Kaip antraštė norodo, žvelgsime į vėliausius įdomius pasiekimus genetinės manipuliacijos, arba genetinės inžinerijos (angl. genetic engineering), celės biologijos srityje. Šių mokslo sričių pastangomis bandoma išaiškinti galimumus padaryti pakeitimų geninėje organizmų ir pačių genų struktūroje, žmogui sąmoningai įsikišant. Šios pastangos siekia toliau, negu kryžiavimo ar atrankos būdu padaromi pakeitimai, kurie paprastai apima operacijas tik tos pačios organizmų rūšies ribose.
Esminė inžinerijos žymė yra planavimas, arba projektavimas, ir todėl genetinė inžinerija būtų skirtinga nuo taikomosios genetikos: genetinėje inžinerijoje būtų įvedamas žmogaus planas, sudarant naujus genus ir naujas genų kombinacijas. Pagal biofiziką R. Sinsheimer, California Institute of Technology profesorių, iš to seka, kad genetinės inžinerijos metodai papildo senuosius genetikos metodus, kurie rėmėsi tik atranka ir propagavimu atsitiktinai susidariusių genetinių kombinacijų, dažniausiai natūralinės selekcijos proceso metu.14
Terminas "genetinė inžinerija" įvairiems žmonėms reiškia ne tą patį. Kai kuriems ji reiškia komplikuotą manipuliaciją, kurią gal kasdien atlieka genetikai su bakterija Escherichia coli. Tačiau dauguma žinovų žiūri į genetinę inžineriją daug platesniame kontekste. Pagal S. B. Prim-rose (Warwick University, Anglijoje), ši biologinio tyrinėjimo sritis gali pažadinti nepaprastą pažangą biologinėje ar net socialinėje srityje.12
Dabartiniai genetinės inžinerijos pasiekimai buvo galimi tik dėl greitos pažangos DNR (deoksi-branduolinės rūgšties, arba deoksinukleinės rūgšties, angl. deoxy nucleic acid, sutrumpintai DNA) technologijoje, apimančioje jos sintezę, analizę, transportaciją celėje ir apskritai jos manipuliaciją. Šiuos pasiekimus įgalino tik daugelio tyrinėtojų kruopštus darbas, kurio dėka surasti būdai suskaldyti DNR tam tikrose specialiai norimose pozicijose, nekomplikuotai ir lengvai sujungti suskaldytas DNR dalis ir nesudėtingu būdu įvesti DNR į kitus organizmus.15
Šitie pastarieji pasiekimai neliko nepastebėti dieninės spaudos, televizijos ir kitų viešosios komunikacijos sistemų. Sensacijų ieškantys reporteriai turėjo kur pasireikšti, neabejotinai viską per-dėdami ir tuo būdu sukeldami pasitikinčioje visuomenėje nereikalingą jaudinimąsi. Korespondentų aprašymuose nebuvo praleista, kad senovės graikai yra aprašę pusiau žmogiškas, pusiau gyvuliškas būtybes, kad egiptiečiai vaizduodavo savo deives su varlių, kačių ar gyvačių galvomis, kad Indijos pirklių šventasis patronas buvęs dievas su keturiomis rankomis ir dramblio galva. Tačiau tos būtybės gi nėra realios, nes kiekvienos gyvių rūšies ateitį apsprendžia tai, kuri vyriškoji spermos ląstelė susijungs su kuriuo moteriškuoju kiaušinėliu. Elementarinė biologija sako. kad toks susijungimas turi būti tarp žuvies spermos ir žuvies kiaušinėlio, arba tarp žmogaus spermos ir žmogaus kiaušinėlio. Panašiai ir kitų rūšių organizmuose. Paskutiniųjų metų tyrinėjimai parodė, kad šis tarp organizmų rūšių egzistuojantis barjeras gali būti nugalėtas ir kad tuo būdu skirtingos organizmų rūšys gali būti tarpusavy maišomos. Staiga atsidarė platūs mokslinio pasisekimo akiračiai. Šiame straipsnyje yra bandoma skaitytojams prieinama forma pateikti žinių apie genetinę inžineriją ir su ja susijusias problemas.
Branduolinės rūgštys
Kiekvieno organizmo celė yra sudaryta iš bent dviejų pagrindinių dalių, citoplazmos ir branduolio. Branduolys paprasta: yra apsuptas citoplazmos. Augalų celės turi dar gerai išvystytas sieneles. Branduolyje randama tam tikri siūleliai, chromosomos, su genais ant jų. Organizmai, kurie savo celėse turi branduolius, vadinami eu-kariotais. Didelė grupė vienacelių organizmų, kaip bakterijos, kurie branduolio neturi ir kurie turi tik vieną chromozomą citoplazmoje, vadinami prokariotais.
Genu vadinsime paveldėjimo vienetą, užimantį fiksuotą poziciją ant chromosomos ir turintį specifinį efektą fenotipui. Jis gali būti mutacijos keliu pakeistas į kitas alelines (porines) formas. Genas tad yra labai maža, bet organizuota medžiagos dalelė, aukšto molekulinio svorio branduolines rūgšties molekulė, DNR. Ši molekulė yra su-da ryta iš fosforo rūgšties ir pentozės cukraus skeleto, prie kurio tam tikra tvarka yra prisijungusios pirimidino ir piurino bazės: piurinai — adeni-nas ir guaninas, pirimidinai — citozinas ir timinas
(pav. 1). Dvi virvelių pavidalo molekulės yra laikomos prie viena kitos vandenilio ryšiais tarp adeni-no ir timino ir tarp citozino ir guanino (pav. 2 ) Tokia porinė DNR erdvėje sudaro sraigtinę struktūrą, arba dvigubą spiralę.11
Geno definicija santykyje su kuria nors organizmo savybe gali įvairuoti pagal turimą tuo metu mokslinę informaciją. Pvz., pirmieji genetikos darbuotojai manė, kad akių spalvą kontroliuoja vienas genas. Vėlesnieji biocheminiai tyrinėjimai parodė, kad akių spalvos paveldėjimas yra daug komplikuotesnis ir kad kelias akių pigmentui pagaminti yra kelialaipsnis procesas, kur kiekvieną iš šių laipsnių kontroliuoja atskiras genas. Viename iš šių laipsnių yra pagaminama amino rūgštis triptofanas. Triptofano gamyba irgi yra daugialaipsnis procesas, kur kiekvieną laipsnį vėl kontroliuoja atskiras genas. Nežiūrint to, kad genai gali būti daugiau ar mažiau komplikuotos cheminės struktūros, buvo stengiamasi tokius pavienius genus išskirti iš chromosomos struktūros. Harvardo universiteto tyrinėtojų grupė 1969 m. paskelbė, jog jie sėkmingai išskyrė Escherichia coli bakterijos branduolinės rūgšties sekciją, pavadintą lac operon, arba geną, kuris yra atsakin-iž laktozės ' cukraus metabolizmą.
