สู่ความลับของสิ่งมีชีวิต (มุมมองของพันธุศาสตร์)

ความสำเร็จของชีววิทยาสมัยใหม่ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสาขานั้นซึ่งเรียกว่าอณูชีววิทยา ผลลัพธ์ที่โดดเด่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกิดขึ้นในการศึกษาทางพันธุกรรม - คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นเวลานานยังคงลึกลับ นักวิทยาศาสตร์สามารถเปิดเผยลักษณะของยีนได้ เป็นเวลาหลายศตวรรษที่ดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ลึกลับและแทบไม่มีอยู่จริง และมันกลายเป็นโครงสร้างทางเคมีที่แท้จริงนั่นคือชิ้นส่วนของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ซึ่งเป็นตัวพาข้อมูลทางพันธุกรรม

รหัสพันธุกรรมได้รับการถอดรหัสซึ่งเป็นวิธีการบันทึกข้อมูลทางพันธุกรรมทางพันธุกรรมที่ธรรมชาติได้เลือกไว้ เราทราบดีว่าบุคคลหนึ่งใช้วิธีการบันทึกข้อมูลที่แตกต่างกัน เครื่องกล - ในหนังสือตัวอักษรแต่ละตัวคำวลีพิมพ์บนเครื่องเราได้รับในรูปแบบของการพิมพ์ วิธีการบันทึกข้อมูลแม่เหล็กใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า มีออปติคัลอยู่ในอุปกรณ์วิดีโอต่างๆ แต่ธรรมชาติได้เลือกวิธีที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงนั่นคือรหัสพันธุกรรม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าโมเลกุลของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ประกอบด้วยโครงสร้างทางเคมีที่แยกจากกันและค่อนข้างเรียบง่าย มีเพียงสี่พันธุ์เท่านั้น ลองนึกภาพตัวอักษรสี่ตัวที่สามารถใช้เขียนคำและแนวความคิดที่หลากหลาย ดังนั้นจึงอยู่ที่นี่: การสลับโครงสร้างพื้นฐานทั้งสี่ในโมเลกุลของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกเป็นการบันทึกข้อมูลทางพันธุกรรมและพันธุกรรม

นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบความเป็นแม่เหล็กของกระบวนการทางพันธุกรรม ตอนนี้เรารู้แล้วว่าการจัดเรียงใหม่ทั้งหมดที่เกิดขึ้นใน DNA (และเป็นการจัดเรียงใหม่เหล่านี้ที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต) ดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ - เอนไซม์ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์การจัดเรียงใหม่ที่ง่ายที่สุดดูเหมือนจะเป็นกลไกล้วนๆตัวอย่างเช่นพวกมันใช้แท่งไม้ซึ่งมีลักษณะคล้ายโมเลกุลดีเอ็นเอคล้ายเกลียวและหักออกจากนั้นพวกเขาก็แก้ไขอีกครั้ง ในความเป็นจริงทุกอย่างซับซ้อนมากขึ้น ... มีเอนไซม์พิเศษที่ทำให้โมเลกุลของดีเอ็นเอแตกและเอนไซม์อื่น ๆ ที่เย็บด้าย สิ่งนี้ยังเกิดขึ้นกับการจัดเรียงใหม่ทางพันธุกรรมอื่น ๆ มีการค้นพบเอนไซม์จำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกในการจัดเรียงโมเลกุลใหม่ต่างๆ

ปัจจุบันเป็นที่รู้จักกันมากเกี่ยวกับกลไกของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์และในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด มีการศึกษากระบวนการก่อตัวและการใช้พลังงาน พลังงานชีวภาพของเซลล์มีความซับซ้อนมาก ในด้านเทคโนโลยีเรากำลังจัดการกับการแปลงพลังงานความร้อน ไม่สามารถใช้พลังงานความร้อนในกรงได้ ส่วนใหญ่ที่ใช้คือพลังงานเคมีซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานกลเช่นในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อใช้ไปกับการเคลื่อนที่ของสารอาหารและอื่น ๆ

