schimbat J. Giordon, biolog englez, a

reu?it pentru prima oar? s? creasc? un mormoloc viu, transplantвnd оn ovul

un nucleu de celul? epitelial? (de piele) a unei broa?te. Aceast? munc? a

convins c? metoda transplant?rii nucleelor poate da r?spuns la оntrebarea

cвt de profunde sunt modific?rile din genomul celulelor specializate.

Este interesant c? mormolocul lui Giordon nu s-a transformat оn broasc?

Afar? de aceasta, nu s-au ob?inut mormoloci nici prin transplantarea

nucleelor de la alte celule (ne epiteliale) ale broa?tei. Embrionul оnceta

a se dezvolta la cele mai timpurii etape ?i aceasta, dup? p?rerea lui

Giordon, ?inea mai degrab? de ireversibilitatea modific?rilor programului

ereditar al nucleelor transplantate, decвt de un e?ec al tehnicii

microchirurgilor

Оntre timp Brigs ?i Ching au reu?it s? ob?in? prin aceast? metod? o

broasc? matur?. A fost absolut identic? cu cea de la care s-a luat nucleul.

Datele analizelor biochimice convingeau c? broasca donatoare ?i broasca

urma?? erau parc? croite dup? acela?i model.

Au continuat оncerc?rile de a se cre?te asemenea «germeni» ?i la ceilal?i

reprezentan?i ai regnului animal. Una din primele lucr?ri de utilizare a

celulelor de mamifere a fost efectuat? de doctorul D. Bromholl din Oxford

(Anglia). El a reu?it s? transplanteze nucleul unei celule somatice оntr-un

ovul de iepure de cas?.

Doctorul Bromholl a folosit celulele, care au crescut mai mul?i ani оn

cultura unui ?esut оn afara organismului. Cu aceste celule, care pot fi

crescute оn orice cantitate, el fecunda ovulele. Nucleul propriu ovulului a

fost scos din func?iune cu ajutorul razelor ultraviolete. Ovulul fecundat

se implanta оn uterul iepuroaicei care juca rolul de incubator viu. Drept

urmare, se ob?inea un embrion celulele c?ruia purtau numai genele iepurelui

de cas? (care demult a murit) ?i ale c?rui celule erau cultivate оn

condi?ii artificiale.

O ?tire cu adev?rat senza?ional? pentru lumea savan?ilor a devenit

comunicarea f?cut? de C. Ilimenzee, profesor din Elve?ia, autor al

experien?elor de clonare a ?oarecilor, publicate оn anul 1981. Ilimenzee a

comunicat c? a reu?it s? ob?in? dezvoltarea a trei ?oareci de valoare

complect? ?i proliferici, transplantвnd оn ovule nucleele luate din

embrioni care au trecut primele etape de dezvoltare.

363 de nuclee de celule embrionare au fost transplantate оn ovulele chiar

atunci fecundate, din care au fost exstirpate nucleele lor proprii. Numai

142 de ovule au supravie?uit opera?ia, din ele numai 96 au оnceput s? se

dezvolte, dar curвnd jum?tate au оncetat divizarea. 48 de embrioni,

crescu?i оn eprubet?, au atins, totu?i, etapa de implantare, dup? care 16

din ei au fost insera?i оn uterul femelelor.

Ca urmare, s-au n?scut trei ?oareci care s-au dezvoltat normal. Ei se

asem?nau оn toate nu cu mamele lor, ci cu ?oarecii a c?ror nuclee au fost

folosite pentru transplantare.

Aceste experien?e ne demonstreaz? c? оn principiu este posibil? clonarea

animalelor prin metoda transplant?rii nucleelor ?i c? greut??ile tehnice

pot fi оnvinse.

Cвnd C. Ilimenzee ?i coautorul lui P. Hoppe au comunicat c? au reu?it s?

cloneze (s? ob?in? copii genetic identice) animalele, aceasta a provocat

un interes general. Era ?i de a?teptat. C?ci succesul acestor experimente

ar exercita o mare influen?? asupra productivit??ii multor ramuri din

agricultur?. Оn primul rвnd ar fi devenit posibil? оnmul?irea animalelor cu

o productivitate record, prin «luarea de copii». Оn prezent nimeni nu se

mai оndoie?te c? оn principiu aceasta este posibil. Cu cв?iva ani оn urm?

savan?ii americani, dup? numeroase e?ecuri, au reu?it, totu?i, s? fecundeze

оn condi?ii artificiale un ovul de vac? ?i prin metoda transplant?rii s?

creasc? din el un t?ura?.