DNR yra cheminis paveldėjimo kodas, randamas visuose gyvuose organizmuose. DNR molekulės yra ilgo spiralinio siūlelio pavidalo. Tūkstančiai tokių genų yra prijungta prie celės branduolyje esamų chromosomų. Pilnas genų ir chromosomų komplementas randamas kiekvienos aukš tesniųjų organizmų celės branduolyje. Bakterijos būdamos vienaceliai be branduolio organizmai, turi tik vieną chromosomą, kuri yra žiedo pavidalo dvigubo siūlelio DNR, apie 3 x1c)9 molekulinio svorio ir apie 1.5 mm kontūro ilgio. Be to, tokie organizmai dar dažnai turi vieną ar daugiau irgi žiedo pavidalo dvigubų siūlelių su nedideliu genų skaičiumi, kurie vadinasi plazmi-dėmis. Plazmidės galima vadinti ekstrachromoso-miniais DNR siūleliais. Jų molekulinis svoris labai įvairuoja: nuo apie vieno milijono vienetų ligi daugiau kaip 100 milijonų. Plazmidėse randami genetiniai kodai dažnai yra charakteringi tik turimai jo rūšiai, išskyrus gal tik dauginimosi kodus. Didžiausia žinoma plazmidžių grupė yra turinčiosios atsparumo kodą, pvz., prieš antibiotikus ir kitus antibakterinius agentus.13
DNR rekombinavimo technologija
Rekombinuotos DNR technologijos pradžia laikoma 1973 ir 1974 metai, daugiausia remiantis Stanley Cohen (Stanfordo universitete) ir Herbert Boyer (Kalifornijos universitete San Francisco), tyrinėjimais. Daugumas technikinių metodų, kuriuos genetinės inžinerijos mokslininkai naudoja, yra išvystyti iš metodų, vartotų mikrobų genetikoje. Tai pagaliau ir atvedė ligi atskiro geno izoliavimo.12
Bakterijos turi pirmenybių prieš kitus organizmus, studijuojant genų struktūros ir funkcionavimo molekulinę bazę, nes jų celės turi apie 10,000 kartų mažiau DNR, gali greitai ir pigiai išauginti nepaprastai didelius celių kiekius (idealiomis sąlygomis viena bakterija, besidalindama kas pusvalandį, per parą gali išauginti 7xl013 koloniją), be to, ir labai reti mutantai bei genetiniai rekombinantai gali būti lengvai atpažinti net ir milžiniškai didelėse populiacijose, pagal B. D. Davis, Harvardo profesorių.7
Molekulinė rekombinacija pasidarė galima tik po visos eilės atskirų atradimų. Vienas iš tokių
atradimų buvo pastebėjimas, kad bakterijos celė dažnai turi vieną ar daugiau plazmidžių, kaip priedų prie bakterijos chromosomos. Tiek plazmidės, tiek bakterijos chromosoma yra žiedo pavidalo. Plazmidės yra mažos ir turi labai nedidelį genų skaičių. Chromosomoje paprastai yr. sukaupti visi augimui ir dauginimuisi reikalingi genai. Plazmidės gi prideda dar papildomų genų. kurie dažnai praplečia sugebėjimą prisitaikinti platesniame aplinkos pasirinkime, suteikiant bakterijai atsparumą prieš įvairius jos egzistenciją trukdančius veiksnius ar sugebėjimą naudotis ir kitais maisto šaltiniais.
Kitas rekombinacinės technikos išsivystyme žingsnis buvo atradimas savotiško DNR skaldym metodo, panaudojant tam tikras endonukleazt^ sudėtingus baltyminio tipo organizmo junginius, dar vadinamus "apribojimo" enzimais, arba restrik-tazėmis. Tie jau anksčiau bakterijose surasti enzimai buvo atpažinti kaip bakterijos apsaugos priemonė prieš DNR, atėjusią į celę iš kitų organizmų. Kiekvienas iš tų surastųjų enzimų skaldo DNR į skirtingas ir specifines trumpas sekcijas, nuo 4 ligi 8 bazių porų (nukleotidų). Tos sekcijos yra palindromiškai simetringos: vieno chromosomos siūlelio sekcija ir tos sekcijos komple-mentas iš chromosomos antrojo siūlelio yra identiški, tik siūlelių atskiras sekcijas skaitant priešinga kryptimi (pav. 3). Daugumas šių enzimų st-skelia sekcijas, kurios yra simetringos jų priešinguose galuose ir tuo būdu sudaro trūkį dvisiū-lėje DNR grandinėje. Normaliomis sąlygomis DNR gabalai išsiskiria trūkio vietose, tuo būdu abiejuose tokios sekcijos galuose lieka po trumpą vienasiūlę DNR sekvenciją, kurios yra komple-mentinės viena kitai.7
Šiandien jau yra atpažinta per 40 skirtingų restriktazės enzimų, veikiančių atskiras DNR sekvencijas. Tuo tarpu nėra duomenų, kad tokių restriktazių skaičius negalėtų būti didesnis. Restrik-tazių tipų gausumas yra ypač stiprus įrankis DNR fraktionavimo technikai.20
Esant tinkamoms sąlygoms komplementiniai, arba lipnūs, sekcijų galai, kilę iš tos pat ar kitos molekulės, gali vandenilio ryšiais susijungti. Šio sekcijų galų lipnumo dėka yra galima į plazminę įjungti sekcijas iš svetimos DNR: atidaromas plazmidės žiedas, svetima DNR suskaldoma į segmentus, veikiant tam pačiam enzimui, ir leidžiama sekcijų galams sulipti. Pastovumui užfiksuoti šioje procedūros vietoje naudojamas dar kitas enzimas — DNR ligazė (pav. 4). Skirtingų restriktazių rūšių gausumas įgalina perskelti DNR molekulę tyrinėtojo pasirinktoje vietoje, o taip pat atskelti palyginti mažus molekulės gabalėlius, net 4-8 nukleotidų dydžio.15 Pasinaudojant šiuo metodu, bet koks parinktas DNR fragmentas, nežiūrint jo kilmės, gali būti inkorporuotas į atitinkamai parinktą plazmidę ar virusą.
