D'Basis vun der genetescher Modifikatioun
GMO ass kuerz fir "genetesch modifizéiert Organismen". Genetesch Modifikatioun ass ongeféier Joerzéngten ronderëm an ass den effektivsten a schnelle Wee fir eng Planz oder Déier mat enger spezifescher Trait oder Charakteristik ze kreéieren. Et erméiglecht et präzis spezifesch Ännerunge vun der DNA Sequenz. Well d'DNA e wesentlech d'Blueprint fir den ganzen Organismus ass, ännert sech op d'DNA d'Funktioun den Organismus fähig.
Et ass wierklech keen anere Wee fir dat ze maachen ausser datt d'Techniken, déi an de leschte 40 Joer entwéckelt goufen, entwéckelt hunn fir d'DNA direkt ze manipuléieren.
Wéi hutt Dir Genetesch en Organismus änneren? Eigentlech ass dat eng relativ fläisseg Froen. En Organismus kann eng Planz, Déier, Pilz oder Bakterien sinn an all dës kënnen sinn an si gi genetesch fir bal 40 Joer entwéckelt. Déi éischt genetesch handwierklech Organismen waren Bakterien an de fréiere 1970er Joren . Zënter datt genetesch modifizéiert Bakterien zum Wuerzer vun Honnerte vun Dausende vun Labore gewunnt ginn, déi genetesch Modifikatioune fir d'Planzen an Déieren maachen. Déi meescht vun de Basisgouvernementen a Modifikatiounen sinn entwéckelt a ginn mat Bakterien entwéckelt, virun allem eng Variatioun vun E. coli , an dann an Zielorganismen transferéiert.
Déi allgemeng Approche fir Pflanzen, Déieren a Mikroben, déi genetesch verännert hunn, ass konzeptuell zimlech ähnlech. Et ginn awer verschidde Differenzen an de spezifesche Techniken wéinst allgemenge Differenzen tëscht Planz an Déierzellen.
Zum Beispill, Planzenzellen hunn Zellmauer an Déierzellen net.
Grënn fir genetesch Ännerungen vu Planzen an Déieren
GM Diere si virun allem fir Forschungszwecker gemaach ginn, oft als modell biologesch Systemer fir Drogenproduktioun. Et gi gewësse GM Diere fir aner kommerziell Zwecker entwéckelt, wéi zB Leuchtfësch wéi Hausdéieren, a GM Moustchen, fir Hëllef vu Krankheeten Moustchen ze kontrolléieren.
Dëst sinn awer relativ limitéiert Uwendung ausserhalb vun der Basisbiologescher Fuerschung. Bis gëschter ass keen GM-Déieren als Nahrungsquelle approuvéiert ginn. Kuerz viru mëcht, kéint et sech mat der AquaAdvantage Lach ze changéieren, déi duerch de Genehmegungsprozess duerchgeet.
Mat Planzen awer ass d'Situatioun anescht. Obwuel vill Planzen fir d'Recherche geännert ginn, ass d'Zil vun der genetesch Modifikatioun fir eng Erntegung eng Pflanzentzündung déi kommerziell oder sozial viabel ass. Zum Beispill kann d'Erzéiung erhéicht ginn, wann Planzen mat verbesserter Resistenz op enger Krankheet verursaacht Schued wéi de Rainbow Papaya oder d'Fähigkeit wuessen an enger inhespizéierter, méi käferregéierter Regioun ginn. Fruucht dat méi laang reeweegt, wéi Endlos Summer Tomaten, gëtt méi Zäit fir d'Regal Zäit nom Ernte fir d'Benotze. Elo och Charakteren, déi den Ernährungswäert verbesseren, wéi zum Beispill Golden Rice entwéckelt ze reich an Vitamin A, oder d'Utilitéit vun der Fruucht, wéi zum Beispill nettbrong Arktesche Äppel, goufen och gemaach.
