Современная генетика

оnmul?irea animalelor agricole.

Experien?e asem?n?toare se fac ?i cu popula?iile marine. Din cauza

mic?or?rii rezervelor de pe?te din Oceanul mondial se studiaz?

posibilitatea cre?rii unei re?ele largi de ferme marine, оn care lumea

animal? a m?rilor se va afla sub controlul omului. Dar principalele

obstacole оn realizarea acestui scop sunt: poluarea cu substan?e toxice a

apelor litoralului m?rii, bolile infec?ioase ale pe?tilor ?i cre?terea lor

relativ lent?. Оn leg?tur? cu aceasta D. Pauers ?i colaboratorii s?i (SUA)

au elaborat metode de inginerie genic? оn scopul de a accelera cre?terea

pe?tilor, precum ?i pentru a le elabora rezisten?a la temperaturi joase, la

substan?e toxice ?i la agen?i patogeni ai bolilor infec?ioase. Pentru a

m?ri viteza de cre?tere a pe?tilor se folose?te gena clonat? a hormonului

de cre?tere a mamiferelor, care seam?n? mult cu gena analog? a pe?tilor.

Savan?ii americani au constatat c? introducerea acestei gene оn icrele

fecundate ale unor specii de pe?ti provoac? o sporire sim?itoare a ritmului

lor de cre?tere. Ei au efectuat de asemenea experien?e de transplantare a

genelor, care le acord? pe?tilor rezisten?? fa?? de temperaturile sc?zute.

Aceste gene codific? formarea proteinelor cu propriet??i de antigen. Una

dintre aceste proteine este оn stare s? adi?ioneze cristale foarte mici de

ghea??, sc?zвnd astfel cu 1 – 2°CE temperatura de оnghe?are a lichidului.

Aceste proteine au fost separate din ?esuturile speciilor de pe?ti din

Antarctida.

?i, оn sfвr?it, a treia orientare este utilizarea genelor care codific?

proteinele metalotioneinei, care fixeaz? compu?ii toxici, de exemplu ionii

metalelor grele. Inserarea acestor gene оn icrele fecundate ale pe?tilor

trebuie s? sporeasc? rezisten?a puietului de pe?te оn caz de prezen?? оn

apa m?rilor a substan?elor toxice. Conform p?rerii autorilor, prezint?

perspective mai mari utilizarea genelor clonate ale metalotioneinelor

pentru ob?inerea acestor proteine prin metod? microbiologic? ?i apoi

оndep?rtarea cu ajutorul lor a' metalelor grele din apa marin?.

A?a dar, am examinat rezultatele unor experimente de transferare a

genelor str?ine оn ovulele diferitelor clase de animale. Оn ultimul timp оn

diferite ??ri ale lumii se efectueaz? asemenea. cercet?ri, deoarece ele

prezint? nu numai o mare importan?? ?tiin?ific?, dar ?i o mare оnsemn?tate

practic?.

Оn timpul apropiat rezultatele ob?inute vor putea fi, probabil, folosite

pentru tratamentul bolilor ereditare ale oamenilor ?i animalelor, provocate

de anomaliile congenitale ale aparatului genetic al celulelor. Inserarea оn

aparatul genetic al embrionilor de mamifere a genelor str?ine respective va

putea restabili func?ionarea normal? a unor sectoare anumite ale ADN-ului

?i preveni оn felul acesta dezvoltarea bolilor ereditare.

XIV. FONDUL GENETIC AL BIOSFREREI

14.1 Rolul organismelor vii оn natur? ?i оn economia na?ional?

Lumea vie care ne оnconjoar? ne frapeaz? prin varietatea sa. Оn aceasta

const? frumuse?ea ei care stimuleaz? munca creatoare a pictorilor ?i

sculptorilor, compozitorilor ?i cвnt?re?ilor, scriitorilor ?i poe?ilor.

Varietatea regnului vegetal ?i animal creeaz? un anumit echilibru оn

natur?, el oglinde?te starea real? a fondului genetic al popula?iilor ?i

speciilor, care s-au format timp de milioane de ani оn decursul evolu?iei

biologice.

No?iunea de fond genetic include, de obicei, totalitatea genelor tuturor

indivizilor, care determin? formarea celor mai diferite caractere ?i

propriet??i ale fiec?rui individ оn parte, precum ?i a speciei luate оn

ansamblu, datorit? c?rora ea poate s? se adapteze la orice condi?ii de

existen?? ?i s?-?i continue evolu?ia.

Popula?iile care se оnmul?esc pe cale sexuat? au un fond genetic relativ

stabil. Specia luat? ca un tot оntreg are un fond genetic unic, care st? la

baza procesului de formare a noi rase ?i specii.

Fiecare dintre noi ?tie c? existen?a oric?rei specii este imposibil?,

dac? ea este izolat? de toate celelalte la fel dup? cum ar fi imposibil?

existen?a oric?rui om оn afara comunit??ii umane. Оn natur? toate speciile

se afl? оntr-o leg?tur? reciproc?, fiind legate unele de altele prin mii de

fire invizibile care оn ansamblu contribuie la suprave?uirea fiec?reia din

ele. Este vorba оn primul rвnd de leg?turile trofice, care se stabilesc

оntre produc?torii de substan?e organice (plantele verzi), consumatori

(organismele heterotrofe) ?i reductorii resturilor organice

(microorganismele). Aceste trei grupe de organisme formeaz? оmpreun? taxoni

mai mari — biocenozele, оn limitele c?rora se produce ciclul biologic al

substan?elor. Cu cоt biocenoza se caracterizeaz? printr'o varietate mai

mare a fiec?rei specii din aceste grupe de organisme, cu atвt оn ea se va

observa un echilibru genetic mai bun. Din aceast? cauz? no?iunea de fond

genetic cap?t? ?i un sens mai larg. Putem vorbi despre fondul genetic nu

numai al unor specii aparte, dar ?i a biocenozelor luate оn ansamblu ?i, оn

ultim? in-stan??, despre fondul genetic mondial sau biosferic.