Dar acum este vorba de altceva. Am mai men?ionat, c? natura a sortit ca

fiecare vac? s? devin? mam? doar de cвteva ori оn via?a ei. Оntrucвt

ovarele ei sunt tixite de ovocite – ovule ne maturizate, din punct de

vedere teoretic ea poate s? nasc? zeci de mii de vi?ei, pierzвndu-se оn

acest fel turme colosale de vite de mare randament.

Se consider? c? exist? dou? c?i reale pentru a utiliza eficace acest

poten?ial enorm de productivitate a animalelor. Ambele au c?p?tat o

dezvoltare оn lucr?rile savan?ilor de la Institutul de оnmul?ire ?i de

genetic? a animalelor agricole (ora?ul Pu?chin). Aici embrionul este

«dezbr?cat» оn etapa timpurie de dezvoltare, este lipsit de membran? ?i «se

destram?» оn celule aparte, care-s capabile s? tr?iasc? independent ?i

chiar s? se divizeze – s? dea cвteva genera?ii. Оn anumite condi?ii ele se

adun? оn grupuri, formвnd ceva asem?n?tor embrionilor.

Dac? acest proces va continua, se va putea ob?ine dintr-un singur embrion

zeci de embrioni gemeni. Aceast? оnmul?ire atвt de brusc? a poten?ialului

de procrea?ie a celor mai bune vaci este o cale direct? spre noi principii

de selec?ie. Dac? avem оn vasul lui Diuar cu azot lichid cвteva zeci de

embrioni identici nu este greu, crescвnd doar cв?iva dintre ei, s? stabilim

valoarea veridic? a celorlal?i. ?i dac? ei satisfac toate cerin?ele,

fiecare poate fi f?rвmi?at оn оnc? zeci de gemeni de valoare complect? ?i

recolta total? de la o vac? va constitui de acum cвteva sute de vi?ei.

Men?ion?m, aici practicienii se pot folosi ?i de metodele perfec?ionate de

determinare a sexului embrionilor congela?i. Metoda care promite

determinarea la sigur a sexului embrionilor vitelor cornute mari оn vвrst?

de mai pu?in de dou? s?pt?mвni a fost elaborat? la Institutul unional de

cercet?ri ?tiin?ifice оn domeniul zootehniei. Toat? procedura de preg?tire

a micropreparatelor din celule de embrion ocup? aproximativ dou? ore.

Astfel se va afla totul despre embrionul p?strat оn azotul lichid. Pentru a

ob?ine un r?spuns ferm sunt destule cвteva celule de metafaz?: dac? g?sim

acolo cromozomul Y, оnseamn? c? оn colb? se p?streaz? o descenden??

masculin?; dac? se afl? numai cromozomii X – a?tept?m numai o descenden??

feminin?. Dac? la determinarea sexului vom observa mai atent cromozomii (?i

nu numai cei sexuali), vom putea s? apreciem capacitatea embrionului de

transplantare, s? clarific?m, dac? nu exist? vre-o anomalie cromozomic?.

Dac? le eviden?iem, embrionul trebuie rebutat.

A fost elaborat? ?i o alt? cale de ob?inere a unei descenden?e numeroase.

Odat? ce majoritatea covвr?itoare a celulelor embrionare, a ovocitelor nu

se matureaz? оn condi?ii naturale, ar fi bine s? se asigure maturarea lor

оn condi?ii artificiale. Dup? cum poveste?te A. Golubev, conduc?torul

laboratorului de cultivare a embrionilor la institutul indicat mai sus,

aceast? tehnologie de reproducere se prezint? оn felul urm?tor: dup? ce

vaca recordist? de la care s-a ob?inut de acum totul, a fost rebutat?, din

ovarele ei se extrag ovocitele care se pun оntr-un mediu nutritiv favorabil

matur?rii. Apoi ovulele maturate sunt fecundate ?i embrionii ob?inu?i sunt

transplanta?i mamelor adoptive.

Tocmai a?a procedeaz? savan?ii de la Institutul de оnmul?ire ?i de

genetic? a animalelor agricole. Оn vara anului 1982 ei au extras din ovarul

unei vaci adus de la combinatul de carne celulele embrionare, aflate la

etapa timpurie de dezvoltare, ?i le-au pus оntr-un mediu nutritiv

artificial. Dup? maturare ele au fost fecundate. Peste o zi ovarele au

оnceput a se diviza. Mecanismul vie?ii care, dup? pieirea vacii-mame, s-a

oprit, a оnceput iar. Trei embrioni au fost transplanta?i juncii

recipiente. Unul dintre ei s-a prins ?i оn ianuarie 1983 vaca «Nadejda» a

n?scut fiul s?u adoptiv, numit «Pervene?».