มีความก้าวหน้าอย่างมากในการศึกษาโปรตีนกรดนิวคลีอิกและโครงสร้างภายในเซลล์ต่างๆ ความรู้ถูกสะสมในอัตราผันแปร ทั้งหมดนี้เป็นการค้นพบในช่วง 50 ปีที่ผ่านมาและถ้าเราพูดถึงสิ่งที่สำคัญที่สุดก็คือ 25 ปี พวกเขาสร้างชีววิทยาสมัยใหม่ช่วยให้เราเข้าใกล้ความรู้เกี่ยวกับความลับด้านในสุดของสิ่งมีชีวิต

การขวนขวายหาความรู้เกี่ยวกับโลกรอบข้างเป็นความสามารถที่ยอดเยี่ยมและเป็นนิรันดร์ของบุคคล วิทยาศาสตร์ได้รับความรู้ - นี่คือจุดประสงค์ แต่ผู้คนมีสิทธิที่จะคาดหวังผลประโยชน์ในทางปฏิบัติจากการวิจัยพื้นฐานจากความรู้เกี่ยวกับกฎแห่งธรรมชาติ อาจเป็นไปได้ว่าเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการใช้ความรู้ในทางปฏิบัติได้สองรูปแบบ - มองเห็นได้และมองไม่เห็น

อะไรที่ชัดเจนสำหรับเรา? การพัฒนาพันธุศาสตร์ทำให้สามารถสร้างสัตว์เลี้ยงสายพันธุ์ใหม่เพื่อพัฒนาพันธุ์ไม้ใหม่ ๆ การปฏิวัติเขียวที่เกิดขึ้นเป็นผลโดยตรงจากการวิจัยทางพันธุกรรมความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพตามธรรมชาติช่วยให้เคมีสังเคราะห์ยาหลายชนิดโดยที่ยาแผนปัจจุบันไม่สามารถจินตนาการได้

วันนี้ในประเทศของเราและในประเทศอื่น ๆ ทั่วโลกมีอุตสาหกรรมมากมายที่ใช้วิธีการทางจุลชีววิทยาในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ ด้วยวิธีนี้ตัวอย่างเช่นโปรตีนจากจุลินทรีย์จะได้รับ ยีสต์เติบโตจากปิโตรเลียมไฮโดรคาร์บอนแอลกอฮอล์มีแนวโน้มที่จะเติบโตในก๊าซบางชนิดเช่นมีเทนหรือไฮโดรเจนในอนาคตอันใกล้ และจากยีสต์จะได้รับโปรตีนที่สมบูรณ์ซึ่งใช้เป็นอาหารสำหรับสัตว์เลี้ยงในฟาร์ม

ทุกคนสามารถมองเห็นได้ทั้งหมดนี้ แต่สิ่งที่ "มองไม่เห็น" หมายถึงอะไรนี่คือแนวคิดที่เกิดจากวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ภายในห้องปฏิบัติการที่มีแนวคิดเหล่านี้เกิดขึ้นอาจไม่ได้รับการแปลโดยตรงไปสู่การปฏิบัติ แต่ด้วยระบบการศึกษาที่สูงขึ้นและในรูปแบบอื่น ๆ ความคิดกลายเป็นสมบัติของคนจำนวนมากและโดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานด้านการเกษตรการแพทย์และอุตสาหกรรม และที่นั่นกองทุนทองคำแห่งความรู้เกิดผล กระบวนการนี้บางครั้งก็ยากที่จะติดตามนับประสาอะไรกับปริมาณมันคล้ายกับกระแสน้ำที่ไหลลงใต้ดินดูดซับน้ำอื่น ๆ ที่นั่นจากนั้นที่ไหนสักแห่งในระยะไกลออกมาในรูปแบบของกระแสน้ำที่ทรงพลังกว่าหยดน้ำที่ให้มา ชีวิตของเขา

แนวคิดในการป้องกันโรคติดเชื้อโดยการฉีดวัคซีนเกิดขึ้นในตอนแรกเป็นเทคนิคทางห้องปฏิบัติการอย่างง่ายในการศึกษาสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ ต้องใช้เวลาและความพยายามของผู้ปฏิบัติงานจำนวนมากในการสร้างวัคซีนที่หลากหลายซึ่งเป็นมาตรการทั้งระบบของรัฐบาลในการป้องกันโรคติดเชื้อ - การฉีดวัคซีน, พูดกับไข้ทรพิษ, ต่อต้าน วัณโรคต่อต้านโรคโปลิโอ และไม่มีใครจำได้อีกต่อไปว่าทุกอย่างเริ่มต้นจากห้องปฏิบัติการด้วยหลอดทดลอง ตัวอย่างอื่น. อุตสาหกรรมยาปฏิชีวนะขนาดใหญ่และการใช้ในการรักษาโรคหลายชนิดเริ่มต้นจากการสังเกตอย่างถ่อมตัวของนักจุลชีววิทยาชาวอังกฤษเฟลมมิงซึ่งบังเอิญสังเกตเห็นว่าของเหลวที่เขาเจริญเติบโตของเชื้อรานั้นขัดขวางการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์