Am Prinzip kann all Traitement, déi mat der Additioun oder Hemmung vun engem spezifesche Gen ze manifestéieren, kann agefouert ginn. Traits, déi verschidde Genen erfuerderen, kënnen och verwaltbar ginn, awer dat erfuerdert e méi komplizéierten Prozess, deen nach net mat kommerziellen Fritté'en erreecht gouf.
Wat ass e Gene?
Virun erklärt wéi nei Genen an Organismen gesat ginn, ass et wichteg ze verstoen wat e Gen ass. Wéi vill wahrscheinlech weess, sinn Gene vun DNA, déi deelweis aus véier Stären agefouert gëtt, déi allgemeng als A, T, C, G bezeechent ginn. D'lineare Reiefolleg vun dëse Basen an d'Zeil ze setze fir e DNA Strang vun engem Gen kann als Code fir e spezifescht Protein gedéngt ginn, wéi och Bréiwer an enger Zeil vum Textcode fir e Saz.
Proteinen sinn grouss biologesch Molekülen aus Aminosäuren déi zesummen an verschiddenen Kombinatiounen miteinander verbonne sinn. Wann déi richteg Kombina- tion vun Aminosäuren zesumme verknëppelt ass, fiert d'Aminosäurekette zesummen an e Protein mat enger spezifescher Form an déi richteg chemesch Fonktiounen zesummen, fir datt se eng speziell Funktioun oder Reaktioun erliewen. D'Saachen sinn zum gréissten Deel vu Proteinen. E puer Proteinen sinn Enzyme déi chemesch Reaktiounen katalyséieren; Aner Transportmaterial an d'Zellen an e puer handelen als Schalter aktivéieren oder deaktivéieren aner Proteine oder Proteinkaskaden.
Also, wann e neie Gen entstan ass, ginn d'Zelle d'Codsequenz zur Erlaabung vun engem neien Protein.
Wéi klëmmt d'Zellen hir Genes?
An Planzen an Déierenzellen ass bal all d'DNA an ënnerschiddlech langen Stréini bestallt ginn op Chromosomen. D'Genen sinn eigentlech nëmmen kleng Abschnitter aus der laanger Sequenz vun der DNA, déi e Chromosom ausmécht. All Kéier wann eng Zell replicéiert, ginn all d'Chromosomen zënter als éischt. Dëst ass den zentrale Set vun Instruktiounen fir d'Zelle, an all Progenyzelle kritt eng Kopie. Also, fir eng nei Gëf ze presentéieren, déi d'Zuel erlaabt datt et e neie Protein ze bilden deen eng speziell Eegeschaft duerstellt, muss een einfach e bësse vun DNA an eng vun den langen Chromosomenstrang setzen. Eemol hunn agesat d'DNA ginn an all Duechter Zellen, wann se d'Zelle méi wéi all aner Genen replizéieren.
Tatsächlech kënne verschidde DNA-Zorten an Zellen, déi sech vun de Chromosomen a Genen trennen, kënne benotzt kënne ginn duerch dës Strukturen agefouert, sou datt se net an d'chromosomale DNA integréiert sinn. Allerdéngs ass mat dëser Approche, well d'Zuel Chromosomal DNA geännert gëtt normalerweis net an all Zellen nach e puer Replikatiounen. Fir permanente an erbäermend genetesch Modifikatioun, wéi déi Prozesse fir Crop Engineering, gi chromosomal Modifikatioune benotzt.
Wéi ass e neien Genin agefouert?
Genetesch Ingenieur verweist einfach op d'Insertion vun enger neier DNA-Basissequenz (normalerweis e ganz Gelenk) an d'chromosomale DNA vum Organismus. Dëst kann scheinbar konkret gesinn, awer technesch ass et e bësse méi komplizéiert. Et gi vill technesch Detailer déi d'richteg DNA-Sequenz mat den richtigen Signalen an de Chromosomen an de richtege Kontext erlaben, wat et erméiglecht, d'Zellen z'ënnerhuelen datt et e Gen ass a benotzt se fir e neie Protein ze maachen.