Pentru planeta noastr? luat? оn ansamblu no?iunea de fond genetic se

asociaz? cu totalitatea speciilor de plante, animale ?i microorganisme ce o

populeaz? ?i care creeaz? un anumit echilibru оn biosfera P?mвntului f?r?

care omenirea n-ar putea exista.

Noi to?i ?tim ce rol joac? plantele, animalele ?i regnul fiin?elor

invizibile оn natur? ?i оn via?a omului.

Plantele verzi, care realizeaz? procesul fotosintezei, sоnt izvorul

existen?ei bun?st?rii ?i dezvolt?rii vie?ii pe P?mвnt. Vegeta?ia exercit? o

mare influen?? asupra climei, bazinelor de ap?, lumii animale ?i asupra

celorlal?i componen?i ai biocenozelor. Ea este o surs? de nesecat de

produse alimentare, tehnice ?i de materie prim? medicamentoas?, de

materiale de construc?ie foarte variate. Aproape 50% din toate

medicamentele sоnt de origine vegetal?; 80°CE de pic?turi cardiace sоnt

ni?te extracte preg?tite din ierburi ?i flori.

A?i auzit, probabil, ?i despre plantele-meteoroloji. barometre vii,

indicatori de minerale utile. Pu?ini ?tiu, оns?, c? plantele se pricep ?i

la muzic?. Cвnd se cвnt? la vioar? muzica antic? indian?, mimoza cea timid?

cre?te de 1,5 ori mai repede. Plantele cele mai «muzicale», adic? care

reac?ioneaz? pozitiv la sunete, sоnt orezul ?i tutunul. C. Roberts, un

gr?dinar amator din Anglia, interpretвnd diferite melodii, a crescut una

dintre cele mai mari p?tl?gele ro?ii din lume, cu greutatea de 2 kg.

Savan?ii americani au observat c? muzica clasic?, de camer? accelereaz?

cre?terea plantelor, оn timp ce muzica de jaz o оncetine?te. Probabil, nu

degeaba jazul, mai ales оn interpretare proast?, provoac? multor oameni

emo?ii negative.

Uneori plantele servesc drept obiecte de cercetare bionic?. Natura a

оnzestrat unele organe cu o structur? atвt de perfect?, оncвt inginerii n-

au putut s? nu acorde aten?ie acestui fapt ?i utilizeaz? aceste principii

la proiectarea construc?iilor tehnice. Savan?ii germani au folosit,

bun?oar?, schema structurii crustei diatomeelor la construirea suportului

marelui ecran pentru Teatrul verde din Berlin. Arhitectul P. Soleri a

proiectat un pod peste un fluviu cu o lungime de peste 1 km. Construc?ia

acestui pod prezint? o copie a unei frunze semir?sucite, care are o

deosebit? tr?inicie.

Se poate vorbi оnc? mult despre folosul plantelor. Mu?chii ?i lichenii

servesc drept indicatori minuna?i ai polu?rii radioactive. Euhornia e o

simpl? buruian?. Ea cre?te оn regiunile subtropicale ?i oamenii caut? pe

m?sura posibilit??ilor s? scape de ea, deoarece, оnmul?indu-se foarte ^

repede, umple canalele ?i albiile rвurilor, оmpiedic? naviga?ia. S-a

constatat, оns?, c? aceast? plant? absoarbe repede din ap? (datorita

cre?terii ei rapide) multe substan?e d?un?toare, inclusiv insecticidele ?i

fenolii; afar? de aceasta, ea suge ca un burete compu?ii celor mai

periculoase metale grele — mercurul, plumbul, cadmiul. De aceea acolo unde

cre?te ea, apa este totdeauna curat?. Deci cum am aprecia folosul ?i dauna

pe care le aduce euhornia?

La fel de important este ?i rolul pe care оl au animalele оn natur? ?i оn

via?a omului.

Lumea animal? constituie o parte important? a biosferei, participвnd la

circuitul biologic al substan?elor.

Animalele exercit? o mare influen?? asupra vie?ii plantelor. S? ne

amintim оn acest sens de insectele polenizatoare ?i de p?s?rile

transportatoare de semin?e. Animalele s?lbatice constituie o surs?

inepuizabil? pentru domesticirea ?i оncruci?area lor cu animalele

domestice, pentru crearea unor rase noi. Cunoa?tem cu to?ii importan?a

estetic? a animalelor. E vorba nu numai de p?s?rile decorative, de fluturii

?i pe?ti?orii din acvariu... Animalele servesc ca obiecte de cercet?ri

?tiin?ifice, inclusiv de cercet?ri medicale ?i bionice. Оnc? filozoful

antic Democrit (sec. 4—3 о. e. n.) a men?ionat: «Noi am оnv??at de la

animale, imitвnd cele mai importante lucruri: de la p?ianjen am оnv??at

croitoria; cвntecul — de la privighetoare; construirea locuin?elor — de la

rвndunele».

Оn unul din capitolele anterioare am vorbit despre serviciul pe care оl

presteaz? truditorii microlumii. Dar activitatea lor este mult mai vast?.

S? nu uit?m c? microbii efectueaz? aproape o mie de reac?ii chimice.

Fiecare dintre ei poate prelucra o mas? biologic? de 30—40 de ori mai mare

decвt greutatea lui proprie. Cu ajutorul lor sоnt sintetizate

antibioticele, vitaminele (B12, A, D2) pe care, deocamdat?, nu le putem

ob?ine pe cale ne biologic?. Folosirea micro-bilor pentru ob?inerea

hormonului cortizon a redus costul acestui preparat de 100 de ori. Recent

savan?ii au descoperit оnc? o оnsu?ire a microbilor: s-a constatat c? mul?i

dintre ei pot face rezerve de metale. Mucegaiurile aspergilei, bun?oar?,

con?in 0,3% de cupru — de 30 000 de ori mai mult decвt mediul ambiant.