Kad tokia rekombinuota plazmidė daugintųsi, reikia ją inkorporuoti į bakterijos celę. Dažniausiai tokiems tyrimams naudojama bakterija yra žmogaus žarnyno lazdelė, Escherichia coli, kuri tačiau vienokių ar kitokių plazmidžių gali tik labai mažai paimti iš aplinkos. Modifikuojant £. coli bakterijos paviršių temperatūros pagalba ir pridedant substratan kalio chlorido, bakterija jau gali inkorporuoti nemaža tokių plazmidžių. Tačiau ši procedūra nėra labai efektyvi, nes gal tik viena plazmidė iš milijono yra inkorporuojama, be to, tik nedaug jų turės dirbtinai įvestą sekciją. Ieškoma efektyvesnių metodų, kurie greičiausiai būtų dar komplikuotesni. Dauginda-mosios plazmidės dalijasi sinchroniškai su celės chromosomomis, tačiau kartais dalijasi nepriklausomai ir dažnai daug kartų sparčiau. Kartais naujoji genetinė medžiaga susilieja su celės chromosomomis ir tada reaguoja kaip normalus celės genetinis aparatas. Iš tikrųjų tokios celės, kurios gavo svetimus anksčiau neturėtus genus, yra nauji organizmai, būdami pastovūs hibridai tarp celės šeimininko ir organizmo, davusio perkeltus genus.14
Genetinė inžinerija prokariotuose nesurado sunkių problemų. Tačiau daugumai tyrinėtojų labiau rūpi genetinė inžinerija eukariotuose — aukštesniuose organizmuose. Pagrindinės problemos ir eukariotuose yra tos pačios: įvedimas svetimos DNR, tos DNR stabilizavimas, vėliau transskripcija ir transliacija, vedanti į reprodukciją. Eukariotuose ta kryptimi kol kas dar labai mažai tyrinėjimų keliu pasiekta, palyginant su pro-kariotais.12
Rekombinuotos DNR tyrinėjimo moratoriumas
Paskutinieji technologiniai pasiekimai, kaip izoliuoti ir vėliau sujungti DNR segmentus, davė metodą, kuriuo buvo in vitro sukonstruota DNR, vėliau pasirodžiusi biologiškai aktyvi. Daugelis mokslininkų, pasiremdami šiais atradimais, ėmė planuoti įvairius eksperimentus, panaudojant virusų, bakterijų ir gyvulių medžiagą. Neabejotinai tokia tyrinėjimai duotų daug naudos, sprendžiant teoretines biologijos problemas. Neišskirta tačiau galimybė, kad tuo keliu galėtų būti pagaminta naujų, gal ir žalingų ar net užkrečiamų DNR elementų, kurių savybių niekas negalėtų iš anksto atspėti. Daug kam atrodė, kad šis pavojus, gal ir retas, bet yra galimas ir realus, jei tokia žalinga DNR paspruktų vienokiu ar kitokiu būdu iš laboratorijos ribų ir paplistų žmonių visuomenėje. Šis pavojus daug kam atrodė ypač didelis, nes šiuose tyrinėjimuose naudojama veik išimtinai žmogaus žarnyno bakterija, E. coli.1
Neaiškumai ir abejonės paskatino eilę šios srities JAV mokslininkų, paremiant ir JAV National Research Council, persvarstyti problemą ir pasiūlyti laikinai sustabdyti bet kokius tyrinėjimus, apimančius gyvųjų organizmų genetinę manipuliaciją.3 Pagrindinis šio pasiūlymo tikslas buvo duoti kiek daugiau laiko tolimesniems apsvarstymams, kol dar ši be galo greit besivystanti mokslo sritis per daug neišsiplėtė ir kol dar galima ją sukontroliuoti.16 Daug kas negalėjo atsikratyti minties, kad kai kurios naujos gyvybės formos, sudarytos su rekombinuotos DNR pagalba, gali turėti ir nepageidaujamų savybių, pvz., vėžį sukeliančių. Niekas tuo tarpu negalėjo įrodyti, kad taip gali įvykti, ir, priešingai, niekas negalėjo {rodyti, kad taip negalėtų įvykti. Todėl šios sritis mokslininkų bendruomenė sutarė savanoriški: sustabdyti bet kokius šios srities tyrimus, kol išaiškins ir nustatys saugias procedūras rekombinuotos DNR tyrimams.
1976 liepos 7 d. JAV National Institutes of Health, NIH, paskelbė taisykles19, kurios tuojau buvo pritaikytos rekombinuotos DNR tyrinėjimams, vykdomiems su federalinės valdžios pinigine pa-oma.1 Taisyklėse buvo leidžiami tyrinėjimai su nepatogeniniu žmogaus žarnyno bakterijos E. coli mutantu K-12 rekombinuotos DNR srityje. Saugumo procedūra tose taisyklėse buvo neperdėta, bet pakankama. Saugumo standartai apėmė fizines ir biologines apsaugos priemones, stengiantis apsaugoti, kad tokia naujai sukurta gyvybė nepaspruktų iš laboratorijos ir negalėtų egzistuoti natūralinėse sąlygose už laboratorijos ribų.
Fizinės apsaugos priemonės tose taisyklėse numatytos tokios, kad pati eksperimento procedūra būtų pakankamai izoliuota ir apsaugota nuo aplinkos pagal įgytą patyrimą užkrečiamųjų mikro-rganizmų laboratorijose. Šios priemonės padalytos į keturias kategorijas: pirmoji kategorija, pavadinta PI — tokios apsaugos priemonės, kokios naudojamos paprastose bakteriologijos laboratorijose. P2 ir P3 — vis didėjanti izoliacija nuo aplinkos, P4 — kraštutinės apsaugos priemonės izoliuoti bandymus su patogeniniais mokroorganiz-mais, kontroliuojant orą, atmatas ir kitokias medžiagas.
Biologinės apsaugos priemonės numatytos tokios, kaip naudojimas mutacijos pagalba suluošintų organizmų, kad rekombinuota DNR negalėtų ^silaikyti kasdieninėmis aplinkos sąlygomis. Šios apsaugos priemonių, naudojant Escherichia coli K-12, pirmasis apsaugos laipsnis, EK1, būtų pasiektas, kai eksperimento laboratorijos personalas būtų pakankamai apsaugotas. Antrasis laipsnis, EK2, reikalauja, kad DNR klonai turėtų maža galimybių išsilaikyti natūralinėje aplinkoje, nedaugiau kaip 10-8 dažnumu. Priimtini šio laipsnio vektoriai tyrinėtojams dar nėra prieinami, nes pasiūlyti kandidatai dar tik svarstomi. Išvystytų EK3 vektorių sistemų dar iš viso nėra.
Apsaugos sistemos, pagal NIH taisykles, tad gali būti įvairios pagal iš anksto kiekvienam bandymui apspręstą planą: P1+EK1, P2+EK1, P3+EK1, P2+EK2, ir t.t.
Principiškai panašūs saugumo standartai buvo Anglijoje paskelbti 1977 m., Kanadoje 1978 m. kovo mėn., taip pat ir kai kuriuose kituose kraštuose. Visos kol kas paskelbtosios taisyklės, reguliuojančios rekombinuotosios DNR tyrinėjimų saugumą, neturi įstatyminės galios.
Paskelbus JAV taisykles, apibrėžiančias rekombinuotos DNR ribas, publikos susirūpinimas kuriam laikui aprimo. Tačiau opozicija šios rūšies tyrinėjimams labai aktyviai reiškėsi, kol padarė žymios įtakos viešajai nuomonei. Bene pats ryškiausias šia tema nuononių susikirtimas buvo Bostone, kur Harvardo biologų komisija, svarstydama rekombinuotosios DNR tyrinėjimo saugumo ribas tame universitete, nesutiko su 1967 m. Nobelio premijos laureato, profesoriaus George Wald18 nuomone, kad steigti tokią laboratoriją yra pavojinga. Prof. G. Wald tuo nepasitenkino ir ėmė ieškoti klausimo politinio sprendimo miesto savivaldybėje. Spauda šį konfliktą plačiai komentavo. Cambridge miesto taryba tam reikalui išaiškinti sudarė komisiją, kuri kantriai ir ilgai apklausinėjo daug pavienių asmenų ir grupių. Komisija pasiūlė mažų techniškų pakeitimų ir vietinę panašių įrengimų priežiūrą. Komisijoje liudijo net trys kiti Nobelio laureatai, kurių laiškų ištraukos išspausdintos Sciences, 1976 m., Nr. 5, p. 8.