ให้ฉันดึงความสนใจของคุณไปที่งานหลายอย่างที่ชีวิตสมัยใหม่ได้กำหนดไว้สำหรับวิทยาศาสตร์ของเรา ก่อนอื่นเรากำลังพูดถึงการใช้วิธีการทางชีวภาพเพื่อรักษาสิ่งแวดล้อม กินยาฆ่าแมลง. หลายอย่างก่อให้เกิดผลเสียต่อโลกของสิ่งมีชีวิต แต่โดยหลักการแล้วคุณสามารถสร้างสารกำจัดศัตรูพืชอื่น ๆ พวกมันจะทำลายศัตรูพืช แต่จะไม่ส่งผลอันตรายต่อนกและแมลงที่เป็นประโยชน์เพียงเพราะสารประกอบทางเคมีเหล่านี้มีอายุการใช้งานสั้นมากและจะออกฤทธิ์กับสิ่งมีชีวิตในวง จำกัด หรืออย่างอื่น. การผลิตน้ำมันกำลังขยายตัวอย่างมากไม่เพียง แต่บนบกเท่านั้น แต่รวมถึงในทะเลด้วย ในเรื่องนี้มีอันตรายอย่างมากจากมลพิษจากน้ำมันและผลิตภัณฑ์จากมหาสมุทรโลก สำหรับการทำความสะอาดคุณสามารถใช้จุลินทรีย์ที่กินน้ำมันและทำลายมันได้อย่างมีประสิทธิภาพในเวลาเดียวกัน

นักชีววิทยาต้องกำหนดระดับความเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ในการผลิตทางอุตสาหกรรมบางประเภทของเสียที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศน้ำและดิน การให้ความสนใจกับผลกระทบที่เป็นอันตรายการกำหนดขนาด - หมายถึงการดำเนินขั้นตอนแรกในการกำจัด อันที่จริงบ่อยครั้งผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์จากการจัดการเพื่อธรรมชาติส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความไม่รู้ของเรา นี่เป็นกรณีของยาฆ่าแมลง - จากนั้นผู้คนก็ไม่ได้จินตนาการถึงขอบเขตของปรากฏการณ์เชิงลบเหล่านั้นที่อาจนำไปสู่การใช้อย่างกว้างขวาง

มนุษยชาติมีสิทธิที่จะคาดหวังจากชีววิทยาในการแก้ปัญหาที่สำคัญเช่นการต่อสู้กับโรคมะเร็งและโรคทางพันธุกรรม จนถึงขณะนี้มีเพียงความเป็นไปได้การคำนวณและความหวังบางประการเท่านั้น แต่เมื่อพิจารณาจากความรวดเร็วของวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันว่าเวลานี้อยู่ไม่ไกลเมื่อสามารถเสนอวิธีการที่มีประสิทธิภาพเพื่อต่อสู้กับโรคเหล่านี้ได้

อีกหนึ่งคำถามกระบวนการทางเคมีทั้งหมดในร่างกายเป็นเอนไซม์ พวกเขาไปด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่เรียกว่าโปรตีนเอนไซม์ ในอุตสาหกรรมเคมียังใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา - ตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ไม่ใช่สารอินทรีย์อย่างน้อยก็ไม่ใช่สารโปรตีน ไม่จำเป็นต้องพูดเป็นพิเศษว่ากระบวนการทางชีวเคมีเกิดขึ้นในสภาวะที่ไม่รุนแรง แต่ก็มีประสิทธิภาพมากกว่า อาจเป็นไปได้ว่าในอนาคตอันใกล้บุคคลจะเริ่มใช้ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในร่างกายและเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวางมากขึ้น อนาคตของเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับชีววิทยาอย่างไม่ต้องสงสัย