Multe bacterii acumuleaz? оn cantit??i mari uran: alga microscopic?,

clorela de ap? dulce — aproximativ 0,4% de mas? uscat?, actinomicitele —

4,5%, bacteriile denitrificative — 14%, iar culturile alese special de

drojdii sau pseudomonade — aproape 50 %. Bacteria bacilus subtilis poate

extrage din solu?ii apoase – aproximativ 40 metale diferite, inclusiv

aurul. Tulpinile special construite de microorganisme extrag din sol оn

condi?ii de laborator aproximativ 82% din aurul pe care-l con?ine.

Majoritatea microorganismelor despre care am amintit tr?iesc оn mediul

acvatic, mai alee оn ocean. Оn ultimii ani, оns?, Oceanul mondial este

considerat tot mai mult o surs? poten?ial? de diferite substan?e utile, ale

c?ror rezerve pe uscat s-au mic?orat mult, iar unele sоnt pe cale de

dispari?ie. Оn apa marin? sоnt dizolvate 6 miliarde tone de cupru, 4

miliarde tone de uran, 0,5 miliarde tone de argint, aproape 10 milioane

tone de aur. Nu pot fi oare extrase aceste bog??ii cu ajutorul

microorganismelor, care au minunata capacitate de a concentra metalele?

Aceasta nu este o idee fantastic?. Doar microbii care acumuleaz? metalele

оntrec sorben?ii chimici prin capacitatea lor de absorb?ie, cоt ?i

specificul absorb?iei. Afar? de aceasta, microbii bioabsorben?i pot

purifica de metale grele, inclusiv de cele radioactive, scurgerile

industriale. Cultura mucegaiurilor de ficomicete separ? uranul din apa

poluat? de 3,5 ori mai repede, iar torul — de 2—3 ori mai repede decвt

r??inile schimb?toare de ioni. ?i dac? vom utiliza cultura de bacterii

dinitrificative, peste 8 minute de contact cu bioabsorbantul, concentra?ia

de uran din ap? se reduce de la 25 la 0,5 mg/l.

Pentru sporirea eficacit??ii acestor sisteme de purificare pot fi

«perfec?ionate» microorganismele folosite оn ele prin metode de inginerie

genic?. Оn SUA a fost patentat? metoda de detoxificare biologic? a apelor

de scurgere — acolo func?ioneaz? bacteriile pseudomonadei, c?rora le-au

fost оncorporate plazmidele ce determin? sinteza proteinei, care separ?

mercurul din compu?ii ei. Celulele uzate sоnt arse apoi, iar mercurul —

separat din produsele lor de ardere.

Dar din toate cele create pвn? оn prezent de natur? nimic nu poate fi

comparat cu capacitatea fantastic? de adaptare, caracteristic? fiin?elor

invizibile.

Exist? bacterii care se pot afla оn hidrogen lichid (-252°C) timp de 20

de minute, iar temperatura de —200°C o suport? cвteva luni. Savan?ii

americani au descoperit bacterii vii оn craterele vulcanilor de pe fundul

oceanului. Ele tr?iesc ?i se оnmul?esc la o temperatur? de 250°C ?i la o

presiune de 265 atmosfere. Pe fundul Oceanului Pacific a fost descoperit un

izvor termal cu temperatura de 400°C. Оn acest «uncrop» tr?iesc nu numai

bacterii, dar ?i unele molu?te ?i viermi. Diapazonul presiunii la care este

posibil? via?a frapeaz? imagina?ia: de la 8 mii de atmosfere (drojdiile)

pвn? la 0,001 milibari (semin?ele ?i «sporii). Imagina?ia noastr? refuz? s?-

?i prezinte acest lucru, dar unele specii de bacterii se simt normal оn

apele reactorilor atomici la o doz? de radia?ie de 2—3 milioane de Rad.

Pentru compara?ie, radia?ia natural? cronic? pe globul p?mвntesc variaz?

оntre 48 de microrad ?i un rad pe an.

De ce am caracterizat atвt de am?nun?it rolul multilateral pe care-l

joac? fiin?ele vii? Pentru a clarifica c? f?r? ele omul nu poate exista. Оn

procesul evolu?iei de sute de mii ?i milioane de ani, toate formele de

via?? au selectat ?i au fixat оn aparatele lor genetice capacitatea de a se

adapta perfect la condi?iile specifice de mediu. Оn majoritatea cazurilor

aceste adapt?ri nu pot fi create de om оn mod artificial.

De aceea fiecare specie, chiar dac? se pare c? n-are оn prezent nici o

оnsemn?tate practica, poate deveni de mare valoare. Dispari?ia oric?rei

specii оnseamn? o renun?are con?tient? la un conservator al fondului

genetic poten?ial ?i o ?tirbire nu numai a intereselor ?tiin?ei, dar ?i a

posibilit??ilor practicii viitoare. E de mare importan?? men?inerea

fondului genetic mondial, оn special a acelor plante ?i animale, care au

devenit de acum rare ?i al c?ror mediu de trai este amenin?at de o brusc?

оnr?ut??ire.

14.2 Banca de gene a plantelor

Problema p?str?rii fondului genetic al speciilor existente de plante este

una din problemele generale ale protec?iei naturii vii.

Pentru p?strarea variet??ii vegetale оn оntreaga lume a fost creat? o

re?ea larg? de rezerva?ii ?i de gr?dini botanice. Dar rezerva?iile оn care

se p?streaz? biocenozele tipice nu pot garanta pe deplin p?strarea tuturor

speciilor de plante, care vie?uiesc pe teritoriul lor. Оn gr?dinile

botanice, la rвndul lor, se p?streaz? de obicei numai ni?te grupe mici de

plante. De aceea savan?ii о?i leag? toate speran?ele pe viitor de crearea

b?ncilor de semin?e, sau, cum mai sоnt ele numite, b?ncile plasmei

embrionare (germinale).