Iš jų genetikas profesorius J. Lederberg, Nobelio laureatas 1958 m., komentuodamas dėl rekombinuotos DNR pavojų plačiajai publikai rašė: "Rizika šiuo atveju yra grynai teoretiška, nes nėra pagrindo spėjimams, kad viešajai žmonių sveikatai pakenktų rekombinuotieji organizmai. Nepaprastas NIH taisyklių atsargumas turėtų būti pakankamas užtikrinimas publikai, kad taisyklės eina daug toliau, negu reikalinga apsaugoti jos sveikatos reikalus".
Biochemikas profesorius A. Kornberg, Nobelio laureatas 1959 m. taip pat teigė: "NIH taisyklės peržengia normalia ribas, reikalingas asmeninės ir viešosios sveikatos apsaugai. Tenka tik prisiminti, kad esamosios rizikos ribos chemijos, bakteriologijos, biologijos ir fizikos laboratorijose yra daug platesnės, negu NIH taisyklės rekombinuotos DNR tyrinėjimams".
Trečiasis iš jų virologas profesorius H. M. Temin, Nobelio laureatas 1975 m. rašė, jog "galimybė atsitikti kokiam nors ypatingam pavojui tyrinėjant DNR yra tokia maža, jog ji gali būti laikoma lygi nuliui. Todėl NIH taisyklės galbūt yra per daug varžančios DNR tyrinėjimus
Nustatyti saugumo standartai rekombinuotos DNR tyrimams neturi įstatymo galios — jie yra savanoriški. Tačiau praktiškai, didžioji dauguma tokių tyrimų yra galimi tik su valstybės pinigine parama. Nesilaikantieji taisyklių, aišku, negautų reikalingos paramos. Privatiniam sektoriui kol kas yra galimas tik moralinis spaudimas. 1977 metais JAV jau gal nemažiau kaip 150 laboratorijų turėjo darbo projektus rekombinuotos DNR srityje, o Kanadoje gal nemažiau kaip 10. Todėl manoma, kad šioks toks valstybinis reguliavimas būtų reikalingas. Suprantama, mokslininkų veiklą reguliuojant valstybiniais įatstymais, jų kūrybingumas gali būti žymiai sumažintas ir tuo būdu didieji dalykai gali būti praleisti nepastebėti.
Rekombinuotos DNR technologija mums padaro prieinamą visos mūsų planetos genų rezervą, tai yra visus genus, išvystytus daugybėje evoliucinių linijų per visą gyvybės istoriją. Teoretiškai, pasinaudodami šia technologija, mes galime tuos genus išskirti iš genomo, ir įjungti į kitą taip, kaip mums patinka. Gyvybės evoliucijos medyje atskiros rūšys buvo rūpestingai atskirtos, ir geninė interakcija galėjo vykti tik vienos rūšies ribose. Rekombinuotos DNR tyrinėjimas transformuoja šį evoliucijos medį į geninį tinklą, kuriame įvairios kilmės genai — tuo tarpu tik teoretiškai — gali būti sujungiami taip, kaip mes norime, pvz., augalo genai su vabzdžio genais, grybo su žmogaus ir t.t. Dauguma šių kombinacijų, žinoma, būtų gryna nesąmonė, ne gyvybingos, ne žalingos. Kai kurios kombinacijos pagal rūpestingą planavimą galėtų egzistuoti, nes jai ir tokios kombinacijos būtų ne gyvybingos, tai nebūtų nė prasmės šitokius tyrinėjimus vesti.15
Daugumas tokių svarstymų yra dar tik lakios fantazijos padariniai. Iš kiek realesnių rekombinuotos DNR manipuliacijos tikslų galėtų būti paminėtas sukūrimas: aukštesniųjų augalų, galinčių sujungti laisvą oro azotą; bakterijų, sugebančių pagaminti diabetikų vartojamą insuliną; bakterijų, gaminančių žmogaus kraujo krešėjimo faktorius ir kt.
JAV Kongrese svarstomas įstatymas, kurio nuostatai reguliuotų rekombinuotos DNR tyrinėjimus. Atrodo, kad pirmoji baimė ir netikrumo banga mažėja dėl naujų svarstymų ir naujų mokslinių pasiekimų.
Reikia manyti, kad JAV Kongresas nesiskubina priimti rekombinuotos DNR tyrinėjimo suvaržymo įstatymus dar ir dėl šių priežasčių5:
1. Rot Curtis III, Alabamos universiteto medicinos profesorius, savo tyrinėjimuose priėjo išvadą, kad įvedimas svetimos DNR sektorių į žarnyno bakteriją E. coli K-l ir K-2 nieku būdu nėra pavojingas žmogui ir kad įvedimas svetimos DNR į E. coli K-12 negali būti žalingas kitiems biosferos organizmams. Jo išvados faktiškai reiškia, kad eksperimentai, leisti pagal paskelbtas NIH taisykles, ypa pakankamai saugūs.
2. Falmouth, Mass., konferencija 1977 birželio mėn., kurioje dalyvavo ne tik molekuliniai biologai, bet ir pasižymėję bakteriologai, virolo-gai, užkrečiamųjų ligų specialistai; priėjo bendrą nuomonę, kad tariamieji rekombinuotos DNR tyrinėjimo pavojai yra nepagrįsti.
3. Stanfordo universiteto mokslininkas Stanley Cohen 1977 m. pademonstravo, ką daugelis kitų mokslininkų tikėjo, bet negalėjo įrodyti, būtent: DNR rekombinavimas vyksta ir gamtoje natūraliu būdu, taigi ne vien tik laboratorijoje gali būti padarytos "naujos gyvybės formos".
Žarnyno bakterija Escherichia coli
Bakterija tai vienacelis be branduolio organizmas — prokariotas. Pagal formą jos skirstomos į rutulines (coccus), lazdelines (bacillus) ir vin-giuotines (spirillum). Jos dar skirstomos į sapro-fitines, kurios auga ir dauginasi tik ant negyvo organinio substrato, ir į patogenines, kurios auga ir dauginasi tik gyvame organizme. Neperseniai yra parodyta, kad paveldėjimą, atseit savybių perdavimą iš generacijos į generaciją, bakterijose irgi genai kontroliuoja, kaip ir kituose organizmuose. Bakterijos genai yra sukaupti į vieną chromosomą, kuri yra dvigubos spiralės žiedas. Branduolio tačiau bakterijos neturi.