ตอนนี้เรากำลังยุ่งอยู่กับปัญหาของพันธุวิศวกรรม นี่คือทิศทางใหม่ในอณูชีววิทยาซึ่งมีอยู่ไม่ถึงห้าปีซึ่งเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ สำหรับวิทยาศาสตร์ แต่ทิศทางนี้น่าสนใจและมีแนวโน้มอย่างยิ่ง เป้าหมายของพันธุวิศวกรรมคือการสร้างโครงสร้างทางพันธุกรรมใหม่ในห้องปฏิบัติการ หลังจากถอดรหัสรหัสพันธุกรรมได้ศึกษากลไกของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมต่างๆและได้เรียนรู้ที่จะแยกเอนไซม์ที่ดำเนินการจัดเรียงดีเอ็นเอใหม่ทางพันธุกรรมนักวิทยาศาสตร์จึงสามารถกำหนดภารกิจดังกล่าวได้

ไม่ว่าการทดลองเหล่านี้จะดูเรียบง่าย แต่ความจริงก็ยังไม่สามารถหักล้างได้: เป็นครั้งแรกที่มนุษย์สามารถรวมในหลอดทดลองเป็นโครงสร้างทางพันธุกรรมเดียวที่มีอยู่แยกกันในธรรมชาติ การรวมตัวของพวกเขาไม่ได้เป็นผลมาจากการชนกันแบบสุ่มของโมเลกุล แต่เป็นผลมาจากการเลือกอย่างมีสติและแผนการที่ไตร่ตรองไว้อย่างดี ท้ายที่สุดสิ่งใหม่ ๆ ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมักปรากฏในรูปแบบที่เรียบง่ายมากและไม่ได้รับการประเมินอย่างถูกต้องตั้งแต่แรกเริ่มเสมอไป ตัวอย่างเช่นกฎหมายของพันธุศาสตร์ที่ก่อตั้งโดย G.Mendel ไม่ได้ถูกสังเกตเห็นโดยคนร่วมสมัยและพวกเขาจะต้องถูกค้นพบใหม่ในอีก 40 ปีต่อมา

พันธุวิศวกรรมเปิดโอกาสให้เกิดอะไรขึ้นสิ่งนี้สัญญาอะไรกับเรา?

หลายสิ่งหลายอย่าง. ประการแรกในทางการแพทย์ในการต่อสู้กับโรคทางพันธุกรรม ตามกฎแล้วพวกเขามีความเกี่ยวข้องกับข้อบกพร่องของยีนหนึ่งในหลายพันยีนที่พบในร่างกายมนุษย์ โดยหลักการแล้วพันธุวิศวกรรมอนุญาตให้สร้างยีนใด ๆ ในห้องปฏิบัติการได้ และเมื่อได้รับยีนแล้วเราจะได้ผลิตภัณฑ์จากการทำงานของยีนนี้และใช้เพื่อชดเชยความบกพร่องทางพันธุกรรมด้วยความช่วยเหลือของยีนบำบัด - การสร้างเพื่อที่จะพูดถึงอวัยวะเทียมทางพันธุกรรม

เทคนิคพันธุวิศวกรรมสามารถใช้ในการผลิตฮอร์โมน เป็นไปได้มากที่อินซูลินจะผลิตด้วยวิธีนี้ในไม่ช้า แทนที่จะได้รับในโรงฆ่าสัตว์จากสุกรหรือวัวจะได้รับในการเพาะเลี้ยงแบคทีเรีย โดยการกำหนดยีนแปลกปลอมในจุลินทรีย์เราสามารถบังคับให้พวกมันผลิตฮอร์โมนที่จำเป็นในปริมาณที่ไม่ จำกัด

โดยธรรมชาติแล้วสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การประยุกต์ใช้พันธุวิศวกรรมเพียงอย่างเดียว ยีนบำบัดดูเหมือนจะไม่อยู่ในขอบเขตของจินตนาการ แทบจะยังไม่มีการหายีนมาใช้ในการรักษาโรค แต่ประสบการณ์ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าการวิจัยพัฒนาไปอย่างรวดเร็วเพียงใดหากเป็นไปตามทฤษฎีที่ถูกต้องและดำเนินการโดยใช้วิธีการที่เชื่อถือได้ ดังนั้นฉันจะบอกว่าจินตนาการนี้ไม่ได้เป็นโคมลอย นี่ไม่ใช่เรื่องเพ้อฝัน แต่เป็นการวัดผลจริงงานที่เราเผชิญและจะได้รับการแก้ไขในอนาคตอันใกล้นี้