Оn leg?tur? cu aceasta Organiza?ia alimentar? ?i agricol? a ONU (FAO) a

propus un program interna?ional de protec?ie ?i p?strare a formelor

s?lbatice ale plantelor cultivate. Aceste forme au servit pe vremuri drept

material pentru cre?terea tuturor culturilor agricole contemporane.

?i dac? оn prezent multe dintre ele sоnt pe cale de dispari?ie complect?,

aceasta оnseamn? c? pot dispare pentru totdeauna genele care determin?

diferitele оnsu?iri ale plantelor.

FAO recomand? s? se ?in? la eviden?? materialul genetic existent ?i s? se

organizeze un sistem interna?ional de «b?nci» pentru p?strarea permanent? a

fondului genetic mondial al plantelor. Aici rolul principal apar?ine

Institutului unional de fitotehnie (IUF), unde este concentrat? cea mai

mare colec?ie de gene din lume. Fondatorul ei a fost academicianul N. I.

Vavilov.

Tвn?rul Vavilov a fost unul dintre primii care a оn?eles ce оnseamn?

genetica pentru agricultur?. Odat? ce genele r?spund de calitatea soiului

?i din ele pot fi ob?inute orice fel de combina?ii dorite, Vavilov, primul

оn lume, a hot?rвt s? organizeze o colec?ie gigantic? de gene, s?

alc?tuiasc? o genotec? unic?. Conform planurilor sale, aceast? genotec? va

fi de folos selec?ionatorilor abona?i, care vor construi soiuri noi de

plante.

De aceea a ap?rut ideea de a trimite оn toate ??rile lumii expedi?ii

speciale din Rusia pentru colectarea genelor.

Оntrebarea era: unde trebuie s? fie c?utate ele ca s? nu se piard? timpul

оn zadar?

Dup? ce a studiat mii de c?r?i, Vavilov, care avea o capacitate de munc?

fenomenal?, a descoperit c? soiurile plantelor cultivate s-au r?spвndit

prin оntreaga lume doar din cвteva centre geografice, punвnd baza teoriei

cu privire la centrele de origine a plantelor cultivate. Vavilov considera

c? aceste centre au fost locurile de concentrare ale , bog??iilor genice.

N. I. Vavilov, colaboratorii ?i discipolii s?i au organizat circa 150 de

expedi?ii оn cele mai оndep?rtate col?uri ale CSI ?i 50 — оn diferite ??ri

str?ine. Оn urma acestor expedi?ii, precum ?i a schimbului multianual de

probe de semin?e ?i de material s?ditor, оntre institu?iile ?tiin?ifice ale

tuturor ??rilor din lume la institut a fost creat? o colec?ie unic? de

semin?e. Numai оntre anii 1930 ?i 1940 IUF a expediat la cererea

selec?ionatorilor de la centrele de selec?ie din Uniunea RSS 1,5 milioane

de pachete cu probe. Оn anul 1940 colec?ia IUF num?ra de acum aproape 200

mii de probe. A fost cea mai mare din lume atвt dup? cantitatea

materialului colectat, cоt ?i dup? componen?a lui calitativ?.

IUF оntre?ine contacte de afaceri pentru schimbul de resurse genetice cu

754 de institu?ii ?tiin?ifice din 98 ??ri ale lumii. Numai оn anii

1965—1975 au fost introduse peste 110 000 de probe ale diferitelor plante

?i оn prezent оntreaga colec?ie a IUF num?r? aproape 300 mii de probe de

plante cultivate ?i de rubedenii s?lbatice ale acestora. Dintre ele

gramineele formeaz? peste 75 de mii, porumbul ?i plantele boboase — aproape

40 de mii, p?st?ioasele — aproape 25 de mii, leguminoasele ?i bost?noasele

— aproape 20 de mii ?. a. m. d.

Colec?ia de la institutul care poart? numele organizatorului ?i primului

s?u director, a academicianului N. I. Vavilov, reune?te speciile s?lbatice,

rubedeniile culturilor cultivate, soiurile locale veci ?i popula?iile din

diferite raioane ale CSI ?i ale diferitelor ??ri ale globului p?mвntesc,

soiurile veci ?i soiurile de selec?ie cele mai noi, hibrizii, mutan?ii,

haploizii, poliploizii ?. a. Ea serve?te drept baz? principal? pentru

crearea soiurilor ?i hibrizilor tuturor culturilor agricole.

Colec?ia surselor de gene (a donatorilor de gene) prezint? a?a-zisul

material de construc?ie, pe baza c?ruia selec?ionatorul creeaz? noi soiuri

?i hibrizi, rezisten?i la boli, la condi?ii nefavorabile, cu o perioad? de

vegeta?ie de durat? necesar?, potrivite pentru cultivarea ?i recoltarea

mecanizat?, cu un randament ?i o calitate a produc?iei sporite.

Miile de probe de semin?e ob?inute de la fiecare cultur? оi permit

selec?ionatorului s? le aleag? pe cele de care are nevoie, care au

caracterele necesare pentru cre?terea unui soi nou, mai potrivit. Pe baza

colec?iilor IUF au fost crescute aproape 1000 dintre cele mai bune soiuri

de culturi agricole.

Un exemplu minunat de utilizare a fondului mondial genetic de selec?ie

este crearea soiului de grвu «Bezostaea-1», cunoscut оn lumea оntreag?.

Plantele de acest soi au o tulpin? mic?, sоnt rezistente la rugin?, la

frig, sоnt foarte roditoare, reac?ioneaz? la оngr??are, se macin? bine ?i

au bune calit??i gustative. Acesta este un soi cu adev?rat «genial»! La

cre?terea lui academicianul P. P. Luchieanenco a utilizat soiurile de grвu

din diferite ??ri ?i continente, aflate оn colec?ia IUF. De exemplu, forma

patern? a soiului «Bezostaea-1» a fost de origine argentinian: «Clein 33».