Experimentul reu?it de fecundare artificial? a ovocitului ?i de cre?tere

оn eprubet?, de transplantare a acestuia vacii recipiente, a devenit un pas

important оn dezvoltarea biologiei mondiale. Peste un an profesorul A.

Golubev a declarat оntr-un interviu acordat coresponden?ilor: «Pervene?» se

distinge printr-o s?n?tate excelent? ?i prin ritmul dezvolt?rii sale. Cu

toate c? ra?ia sa de hran? este obi?nuit?, el spore?te zilnic оn greutate

cu mai bine de un kilogram ?i cвnt?re?te peste patru chentare.

Speciali?tii din multe centre ?tiin?ifice ale lumii se ocup? cu ob?inerea

artificial? a embrionilor ?i cu transplantarea lor. Se pune sarcina de a

оnv??a cum s? clon?m – s? оnmul?im animalele de tip genetic unical pe cale

industrial?. Astfel se vor accelera cu mult termenele de selec?ie a unor

rase de vite de mare randament. Pвn? оn prezent, оns?, au reu?it doar

experien?ele cu alte animale, precum ?i transplant?rile la vacile

recipiente a unor embrioni vii, lua?i de la vacile donatoare. Speciali?tii

geneticieni оn frunte cu academicianul L. C. Ernst, au elaborat pentru

prima dat? metodele de modelare оn eprubet? a celor mai fine procese de

na?tere a organismului viu. Aceast? orientare a ingineriei celulare este o

cale sigur? de ob?inere a vi?eilor ?i a altor animale agricole, care

prezint? o copie fidel? a p?rin?ilor lor.

13.4 Animale transgenice

F. Bernet, laureat al premiului Nobel, cu aproape cincisprezece ani оn

urm? оn cartea sa «Genele. Visuri ?i realitate» a prezis, c? ingineria

genetic? la nivelul unui оntreg organism nu va putea fi realizat? tehnic

decвt оn secolul XXI.

Оntr-adev?r, pвn? оn prezent toate realiz?rile ingineriei genice a

animalelor se refereau la celule sau embrioni aparte, crescu?i оn afara

organismului. ?i erau numai celule somatice, nu sexuale. Iar ob?inerea unui

organism animal normal, viabil dintr-o celul? somatic? este o problem?

foarte complicat?. Dup? cum am mai men?ionat, dificult??ile ?in de

modific?rile ireversibile din programul ereditar al celulelor somatice

specializate. Chiar ?i la plante un organism poate fi ob?inut numai din

celule meristematice (ne specializate) sau din celule callus

(dediferen?iate) ale altor organe, cu toate c? multe dintre ele, dup? cum

?tim, se оnmul?esc u?or pe cale vegetativ?. Oricum, numai celulele sexuale

pot transforma programul ereditar оntr-un individ de valoare complecta.

Aceasta оnseamn? c? dac? vom insera gena necesar? оn cromozomul celulei

sexuale, individul matur ob?inut din ea va con?ine aceast? gen? оn fiecare

celul? a corpului s?u ?i o va transmite prin ereditate. Succesele ob?inute

de microchirurgie la operarea unor celule aparte au f?cut ca aceast?

sarcin? s? devin? absolut real?. Dar se cerea оndr?zneal? ca dup? opera?ia

de inginerie genic? s? se creasc? un organism viu. Acest lucru l-au

realizat pentru prima dat? F. Leisi de la Universitatea Oxford (Anglia).

Trebuia transplantat? o gen? a unui epure de cas? unui ?oarece. Gena

globinei a fost оn prealabil clonat?, adic? separat? din cromozomul

epurelui de cas? ?i multiplicat? оn componen?a plazmidei inelare. Apoi

copii ale acestei gene au fost inserate cu o micropipet? foarte fin? оn

nucleele ovulelor de ?oarece chiar atunci fecundate. Dup? transpalntare au

r?mas viabile jum?tate din celule. Ele au fost introduse оnapoi оn

oviductul femelelor. Numai 15% din ele au evoluat оn ?oricei de valoare

complect?. Controlul a demonstrat c? nu la toate animalele nou-n?scute gena

str?in? s-a integrat оn cromozomi. Au fost cerceta?i 24 de ?oricei ?i numai

9 dintre ei purtau gena globinic? a iepurelui de cas?. Trebuia de verificat

dac? aceste gene se transmit prin ereditate. Оn acest scop masculii, care

aveau gena iepurelui, au fost оncruci?a?i cu ?oarecii obi?nui?i. S-a

constatat c? оn toate cazurile gena a fost mo?tenit?. Iar aceasta оnsemna

c? s-a integrat stabil nu numai оn cromozomii celulelor somatice, dar ?i оn

cele sexuale.