Atradus naujus DNR skaldymo ir manipuliacijos būdus, svarstoma, ar gal būtų galima tam tikrus svarbius genus iš aukštesniųjų organizmų persodinti į bakterijas ir tuo būdu jas paversti į biochemines "įmones", kad būtų galima pagaminti komplikuotas organines medžiagas, kurios būtų svarbios mediciniškai, pvz., insuliną, augimo hormoną, tam tikrus specialius antikūnus, kraujo sukrešėjimo faktorių, kurio trūksta pas hemofilikus, ir kt.
Žmogaus žarnyne randama labai gausiai bakterijos E. coli, kurios rasė K-12 yra plačiai naudojama mikrobinės genetikos tyrinėjimuose. Šios rasės gyvybingumo ir sugebėjimo veistis žmogaus žarnose problema iškilo ypač po paskelbtojo embargo hibridinių plazmidžių tyrimams, nes tos svetimos plazmidės vis buvo bandoma pervesti į K-12 rasę.
Kai kurių bandymų rezultatai parodė, kad žmogaus standartinė E. coli ir Salmonella labai menkai tepriima hibridines plazmidės. Rasė K-12 žmogaus žarnose gali išsilaikyti kelias dienas, ten gali trumpą laiką net daugintis, bet eventualiai pašalinama iš sistemos. Žemas hibridinių plazmidžių persodinimo dažnumas, nežiūrint didelių K-12 dozių (apie 1010 organizmų), reiškia, kad labai maži šansai įvykti akcidentui, ypač kad dozės tokiais įtartinais atvejais būtų palyginti mažos (keli šimtai ar keli tūkstančiai bakterijų).2
Nemaža abejonių yra pareikšta prieš nuomonę, kad genetiškai pakeista E. coli gali pakliūti į aplinką ir sukelti pavojingą epidemiją. Už epideminės ligos sukėlimą beveik visada yra atsakingas ne vienas genas, o ištisos jų grupės. Todėl būtų labai sunku, o gal ir visai negalima, pakeisti E. coli K-12 į kurią nors epidemiją sukeliantį organizmą. Jeigu jau ir susidarytų patogeninė E. coli, tai laboratorinių užkrėtimų istorija žino tik kelis atvejus, kuriais laboratorijoje dirbantieji perdavė infekciją kitiems asmenims. Daugumas šių užkrėtimų buvo per skysčių lašelius, išmetamus į orą užsikrėtusiam asmeniui kosint ar čiaudint. Betgi E. coli šiuo būdu negali plisti.17
Žmogus
Žymūs pasiekimai molekulinės genetikos srityje davė progos spekuliacijoms apie galimą naujos technologijos panaudojimą žmogui. Nemaža pareiškimų buvo pernelyg fantastiški ir neparemti faktais. Tačiau tai kėlė ir dar tebekelia pamatuotą susirūpinimą plačioje publikoje, kuri, gąsdinama galimu atominės energijos panaudojimu ne taikos reikalams, taip pat lengvai yra sujaudinama galimo kišimosi iš šalies į pačią vidinę žmogaus prigimtį.
Svarstant pašalinio įsikišimo į žmogaus biologinę prigimtį problemą, pravartu trumpai prisiminti kai kurie dabar jau gerai žinomi faktai. Vienas iš tokių pagrindinių faktų yra tas, kad žmogaus augimą ir vystymąsi, pradedant nuo kiaušinėlio apvaisinimo ligi jo mirties, kontroliuoja genai, randami kiekvienos gyvo organizmo celės branduolio chromosomose. Kai kurios organizmo savybės yra kontroliuojamos mažo genų skaičiaus, kaip žmogaus kraujaplūdžio liga hemofilija. Genetikos mokslui besivystant, išaiškėjo, kad tokių genų organizmuose paprastai yra nedaug. Didžioji dalis savybių yra rezultatas daugelio genų veikimo, ypač kiekybinių ar poligeninių savybių. Manoma, kad žmogus turi šimtus tūkstančių genų poligeninėms savybėms išvystyti. Tie genai gal ir nedaug skiriasi vienas nuo kito savo cheminiu sudarymu, tačiau skiriasi jų veikimo produktai. Kadangi tokių pavienių genų, atskirai paimtų, įtaka savybės išvystymui gali būti labai maža, todėl tą įtaką sunku esamomis priemonėmis pastebėti, ypač matuoti, identifikuoti ir tyrinėti. Dėl tų priežasčių plačioji publika poligeninį paveldėjimą nepakankamai gerai įsivaizduoja-Šitoks savybių paveldėjimo būdas, atrodo, yra pati svarbiausia apsaugos priemonė nuo nereikalingo iš šalies kišimosi į žmogaus biologinę prigimtį.6
Rekombinuotos DNR technologija gal betgi galėtų padėti žmogui nugalėti eilę genetinių nenormalumų, vadinamųjų genetinių ligų. Viena iš tokių ligų būtų diabetas, arba cukrinė liga. pasireiškianti nepakankamu pagaminimu enzimo insulino, kurio reikia cukraus metabolizmui. Medicinos reikalams insulinas gaunamas iš galvijų ir kiaulių kasos (pancreas) liaukos. Insulino pareikalavimas nuolat didėja, ir yra galima, jog kada nors ateityje insulinui gaminti žaliavos iš skerdyklų nebebus pateikiama tiek, kiek reikėtų pareikalavimui patenkinti. Pagal American Dia-betic Association duomenis, JAV yra apie 10 milijonų diabetikų, iš kurių 1.5 milijono turi naudoti insuliną šiai ligai kontroliuoti. Pagaminti insuliną sintetiniu būdu gal ir būtų galima, bet jo kaina būtų neprieinama. Todėl nenuostabu, kad vaistus gaminančios įmonės labai susidomėjo rekombinuotos DNR pagalba. Kelias būtų toks: įvesti insuliną gaminantį geną į bakteriją, pbz., E. coli, tas bakterijas auginti laboratorijos sąlygomis ir po to chemiškai išskirti insuliną. Tačiau nuo teorijos ligi praktikos yra dar labai tolimas kelias. Kalifornijos universitete eksperimentuojama su insulino genu, paimtu iš žiurkės. Atrodo, kad tas genas, įvestas į gakteriją. yra gyvybingas ir dauginasi kartu su ja. Tik dar nepaaiškėjo, ar jis pagamina insuliną. Neabejotinai tai bus greitai išaiškinta. Su žmogaus insulino genu turėtų užtrukti dar ilgiau. Šiuo atveju reikėtų išaiškinti sudėtingą žmogaus insulino chemiją, tapogi geriau suprasti ir pačią diabeto ligą, kuri nėra viena liga, kaip seniau manyta, o visas kompleksas metabolinių organizmo sutrikimų.