Acesta din urm? a fost crescut cu participarea soiului italian «Ardito»,

ob?inut prin оncruci?area grвului moale european cu forma japonez?

«Acagomuchi», ce are tulpin? joas? ?i care a transmis acest caracter

soiului «Clein 33». Ultima calitate a fost mo?tenit? de «Bezostaia 1».

P. P. Lucieanenco, lucrвnd la crearea soiurilor noi de grвu mult mai

roditoare, a оncruci?at «Bezostaea 1» cu soiurile rezistente la p?tulire

din RDJ ?i a ob?inut soiurile de grвu de toamn? cu un оnalt randament,

numite «Avrora» ?i «Cavcaz». Acestea au tulpin? mic?, sоnt rezistente la

p?tulire ?i la boli criptogamice, recolta e de 70—80 centale la hectar.

Оn prezent depozitul na?ional de semin?e a fost mutat din Leningrad оn

or??elul Botanica de lоng? Crasnodar. Fondurile lui se complecteaz? mereu,

оn noua c?mar? de gene se vor p?stra оn containere, ce au capacitatea de

0,5 kg, peste 400 de mii de probe de diferite semin?e. A fost adoptat? o

nou? tehnologie de p?strare a fondului de colec?ie. Semin?ele uscate оn

prealabil se p?streaz? normal la +4°C f?r? a fi reвns?mвn?ate 25—30 de ani,

men?inвndu-?i norma fiziologic?.

Conservarea genomilor sub form? de semin?e urm?re?te un scop dublu. Оn

primul rвnd, s? p?streaz? fondul genetic al plantelor rare pe cale de

dispari?ie, оn rвndul al doilea, pot fi studiate posibilele modific?ri

genetice оn cazurile de p?strare оndelungat? a semin?elor, fapt de mare

importan?? pentru ?tiin??.

Banca de probe nu solu?ioneaz?, de bun? sam?, problema p?str?rii fondului

genetic al plantelor, deoarece la оnmul?irea prin semin?e nu se reproduc

оntotdeauna toate caracterele, pe care dorim s? le p?str?m. Afar? de

aceasta, multe plante se оnmul?esc numai pe cale vegetativ?. Оn astfel de

cazuri fondul genelor poate fi p?strat numai prin conservarea la mare frig

a ?esuturilor din zona de cre?tere (meristem) ?i a embrionilor cultiva?i оn

afara organismului (structurile embrionare), precum ?i a celulelor sexuale

?i somatice.

Cea mai bun? metod?, оns?, va fi nu p?strarea celulelor, chiar dac?

оntotdeauna vom putea ob?ine din ele o plant? оntreag?, ci p?strarea

meristemelor care ofer? posibilitatea de a restabili complect ?i de a

оnmul?i genotipul dat. Оn cazul utiliz?rii meristemelor, metodele de

regenerare a plantelor au fost elaborate deja pentru 60 de specii ?i ele se

aplic? larg оn practic?.

O alt? metod? special?, care face posibil? p?strarea genotipului ini?ial

este cultivarea embrioizilor ob?inu?i din celulele somatice sau din polen,

cвnd anterele sоnt cultivate in vitro.

Pвn? оn prezent s-a reu?it a se restabili cultura de celule, dup? ce ele

s-au aflat оn azot lichid, ale plopului, paltinului, m?tr?gunei, morcovului

?. a. Celulele morcovului au p?strat capacitatea de a regenera plante

оntregi. La tutun s-a reu?it a se «оnvia» embrioizii dezghe?a?i, crescu?i

оntr-o cultur? de antere. Dup? aceea din ei s-au ob?inut plante.

A?a dar, pentru crearea unei b?nci de gene ale plantelor, e nevoie de

colec?ii mari de semin?e, de congelarea polenului, a celulelor,

embrioizilor ?i ?esuturilor meristemice cultivate, din care este mai u?or a

regenera planta.

Оntreaga opera?ie de p?strare a celulelor const? din urm?toarele etape

principale: preg?tirea culturii de celule, ad?ugarea la ea a

crioprotectorului, congelarea programat?, p?strarea оn azot lichid,

dezghe?area, оndep?rtarea (sp?larea) crioprotectorului, determinarea

viabilit??ii celulelor, recultivarea (adic? restabilirea culturii) ?i, dac?

este posibil ?i necesar, regenerarea plantelor.

14.3 Fondul genetic al plantelor

Activitatea economic? ?i de produc?ie a omului a devenit un factor ce

amenin?? existen?a multor specii de animale. Numai de la оnceputul

secolului al XVII au disp?rut de pe planet? 150 specii de animale s?lbatice

?i p?s?ri, dintre care 75 au disp?rut оn ultimii 50 de ani. Оn Cartea Ro?ie

a Asocia?iei interna?ionale de protec?ie a naturii au fost оnscrise 768

specii ?i 371 subspecii de animale vertebrate, iar оn Cartea Ro?ie a fostei

Uniunii RSS — 92 specii ?i subspecii de mamifere, 80 specii de p?s?ri, 35

specii de reptile, 209 (!) specii de insecte ?. a. m. d.

Reducerea num?rului de specii amenin?? existen?a lor, iar reducerea

num?rului de indivizi ai fiec?rei specii duce la reducerea variet??ii

genetice.

Unul dintre factorii de accelerare a ritmului de reducere ?i de

dispari?ie a multor specii este stresul, cauzat de civiliza?ie. Оntr-o

situa?ie deosebit de periculoas? se afl? aborigenii, adic? rasele locale de

animale. Dintre cele 145 de rase, crescute оn Europa, 115 sоnt оn

dispari?ie.