Primele experien?e reu?ite au fost urmate de altele. Оn anul 1981 оn

pres? au ap?rut comunic?ri cu privire la inserarea genelor str?ine clonate

оn ovulele fecundate de ?oarece, care apoi se introduceau din nou оn uter

pentru dezvoltarea lor continu?. Оn ovulul fecundat al ?oarecilor era

inserat? o molecul? de ADN, care con?inea gena globulinei ( de iepure de

cas? ?i de om, gena virotic?, fermentul timidinchinaza de codificare,

precum ?i gena hormonului de cre?tere a ?obolanului. Ne vom opri mai

am?nun?it asupra ultimului exemplu.

Experimentul efectuat de un grup de biologi americani оn frunte cu R.

Palmiter ?i R. Brinster consta оn urm?toarele. La оnceput a fost creat?

gena artificial?, compus? dintr-un sector de reglare – promotor al uneia

din genele ?oarecelui, ?i o gen? structural?, ce codific? hormonul de

cre?tere a ?obolanului. Apoi copiile genei artificiale au fost inserate оn

pronucleele feminine ale ovulelor ?oarecilor, dup? care aceste ovule se

implantau ?oarecilor, care jucau rolul de mame adoptive. La ?apte din 21 de

?oricei nou-n?scu?i a fost descoperit? expresia genei hormonului de

cre?tere a ?obolanului – cu alte cuvinte, genele ?obolanului au оnceput s?

func?ioneze оn organismul ?oarecelui. Numai unul dintre cei ?apte ?oareci a

crescut pвn? la o m?rime normal? – ceilal?i erau mult mai mari ?i cre?teau

mai repede decвt cei obi?nui?i. Este u?or de оn?eles: la ace?ti ?oareci

«transgeni» (cu gene transplantate) оn serul sвngelui se aflau foarte mul?i

hormoni de cre?tere – la unii de 800 de ori peste norm?!

Astfel, prima dat? introducerea ADN-ului str?in a provocat un efect

extern foarte pronun?at. Afar? de aceasta, deoarece s-a reu?it s? se

demonstreze c? 10 dintre cei 19 urma?i ai unuia din masculii transgeni au

mo?tenit hormonul «str?in» de cre?tere, aceasta poate servi drept dovad? a

faptului c? astfel se va putea ob?ine mo?tenirea caracterelor ?i

propriet??ilor programate de c?tre savan?i.

Aceast? orientare poate g?si aplicare оn practica zootehniei, bun?oar? la

stimularea cre?terii animalelor ?i sporirea randamentului de lapte. O

confirmare a acestui fapt sunt experien?ele efectuate recent asupra oilor.

Savan?ii australieni au creat pentru prima dat? оn lume o oaie

«transgen?», introducвnd оn embrion o gen? responsabil? de produc?ia

hormonului de cre?tere la oi. A fost un pas оnainte pe calea cre?rii unor

animale mai mari, care cresc repede, precum ?i a acceler?rii procesului de

selec?ie оn zootehnie.

Gena hormonului de cre?tere la oi a fost inserat? оn embrion, atunci cвnd

acesta era compus dintr-o singur? celul?. Apoi celula a fost implantat?

оntr-o alt? oaie, оn care a crescut mielul. Cercet?rile de laborator au

ar?tat, conform spuselor lui T. Scot, conduc?torul experimentului, c?

genele noi s-au inserat оn celulele «transgene».

Dac? experimentul va reu?i, aceast? metod? va permite s? se ob?in?

animale de 1,5 ori mai mari, care cresc de 1,3 ori mai repede decвt de

obicei.

Transplantul genetic al lui Scot este rezultatul unei munci de peste trei

ani. El este considerat оn sferele ?tiin?ifice drept un pas fundamental

оnainte, care va conduce la o abordare nou? оn principiu оn ce prive?te

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16