Et gi véier Schlësselelementer déi alleng fir all genetesch Ingenieursprozeduren sinn:
- Als éischt braucht Dir eng Gen. Dëst bedeit datt Dir de physikalesche DNA-Molekül mat de speziellen Basesequenzen braucht. Traditionell hunn dës Sequenzen direkt vun engem Organismus mat irgendeng vun verschiddenen erfuerderlechen Techniken kritt. Hautdesdaags hunn d'Wëssenschaftler normalerweis just aus der Basis A, T, C, G Chemikalien just wéi d'DNA vun engem Organismus extrahéiert. Eng Kéier kritt d'Sequenz an e Stéck bakterielle DNS, déi wéi e kleng Chromosom (e Plasmid) ass, a bakteriéiert wéi Bakterien schnell rekrutéieren, sou vill vun der Gëfter wéi néideg.
- Wann Dir den Gen hutt, musst Dir et an engem DNA Strang mat de richtegen DNA-Sequenz umellt, déi d'Zelle erlabe kënnt fir et ze erkennen an ze expresséieren. Prinzipiell bedeit Dir eng kleng DNA-Sequenz, déi engem Promotor genannt gëtt, wat d'Zuel ass fir d'Gëf ze expressen.
- Zousätzlech zu den Haaptgeneë gëtt et ze oft benotzt een zweeter Gens, fir e Markéierer oder Selektioun ze kréien. Dës zweet Gëf ass im Wesentlechen e Instrument, dee benotzt gëtt fir d'Zellen z'identifizéieren, déi den Gen enthalen.
- Schlussendlech ass et néideg datt et eng Method fir d'nei DNA (dh Promotor, nei Gëfter a Selektiounsmarker) an d'Zell vun der Zell organiséiert ze hunn. Et ginn e puer Weeër fir dat ze maachen. Fir Planzen, mäi Liiblingssprooch ass d'Genme vu Pistoul, déi e modifizéierten 22 Gewier benotzt fir DNA-beschichtete Wolfram oder Goldpartikel an Zellen ze schéissen.
Bei Déierzellen sinn et e puer Transfektiounsreagenzien, déi d'DNA ze beschlagnen oder ze komplexéieren an et z'erméiglechen, duerch d'Zellmembranen ze passen. Et ass och gänglech fir d'DNA mat enger modifizéierter viraler DNA gespléckt, déi als Genfer Vektor genotzt ginn fir den Gen an d'Zellen ze zéien. D'modifizéiert virale DNA kann mat normale virale Proteinen ëmkapselt sinn, fir e Pseudovirus ze bilden, deen Zellen infizéiere kann an d'DNA z'informéieren, déi den Gen mam Blutt z'empfänken, awer net opzefëllen fir en neie Virus ze maachen.
Bei villen Dikkerpflanzen kann de Gens an enger modifizéierter Variante vum T-DNA Träger vum Agrobacterium tumefaciens Bakterie plazéiert ginn. Et ginn e puer aner Approchen. Allerdings, mat de meeschten, kaaft nëmmen eng kleng Zuel vu Zellen d'Gëfter maachen d'Auswiel vun den entwéckelte Zellen e kriteschen Deel vun dësem Prozess. Dofir ass eng Selektioun oder Marker-Gen normalerweis néideg.
Mä, Wéi hutt Dir eng Genetesch Engineered Maus oder Tomato maachen?
GMO ass en Organismus mat Millioune Zellen, an d'Technik iwwer e puer beschreift eigentlech wéi een eenzegen Zellen genetesch Ingenieur integréiert. Allerdéngs ass de Prozess fir e ganze Kierper ze generéieren déi d'genetesch Ingenieurtechniken op Keimzellen (dh Spermien an Ee Zellen) benotzt. Wann de Schlësselgetz agesat gëtt, benotzt de Rescht vum Prozess grundlegend genetesch Zuchtechniken fir Planzen oder Déieren produzéieren déi den neie Gen an all de Zellen an hirem Kierper enthalen. Genetesch Ingenieur ass wierklech nëmmen op Zellen. Biologie mécht de Rescht.