Uneori savan?ii reu?esc s? salveze unele specii amenin?ate de nimicire

complet? prin оnmul?ire оn condi?ii artificiale. Astfel a fost salvat?

antilopa, orixul alb, renul-lui-David. La оnceputul acestui secol оn

parcurile zoologice ale Europei r?m?sese doar 16 reni din aceast? specie.

Оn prezent num?rul lor e le 400. Dup? cel le-al doilea r?zboi mondial pe

teritoriul brani?tei Belovejscaia a r?mas un singur zimbru. Datorit?

eforturilor comune ale speciali?tilor sovietici ?i polonezi num?rul lor s-a

m?rit treptat pвn? la 1000.

Оnmul?irea оn captivitate a speciilor rare de animale s?lbatice pвn? la

num?rul cвnd nu mai exist? pericolul de dispari?ie este o metod? ce s-a

оndrept??it. De acest lucru se ocup? оn prezent savan?ii de la 800 de

parcuri zoologice ale lumii, оn care se оntre?in 161 specii de mamifere ?i

72 specii de p?s?ri. Оn fosta URSS se оntre?ineau оn parcuri 127 specii ?i

subspecii de animale. Оn parcurile zoologice din lume se nasc. bun?oar?, оn

fiecare an 200 de pui de tigru-de-Amur, care a devenit o raritate оn locul

s?u de ba?tin?.

Оn procesul de cre?tere a animalelor оn parcurile zoologice se isc? de

bun? sam?, o serie de probleme. Una dintre acestea este оnmul?irea

animalelor s?lbatice оn captivitate, C?ci la multe dintre ele dispar

deprinderile comportamentului sexual ?i matern. Pe de alt? parte, din cauza

оnmul?irii prin оncruci?area rudelor apropiate se reduce varietatea

genetic?. Popula?ia din 50–100 de indivizi poate asigura p?strarea doar a

unei jum?t??i din fondul genetic al speciei. Dar оn parcurile zoologice

este imposibil a оntre?ine asemenea grupuri numeroase de animale, mai ales

ale mamiferelor mari. ?i, оn sfвr?it, apare problema dezvolt?rii la pui a

deprinderilor necesare pentru via?? оn libertate.

Nu оncape оndoial? c? formele cele mai fire?ti ?i de aceea ?i cele mai

eficace de protec?ie a fondului genetic al speciilor rare de plante, precum

?i de animale sunt rezerva?iile ?i parcurile na?ionale. Оn prezent оn lume

exist? peste 40 mii de astfel de institu?ii. Оn fosta URSS existau141

rezerva?ii, 12 parcuri na?ionale ?i 2700 teritorii, rezerva?ii cu o

suprafa?? total? de aproape 57 milioane de hectare. Оn RM exist? 2

rezerva?ii – «Codru», pe teritoriul raioanelor Nisporeni ?i Str??eni, ?i

«P?durea R?denilor» оn raionul Ungheni. Suprafa?a lor total? este de

aproape 11 mii hectare. Curвnd vor fi organizate оnc? dou? rezerva?ii:

«Beleu» оn raionul Vulc?ne?ti ?i «Golful de la Goean» оn raionul Dub?sari.

Se prevede ?i crearea unui parc na?ional pe teritoriul gospod?riei Orhei, o

rezerva?ie de faun? «Lвng? Prut» оn raionul Glodeni ?i «?oimul» оn raionul

Camenca.

Ce se poate, оns?, face cu speciile al c?ror num?r de indivizi s-a redus

la limit? ?i care sunt amenin?ate s? dispar? complect, dac? au r?mas оn

via?? numai femele sau numai masculi? Cum trebuie s? proced?m, ca s?

оnapoiem specia naturii?

Оn februarie 1976 la Centrul ?tiin?ific de cercet?ri biologice din

Pu?cino al A? a fostei URSS s-a ?inut o consf?tuire neobi?nuit?. Ea a fost

consacrat? problemei p?str?rii speciilor de animale pe cale de dispari?ie

prin conservarea genelor lor. Ini?iativa acestei consf?tuiri оi apar?ine

profesorului B. N. Veprin?ev, care a emis ideea cu privire la colectarea ?i

conservarea genomilor (garnitura de gene) animalelor, pentru ca оn viitor,

dac? va fi necesar ?i vor apare posibilit??i tehnice, s? fie regenerate din

ele speciile disp?rute.

Tocmai aceast? idee a fost pus? оn discu?ie la Pu?cino. Consf?tuirea a

aprobat propunerea de a se conserva genomii sub form? de celule sexuale ?i

celule somatice, precum ?i embrionii, cu toate c? multora ideea li s-a

p?rut utopic?.

Dar numai peste doi ani participan?ilor la Asambleia general? a

Asocia?iei interna?ionale de procreare a naturii, ce a avut loc la A?habad,

propunerile lui Vepreian?ev nu le-au mai p?rut chiar atвt de ireale. Ideea

salv?rii faunei pe cale de dispari?ie prin crearea unor depozite de gene

conservate sau a unor b?nci genetice s-a r?spвndit larg ?i a atras nu numai

aten?ia biologilor, ci ?i a savan?ilor de cele mai diverse specialit??i.

A?a dar, este vorba de conservarea genomilor din care оn viitor se vor

ob?ine animale. Acest lucru a devenit posibil dup? ce au fost stabilite

primele succese оn conservarea spermei ?i a celulelor somatice, iar оn

ultimii ani ?i a unor embrioni оntregi, fapt despre care am relatat destul

de am?nun?it оn capitolul precedent.

Оnc? la sfвr?itul deceniului al patrulea – оnceputul deceniului al

cincilea a fost elaborat? tehnica conserv?rii prin congelare la temperaturi

joase a spermei vitelor cornute mari. Dac? p?str?m sperma taurului оn azot

lichid cв?iva ani, ea nu-?i pierde capacitatea de fecundare, cu toate c?