Šioje vietoje pravers paminėti 1978.IX.6 Arthur Riggs spaudos konferencija Duarte, Calif. Jis pranešė, kad City of Hope National Medical Centre, Genentech Inc. (privatinė San Francisco laboratorija) ir University of California — San Francisco pastangomis žmogaus genai, kontroliuojantieji insulino gamybą, buvo perkelti į žarnyno bakteriją E. coli. Tie genai pasirodė gyvybingi, o jų pagamintas produktas, jį išskyrus ir išvalius nuo kitų priemaišų, pasirodęs chemiškai identiškas insulinui, gautan iš žmogaus kasos. Tokios bakterijų įmonės galėtų pagaminti insuliną gausiai ir pigiai, nors A. Riggs sakė. kad tuo tarpu to esą negalima laiduoti, tačiau esą galima laiduoti, kad surastas šaltinis gauti žmogaus insuliną, kurio anksčiau iš viso nebuvo galima gauti. Pagal jį, dar nemaža tyrimų ir patobulinimų turės būti atlikta, kol šis insulinas bus visiems prieinamas. Tuo tarpu jis dar netirtas žmonėse. Atkreiptinas dėmesys įr į faktą, kad A. Riggs nekomentavo aukščiau suminėtų sunkumų dėl insulino cheminės sudėties ir dėl pačios diebeto ligos sudėtingumo.
Yra manančių, jog E. coli bakterijos, į kurias būtų įvesta galimybė gaminti insuliną, jei įsiveistų žmogaus žarnose ir ten pagamintų per daug insulino, galėtų būti net žmogaus mirties priežastimi. Yra ir priešingai manančių.
Praktiniam rekombinuotos DNR pritaikymui yra ir kitų perspektyvų. Viena iš tokių aiškesnių sričių yra pagaminimas medicininės reikšmės turinčių žmogaus proteinų, kaip hormonų, kraujo krešėjimo faktorių, antikūnų ir kt. Antikūnai gali būti ypatingai svarbūs, nes jau dabar yra žinoma, kad jie yra produktas daugelio specifinių genų. o imunogenetinės studijos rodo buvimą specifinių ir deficitinių tuose genuose nukrypimų. Vėžio imunologinėms studijoms bedarant pažangą, galima laukti, kad apsaugai ir gydymui bus galima panaudoti kurios nors atskiros vėžio rūšies antigenus ir antikūnus tiems antigenams.
Azoto fiksavimas
Kalbant apie rekombinuotą DNR, dažnai užsimenama, kad ši technika galėtų atvesti į naujus kelius padidinti biologinį oro azoto fiksavimą, tai yra organizmuose laisvo oro azoto sujungimą su vandeniliu ir amoniako (NH3) pagaminimą. Kai kurios bakterijos gali sujungti laisvą oro azotą su vandeniliu normaliomis tai bakterijai egzistuoti sąlygomis. Šis procesas tačiau nėra pakankamai gerai suprastas. Šiuo keliu gautas azotas turi pereiti visą eilę keitimosi fazių, kol augalai jį gali panaudoti kaip maisto medžiagą, o laisvasis oro azotas jiems yra neprieinamas. Azotas visiems gyviems organizmams yra būtinas, nes jis sudaro amino rūgščių pagrindą, o iš amino rūgščių yra sintetizuojami baltymai. Be baltymų jokia gyvybė negali išsilaikyti. Dibrti-niais, ne biologiniais, būdais irgi galima azotą sujungti su vandeniliu ar deguonimi, panaudojant aukštą temperatūrą ir didelį spaudimą, bet šis procesas yra gana brangus.
Biologiniai keliai azoto fiksavimui kol kas yra žinomi tik iš bakterijų, laisvai substrate gyvenančių ar esančių simbiotiniame santykyje su augalais. Tų pačių savybių turi ir kai kurie melsvadumbliai (algės iš Cyanophyta). Aukštesnieji augalai azoto nefiksuoja, bet yra svarstoma, ar nebūtų galima jiems tą savybę suteikti, pasinaudojant rekombinuotos DNR technika.
Iš bakterijų, galinčių azotą fiksuoti, gal daugiausia yra žinoma Rhizobium, kuri pakliuvusi į ankštinių augalų (žirnių, pupų, dobilų, liucernos, sojos ir kt.) šakneles, ima ten veistis ir pagamina įvairaus dydžio gumbelius, kuriuose ir sujungia didelius oro azoto kiekius. Patys ankštiniai, kaip ir kiti augalai neturi azoto fiksavimo savybės ir tik simbiozės su Rhizobium dėka gauna pakankamai azoto junginių savo kūno statybai.
Kitos žinomos bakterijos, galinčios fiksuoti oro azotą, nėra simbiotiniame ryšyje su aukštesniaisiais augalais, o laisvai gyvena natūraliame substrate. Svarbiausios iš jų yra kelios Azoto-bacter rūšys. Rasta ir kitų bakterijų, turinčių azoto fiksavimo savybių, pvz., Clostridium, kurios tas savybes gražiai parodo laboratorijos sąlygose, bet dėl jų veikimo dirvoje dar daug kas yra neaišku.
Bakterijų pagamintas amoniakas kitų bakterini yra oksiduojamas, t.y. vandenilio atomai pakeičiami deguonimi. Pirmojoje stadijoje veikiant bakterijai Nitrosococus, NH3 yra oksiduojamas į nitritinį azotą (arba azotinę rūgštį NO2), o antrojoje stadijoje, vėl kitų bakterijų, Nitrobacter, į nitratinį azotą (arba azoto rūgštį NO3). Šiame procese gauti nitrato junginiai su natriu (Na), kaliu (K), kalciu (Ca) ar ir kitais elementais paprastai lengvai tirpsta vandenyje, ir augalų šaknys juos lengvai absorbuoja. Taigi atrodo, kad Lusvijo azoto fiksavimas yra labai komplikuotas procesas. Labai greitai žengiąs pirmyn mokslinis patyrimas biochemijos ir agronomijos srityje neabejotinai galėtų šį klausimą tam tikrais atvejais pakankamai lengvai išspręsti. Pavyzdžiui, tyrinėtojus yra sudominęs galintis azotą fiksuoti melsvadumblis, gyvenantis simbiozėje su maža vandenine papartimi, kuri galėtų būti panaudota tręšti žemumų ryžius, auginamus aptvindant vandeniu.
Neabejojama, kad bakterijose ir melsvadumb-liuose azoto fiksavimą kontroliuoja genai. Daroma pastangų, pasinaudojant rekombinuotos DNR technika, juos per plazmidės įvesti į kitus proka-notus, kurie tada galėtų būti panaudoti, išvystant naują simbiotinį ryšį su kultūriniais augalais, neturinčiais natūralinių azotą fiksuojančių simbiontų, kaip kukurūzai ar kviečiai. Tačiau tos srities tyrinėjimai dar nėra labai toli pažengęę. Paminėtina tik, kad bakterijos Klebsiella pneu-moniae azoto fiksavimą kontroliuoja 8 genų grupė, iš jų 3 yra struktūriniai, kiti — būtini pagalbiniai. Tai per didelė genų grupė plazmidžių technikai. Bandoma ją perskelti į dvi mažesnes grupes, kurias kiekvieną atskirai tektų, naudojant plazmidžių techniką, persodinti į bakterijas.