สามารถป้องกันผลกระทบเชิงลบของความคืบหน้าได้หรือไม่? พวกเขาสามารถป้องกันได้ แท้จริงแล้วพวกเขาเกี่ยวโยงกับอะไร? ตามกฎแล้วด้วยความรู้ของเราไม่ครบถ้วนด้วยความจริงที่ว่าเราไม่สามารถประเมินและคาดการณ์ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ได้อย่างเต็มที่เสมอไป หากไม่สามารถมองเห็นผลที่ตามมาทั้งหมดได้ล่วงหน้าจำเป็นต้องประเมินตามระดับสูงสุดและใช้มาตรการป้องกันล่วงหน้าทั้งหมด

กำลังดำเนินการเพื่อกำจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายหลายประการ ในสถานประกอบการอุตสาหกรรมการก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัดได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางการควบคุมน้ำทิ้งและการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเข้มงวดขึ้นและมีการสร้างวงจรการผลิตแบบปิดนักเคมีกำลังดำเนินการเกี่ยวกับสารกำจัดศัตรูพืชที่ "ไม่เป็นอันตราย" มีการสร้างวัสดุสังเคราะห์ที่จะ "หายใจ" และอื่น ๆ อีกมากมาย

มีวิภาษวิธีในลักษณะนี้: ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์จะช่วยขจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังแก้ไขปัญหาการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ ประเด็นคืออะไร? การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเป็นความก้าวหน้าอย่างไม่ต้องสงสัย เป็นประโยชน์ต่อทุ่งนาและเพิ่มผลตอบแทน แต่ไนโตรเจนแร่ก็มีผลเสียเช่นกันสารประกอบไนโตรเจนจะถูกชะล้างออกไปในแหล่งน้ำทำให้เกิดการพัฒนาของพืชที่ไม่ต้องการซึ่งจะทำให้องค์ประกอบของน้ำแย่ลง เป็นไปได้ไหมที่จะทำโดยไม่ต้องใช้ปุ๋ย? แน่นอนว่าไม่ใช่เลยกับการทำฟาร์มแบบเข้มข้น แต่สามารถลดการใช้ลงได้ เป็นที่ทราบกันดีว่าพืชตระกูลถั่ว (เช่นถั่วเหลือง) ดูดซึมไนโตรเจนจากอากาศ มีลูกบอลเล็ก ๆ บนรากของพวกมัน - อาณานิคมของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ใน symbiosis กับพืช พวกเขามีความสามารถในการผูกไนโตรเจนในบรรยากาศและเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่ถั่วเหลืองสามารถดูดซึมได้ง่าย

หากพบจุลินทรีย์ที่สามารถอาศัยอยู่ในรากของธัญพืชและจับไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศได้ก็จะสามารถใส่ปุ๋ยลงในดินได้น้อยลง สัญญานี้จะช่วยประหยัดได้มากแค่ไหนมันจะช่วยอนุรักษ์ธรรมชาติได้อย่างไร! การค้นหาไปในทิศทางใด และแบบดั้งเดิม - โดยการเลือก และทางพันธุวิศวกรรม. ลองนึกภาพ: เราถ่ายโอนยีนเพื่อดูดซึมไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศจากแบคทีเรียปมไปสู่แบคทีเรียอื่น ๆ ที่สามารถอาศัยอยู่ร่วมกับข้าวสาลีหรือแม้แต่ในใบของธัญพืช ...

หลายสิ่งสามารถแก้ไขได้ไม่ใช่โดยการปรับปรุงวิธีการที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยไม่ว่าจะเป็นวิธีการทางเทคนิคหรือทางการเกษตร แต่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานซึ่งต้องขอบคุณการค้นพบใหม่โดยพื้นฐาน นี่คืออนาคต มนุษยชาติยังไม่หมดหนทางในการป้องกันผลกระทบเชิงลบที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาสังคม

อ

สิ่งพิมพ์ที่คล้ายกัน

โครงสร้างโปรตีนถูกสร้างขึ้นอย่างไร

กรงคืออะไร?

อินเตอร์เฟอรอนเป็นฝ่ายชนะ