50% din spermatozoizi per оn timpul congel?rii.

Tehnica aceasta a fost perfec?ionat?, conservвndu-se sperma a 100 de

specii, inclusiv a mamiferelor: a iepurelui de cas?, arm?sarului, taurului,

?apului, cвinelui, cerbului, elanului, lamei, bizonului, maimu?ei ?. a.

Sunt create b?nci de sperm? congelat? a speciilor s?lbatice, оn special a

celor rare ?i pe cale de dispari?ie. La centrul de medicin? din Tehas este

conservat? sperma a 98 specii de mamifere.

Mai exist? o metod? de p?strare a celulelor sexuale masculine a speciilor

de animale pe cale de dispari?ie: congelarea testiculelor masculilor

pieri?i оn scopul implant?rii lor viitoare animalelor castrate.

La temperatura de – 196°CE (temperatura azotului lichid) celulele о?i

p?streaz? viabilitatea zeci ?i sute de ani. S-a dovedit c? descenden?a

taurilor, sperma c?rora a fost p?strat? 25 de ani, este absolut normal?. Оn

celule, la aceast? temperatur? de p?strare, nu se produc nici un fel de

reac?ii biochimice. Calculele experimentale ?i teoretice arat? c? timpul

optim de p?strare a celulelor sexuale оn stare congelat? este de cel pu?in

200 de ani. Prin urmare, memoria genetic? despre aceste animale nu va

dispare f?r? urm?, ea se va p?stra timp оndelungat, ?i urma?ii, primind-o

drept mo?tenire, vor putea reвnvia ?i admira speciile disp?rute demult.

Exist? dou? c?i de regenerare a speciilor de la care s-a p?strat numai

sperma congelat?. Prima – fecundarea ovulului femelei de alt? specie. Este,

de fapt, o hibridizare interspecific?. Deocamdat? exist? numai hibrizi

naturali оn urma оncruci??rii dintre lup ?i cвine. Iar hibridul creat pe

cale artificial? prin оncruci?area morunului cu cega – besterul – prezint?

doar importan?? industrial?.

Foarte complicate sunt cazurile de izolare fiziologic? a speciei, cвnd ea

este incapabil? a se оncruci?a cu alte specii. Оn acest caz se poate aplica

оns?mвn?area artificial? a femelelor.

Este mult mai complicat cazul оn care sperma se dovede?te a fi ne viabil?

оn filierele genitale ale femelei de alt? specie. Pentru a оnfrunta acest

obstacol au fost elaborate metode de fecundare a ovulului оn eprubet?.

Pentru 14 specii de mamifere au fost g?site medii potrivite оn acest scop.

La 4 specii, dup? ce ovulele fecundate au fost introduse оn uterul femelei,

acestea s-au dezvoltat оn pui.

Cealalt? cale ?ine de ob?inerea a?a-ziselor organisme androgenetice,

adic? care se dezvolt? оn exclusivitate pe contul nucleului patern al

organismelor. Pentru ob?inerea lor trebuie s? fie оnl?turat sau inactivat

nucleul propriu al ovulului fecundat. Astfel embrionul lipsit de garnitura

matern? de cromozomi se va dezvolta pe baza garniturii paterne. Deoarece

nucleul spermatozoidului con?ine o garnitur? de cromozomi haploid? (unic?),

incapabil?, оn majoritatea cazurilor, s? asigure dezvoltarea normal? a

embrionului, trebuie s? se ob?in? diploidizarea celulelor embrionului.

Aceasta se face prin inducerea endomitozei la prima diviziune a celulei sau

prin fecundarea ei dispermic? ?i contopirea ulterioar? a' nucleelor

haploide a ambilor spermatozoizi.

Putem оmpiedica diviziunea celulei ?i efectua trecerea respectiv? din

stare haploid? оn stare diploid?, ac?ionвnd asupra ei cu temperaturi оnalte

sau substan?e speciale — colhicin? ?i citohalazin?.

Оn felul acesta savan?ii englezi au reu?it s? ob?in? оn 1977 embrioni de

?oareci diploizi androgeneticii, iar savan?ii americani оn acela?i an au

ob?inut dezvoltarea lor pвn? la na?tere. Cu mult оnainte, оn anul 1957,

savan?ii B. Astaurov ?i V. Ostracova-Var?aver au c?p?tat indivizi

androgeneticii interspecifici fecunzi de vierme de m?tas?.

Crioconservarea celulelor sexuale b?rb?te?ti nu numai c? permite crearea

b?ncii de gene a speciilor rare ?i pe cale de dispari?ie a animalelor

s?lbatice, ea mai ofer? posibilitatea de a p?stra ?i stimula sperma

reproduc?torilor de elit? timp оndelungat, chiar dup? moartea lor. Оn

prezent оn lume se оns?mвn?eaz? artificial aproape 100 milioane de vaci, 40

milioane de bivoli, 50 milioane de oi, 6 milioane de cai anual. Оn Uniunea

RSS au fost utiliza?i 655 de tauri reproduc?tori de ras? Hol?tein-friz? de

la care au fost create 6,3 milioane doze de sperm? congelat?, fapt ce

permitea efectuarea cu succes a muncii de selec?ionare.

Avantajele utiliz?rii spermei congelate o demonstreaz? urm?toarele date.

La o оmperechere natural? un taur-reproduc?tor poate оns?mвn?a pe parcursul

vie?ii sale 250—350 de vaci. La оns?mвn?are artificial? cu sperm? proasp?t?

aceast? cifr? spore?te ajungвnd la 5—8 mii. Iar utilizвnd rezervele de

sperm? congelat?, ob?inut? de la un reproduc?tor, se pot оns?mвn?a 40—50

mii de vaci.

Conservarea numai a spermei nu este o m?sur? suficient? pentru p?strarea

fondului genetic al speciilor pe cale de dispari?ie. Au оnceput lucr?rile

de creare a b?ncilor de ovule ?i de embrioni.