Svarstoma galimybė azotą fiksuojančius genus Įvesti tiesiogiai į aukštesniųjų augalų celes ir tuo būdu augalą padaryti nepriklausomą nuo aplinkos azoto šaltinių. Šį klausimą svarstą tyrinėtojai mano, jog jei tai iš viso būtų galima pasiekti, tai negalės būti padaryta artimesnėje ateityje, nes prieš akis dar daug kitų neaišspręstų problemų. Dar tik pradinėje stadijoje yra tyrinėjimai, kaip pervesti genetinę medžiagą į augalo celes. Atkreiptas dėmesys į kalafiorų mozaikos virusą, turintį DNR (daugumas kitų virusų turi RNR, arba ribozės branduolinę rūgštį, o ne deoksiribozės branduolinę rūgštį DNR), norint išaiškinti jų geninę struktūrą ir galimybę pašalinti to viruso patogenines savybes. Studijuojami ir kiti panašūs organizmai, kaip Agrobacterium tumefaciens. Taip pat žinoma, kad neužtenka įvesti naujus genus į augalo celes, reikia, kad tos celės funkcionuotų ir pagamintų ir augalui, ir mums naudingą produktą. Reiškiama abejonių, ar augalo celė į kurią yra įvesta azoto fiksavimo genai, iš viso galėtų sintetizuoti amoniaką. Tam procesui reikalingą nitrogenazės enzimą deguonis deaktyvuoja per kelias sekundes, o deguonis yra neišvengiamas fotosintezės produktas. Visos natūraliai išsivysčiusios sistemos turi kokį nors mechanizmą apsaugoti nitrogena-zę nuo deguonies.
Jeigu azotą fiksuojančių augalų ir nepasisektų sukurti, yra nuomonių, kad gal būtų galima manipuliuoti bakterijas ar melsvadumblius pakelti jų amoniako produkciją. Susiduriama čia su nemažu sunkumu, nes tokiose celėse aukšta amoniako koncentracija, ar pačios celės sukurta, ar ateinanti iš šalies, sustabdo tolimesnę amoniako sintezę. Bandoma šią kliūtį pašalinti atrankos būdu.
Biologiniam azoto fiksavimui reikia palyginti daug energijos, daug daugiau negu anglies dvideginiui fotosintezės metu paversti į anglia-hidratus. Tai būtų viena iš didžiųjų kliūčių norintiems pagaminti azotą fiksuojančius augalus. Energija turėtų ateiti iš paties augalo, todėl derlius galėtų sumažėti. Yra nuomonių,^ kad derliaus sumažėjimas būtų taip pat galimas, jei būtų norima padidinti azoto fiksavimą per dirvoje laisvai gyvenančias ar simbiotines bakterijas, nebent būtų surasti būdai padidinti to augalo fotosintezę ar sumažinti energijos pareikalavimą fiksuojant azotą.
Fotosintezės efektyvumas ne visuose augaluose yra vienodas. Kukurūzai ir cukrašvendrės yra maždaug du kartu aktyvesni augalai, foto-sinteziškai fiksuojant anglies dvideginį (CO2), už kitus augalus, įskaitant ankštinius ir javus. Suradus pigius ir greitus efektyvumui nustatyti metodus, padaryta šia prasme atranka gali duoti gerų vaisių. Atrinktos efektyvesnės veislės galėtų pateikti didesnius energijos kiekius ir azoto fiksavimui, kartu ir derliaus pakėlimui. Taip pat rasta, kad simbiotinė bakterija Rhizobium nepakankamai efektyviai sunaudoja energiją azoto fiksavimui, nes apie 30% tos energijos išeikvoja vandenilio gamybai, šalia amoniako. Vienam kg sojos grūdų pagaminti ši bakterija sunaudoja 100 kub. pėdų natūralinių dujų ekvivalentą vien tik vandenilio gamybai. Kadangi JAV į metus pagaminama apie 3 milijonai metrinių tonų sojos grūdų, tai bakterijos vandenilio fiksavimui nereikalingai išeikvoja apie 300 bilijonų kub. pėdų patūralinių dujų ekvivalentą. Efektyvesnių bakterijų rasių atranka čia irgi galėtų būti labai naudinga.
Nemaža nuomonių yra pareikšta, kad pasiekti aukštesnį biologinio azoto fiksavimo laipsnį yra dar tik ateities dalykas. Tuo tarpu genetinės ir biocheminės azotą fiksuojančių organizmų ir augalų studijos duoda pakankamai informacijos pasiekti aukštesnį kultūrinių augalų produktingu-mą. Tačiau genetinės inžinerijos technika, kiek ji dabar galima pritaikyti azoto fiksavimui, žengia dar tik pirmuosius žingsnius.8
Augalų celių manipuliacija
Eksperimentiniu keliu parodžius, kad DNR gali būti perversta iš vienos bakterijų rasės į kitą, iškilo didelis susidomėjimas galimybe panašaus genetinės medžiagos pervedimo tarp aukštesniųjų augalų celių. Spekuliuota, kad gal šiuo būdu būtų galima DNR pervesti tarp skirtingų genčių atstovų, kas paprastai nėra galima padaryti paprasto kryžiavimo metodais. Jei metodas būtų galimas pakankamai ištobulinti, pervedus pageidaujamą geną į kito augalo genomą, ir jei tai per daug nesutrukdytų to augalo geninės ekspresijos, galima gal būtų pagerinti to augalo derlių, atsparumą ligoms ir kenkėjams, cheminę struktūrą ar kitas pageidaujamas savybes. Keletas tyrinėjimų, atliktų šia prasme, duoda pagrindą tikėti, kad kada nors ateityje šie metodai galės būti panaudojami.
Augalų dalys ir bedygstančios sėklos gali iš skiedinio absorbuoti DNR, tiek kilusią iš to paties augalo, tiek kilusią iš kitos augalo rūšies. Atrodo, kad DNR yra ne tik augalo absorbuojama, bet gali pereiti ir į jo celes. Taip pat pastebėta fenotipiškų pakitimų, jaunus daigelius ar bedygstančias sėklas veikiant svetimos kilmės branduolinėms rūgštims, pvz., žiedų spalvos ir lapų formos pakitimai Petunia hybrida augale, pakitimai sėklas dengiančioje plėvelėje miežyje ir kt. Taip pat pastebėta, kad žiedadulkės irgi gali paimti DNR.