Metoda de congelare a ovulelor este mai dificil? decвt metoda de

congelare a spermatozoizilor, de aceea nu e elaborat? оn оntregime. Pвn? оn

prezent s-a ob?inut fecundarea ovulelor congelate ?i dezghe?ate la ?oareci,

?obolani, hвrciogi, dar dezvoltarea pвn? la na?tere a ovulului fecundat

dup? dezghe?are s-a produs numai la ?oareci. Poate e de mai mare

perspectiv? congelarea ovarelor. Dup? dezghe?are, ovarele sunt implantate

femelei castrate ?i celulele sexuale о?i definesc aici dezvoltarea. Aceste

experien?e s-au soldat cu succes asupra ?oarecilor ?i ?obolanilor.

Este posibil? o asemenea situa?ie cвnd ultima femel? a unei specii оn

dispari?ie s? pear? ?i de la ea s? r?mвn? doar ovarele congelate. Оn acest

caz ovarele ei pot fi transplantate femelelor speciilor оnrudite.

Experien?e reu?ite оn acest sens au fost efectuate asupra drosofilelor,

amfibiilor, p?s?rilor.

Exist? cвteva metode de ob?inere a animalelor din ovule congelate. Una

din ele — partenogeneza, a c?p?tat o larg? r?spвndire оn natur? la aproape

toate nevertebratele ?i la 24 specii de vertebrate — pe?ti, reptile,

amfibii. Оn cazul de fa?? ovulul оncepe diviziunea f?r? a fi fecundat ?i

pune оnceputul embrionului haploid, din care se dezvolt? un individ adult —

copia mamei. Aceast? metod? este cunoscut? ?i sub alt? denumire —

оnmul?irea virgin? a animalelor.

Ginogeneza — o alt? metod?, care se deosebe?te prea pu?in de

partenogenez?, se оntвlne?te ?i ea de multe ori оn natur?: la viermi,

pe?ti, amfibii. Оn cazul acesta activitatea pentru dezvoltare a oului ne

fecundat este realizat? de sperma altor specii оnrudite. N-are loc o

fecundare veridic?, de aceea, ca ?i оn exemplul precedent, toat?

descenden?a este de sexul feminin. La ob?inerea animalelor din celulele

sexuale conservate trebuie s? se asigure оnmul?irea lor continu?, adic?

trebuie s? se ob?in? o popula?ie de ambele sexe a acestor animale. Dac? s-

au p?strat celulele sexului homogametic, to?i indivizii din descenden?? vor

fi de acela?i sex (la majoritatea speciilor — numai femele). Iar dac? s-au

p?strat celulele sexului heterogametic, care con?in aproximativ оn

propor?ii egale sau cromozomi sexuali masculini (Y) sau feminini (X), nu e

exclus ca ele s? fecundeze selectiv ovulul din eprubet? ?i s? se ob?in?

embrionii de sexul dorit. Am mai men?ionat c? оn anul 1983 la Institutul

unional de cercet?ri ?tiin?ifice оn domeniul оnmul?irii ?i al geneticiii

animalelor agricole al Academiei agricole unionale s-a ob?inut un vi?el

dintr-un ovul crescut ?i fecundat оn eprubet?.

Crearea b?ncii de embrioni congela?i are, desigur, mai multe avantaje оn

compara?ie cu b?ncile celulelor sexuale. Оn primul rвnd, aceast? banc?

permite p?strarea genotipului ambelor sexe, adic? a masculilor ?i femelelor

speciei оn dispari?ie. Оn rвndul al doilea, se simplific? mult procedura

ob?inerii animalelor din embrionii congela?i, – r?mвne doar s? fie

implanta?i la femelele de aceea?i specie sau de specie apropiat?, оnrudit?.

Aceast? metod? permite, fapt ce prezint? o mare importan??, a se ob?ine

puii оn timpul cel mai favorabil al anului.

Ea are o mare importan?? practica ?i pentru p?strarea fondului genetic

de. valoare al animalelor agricole cunoscute prin caracterele lor economice

utile. Afar? de aceasta , dispare necesitatea de transportare оn alte

raioane sau regiuni a animalelor de ras? pentru selectarea turmelor. Оn

acest scop sunt utilizate micile vase Diuar, оn care viitoarea ras? poate

fi expediat? оn stare congelat? ca prin po?t? оn orice col?i?or nu numai al

??rii, ci ?i al оntregii lumi. A?a se procedeaz? оn Australiea, unde

aducerea embrionilor congela?i este singura metod? de importare a

animalelor de ras?.

Metoda de transplantare a embrionilor congela?i ai animalelor ce s-au

remarcat prin calit??ile lor femelelor animalelor de rase inferioare

permite realizarea mai ra?ional? ?i оntr-un ritm mai accelerat a

poten?ialului genetic al raselor de mare randament. Se ?tie c? fiecare ras?

de vite cornute mari se deosebe?te de cealalt? prin numeroase caractere,

inclusiv prin produc?ia de lapte. De exemplu, vacile de ras? neagr? b?l?at?

cu alb produc оn mediu 3400–3800 kilograme de lapte anual. Оn cele mai bune

gospod?rii produc?ia de lapte a acestei rase este mult mai mare: 5200–6500

litri. Printre vacile de aceast? ras? exist? ?i recordiste. Vaca Dora

(cresc?toria din Vilnus), de exemplu, d? 12605 kilograme de lapte. Volga

(sovhozul «Rossia», regiunea Celeabinsc) – 17517 kilograme, iar Blanca

(Cuba) – chiar 24750 kilograme. Vaca Bicer Arlinda Elen de ras?

Hol?teinfriz? (SUA) оn 305 zile din a cincia lacta?ie a dat o produc?ie de

lapte record – 25747 kilograme. Cum s? nu admir?m productivitatea

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