Vietoje augalų ar jo dalių gali būti panaudotos ir kultūrose auginamos jų celės. Agaro substrate augdamos, jos sudaro neorganizuotą besidalijančių celių masę. Tam tikromis sąlygomis iš kai kurių augalų celių gali būti regeneruojami normalūs augalai. Tokios celės gali paimti DNR ir iš substrato. Šis metodas yra įdomus tuo, kad net ir milžiniškas celių skaičius gali būti tuo pačiu laiku substrate eksponuotas DNR absorbavimui. Tačiau ne visos celės šiuo būdu gali būti transformuotos, o patogaus metodo atpažinti tranformuotąsias celes dar nesurasta.10
Pastaruoju laiku atkreiptas dėmesys šiam reikalui panaudoti augalų protoplastus, t.y. celes, nuo kurių yra pašalinta celės sienelės. Proto-plastai yra paruošiami, augalo audinius ar kultūrose išaugintas celes eksponuojant enzimams, kurie sutirpdo ir tuo pašalina celių sienelių medžiagą. Pašalinus celės sieneles, įvairios cheminės molekulės gali sudaryti tiesioginį kontaktą su plazmos membrana. Protoplastai tuo būdu gali paimti net ir aukšto molekulinio svorio DNR vienetus, proteinus ir augalų virusus. Protoplastų efektyviam susijungimui paskatinti dažniausiai naudojamas chemikalas polietileno glikolis. Šio chemikalo paveikti protoplastai po 1-2 dienų regeneruoja celių sieneles, ir celės ima daugintis. Dar daugybė ir kitų problemų turi būti išspręsta, kol šie metodai galės būti plačiau panaudoti ekonominio kultūrinių augalų pagerinimo reikalams.4
Įterptinės genų sekvencijos
Informacija apie paveldėjimo vienetų, arba genų, veikimą atėjo daugiausia iš studijų ir tyrinėjimų, atliktų su prokariotais, dažnai bakterijomis, kurių celės neturi branduolio, o tik vieną žiedo pavidalo chromosomą. Tokiose celėse genų ekspresijos procesas yra aiškus, nekomplikuota-ir jau dabar pakankamai gerai suprastas. Šis procesas prasideda, kai nuo geno deoksiribozės branduolinės rūgšties (DNR) yra nukopijuojama ribo-zės branduolinė rūgštis (RNR). Ši pastaroji yra vadinama informacne RNR (angl. messenger RNA, m.RNA). Informacinės RNR molekulės pagalba vyksta atitinkamo proteino sintezė. Tokia proteino molekulė bakterijoje veikia kaip enzimas arba kaip celės struktūrinis komponentas.
Aukštesniųjų organizmų, arba eukariotų, celės paprastai turi branduolius, taigi jų celės yra žymiai komplikuotesnės už bakterijų celes, ir todėl genų ekspresijos tyrinėtojams sudaro žymiai daugiau vargo gauti reikiamą informaciją ir interpretuoti neaiškumus. Pagal dabar turimus naujausius duomenis, genų ekspresijos modelis euka-riotuose, atrodo, žymiai skiriasi nuo modelio, sudaryto pagal prokariotų tyrinėjimus. Jau keli tyrinėtojai pastebėjo, kad kai kurie eukariotų genai turi tam tikras nukleotidų sekvencijas, vadinamas įterptinėmis sekvencijomis, arba įterptiniais, kurių nerandama informacinėje RNR. Tuo tarpu bakterijų informacinė RNR yra pilna geno kopija, kurioje nėra praleistųjų segmentų.
Įterptinės nukleotidų sekvencijos rastos: tarp dviejų pelės beta-globulino genų apie 550 nukleotidų įterptinis; triušio beta-globulino geno viename gale apie 600 nukleotidų įterptinis; pelės imunoglobulino geno viename gale apie 93 nukleotidų įterptinis; vištos albumino gene; mielių amino rūgšties tirozino genuose 14 nukleotidų įterptinis. Nesvetima mintis įterptinius tyrinėjančių tarpe, kad aukštesniųjų organizmų genuose įterptinių buvimas gali būti visuotinis reiškinys. Kokia būtų šių įterptinių reikšmė, tuo tarpu priimtinos hipotezės dar nėra pasiūlyta. Ne vieniai tyrinėtojas yra siūlęs vienokių ar kitokių interpretavimų, tačiau įtikinančių įrodymų priimti vieną ar kitą spekuliaciją dar vis nėra. Aišku hetgi tik viena: eukariotinių genų išraiška pasirodė esanti daug komplikuotesnė, negu tyrinėtojai galėjo spėti, besiremdami duomenimis gautais betyrinėjant prokariotus, daugiausia bakterijas.
Šitie pastebėjimai apie genų įterptines sekvencijas turi rimtų implikacijų DNR genetinės inžinerijos tyrinėjimams. Kadangi bakterijos neturi tokios komplikuotos mašinerijos (su įterptiniais ir kt), kuri yra reikalinga eukariotinių genų ekspresijai, genų perkėlimas iš eukariotų į prokariotus, pvz., bakterijas, negalėtų būti pasiektas, nebent eukariotiniai genai būtų pakeisti taip, kad jie panašėtų prokariotų genams ir tuo būdu pasiduotų prokariotų genų kontrolei. Tuo klausimu jokių tyrinėjimų dar nedaryta. Iš kitos gi pusės, tiems, kurie yra susirūpinę dėl galimo rekombinuotos DNR pavojaus, galima būtų pasakyti, jog dėl buvimo genuose įterptinių sekvencijų šansai, kad eukariotinių genų ekspresija prokariotuose galėtų pagaminti kokius nors pavojingus patogenus, yra gal net mažesni, negu daugelis galvoja.9
Pabaiga
Gyvieji organizmai, radę jiems tinkamą nišą mūsų planetos aplinkoje, dauginasi savo organinės struktūros dėka, ir jie yra palenkti jų pačių evoliucijai, kuri yra neprieinama mūsų (žmonių) kontrolei. Jei insekticidas, pvz., DDT ar kai kurie fluoro-anglies junginiai, pasirodo, terpia aplinką, tai jų žala gali pranykti, šių junginių nebegaminant fabrikuose. Tačiau pakliuvę i aplinką tie organizmai, kurie toje aplinkoje sugeba daugintis, gali ten pasilikti neribotą laiką. Plačia prasme mes turime apsaugoti ne tik patys save, bet ir visą biosferą, nuo kurios mes patys priklausome. Taip pat turime apsisaugoti nuo visada pasitaikančių neatsakingų tyrinėtojų, ieškančių tik viešo pasigarsinimo ir turto ar susidomėjusių eksperimentais tik pasižiūrėti, kas iš to išeis.
Mokslininkai patys užaliarmavo, kad bandymai su rekombinuota DNR gali netyčia pagaminti nekontroliuojamas ligas sukeliančių bakterijų rases. Tačiau dabar žinovai nusprendė, kad tie pavojai yra žymiai perdėti. Ne mokslininkų tarpe tas baimės jausmas dar vis nėra sumažėjęs. Nepaisant kartais karštų ginčų spaudoje, per radiją ir televizijoje, įvairiose organizacijose, JAV Kongresas po ilgų apklausinėjimų ruošiasi išleisti įstatymus, kurie kontroliuotų šios rūšies tyrinėjimus. Įvairiuose JAV sluoksniuose yra nemaža tokiems įstatymams pasipriešinimo. Tyrinėtojai nenori, kad valdžios biurokratai kištų savo nosį į dalykus, kurių jie nesupranta, ir tuo būdu atgrasintų drąsesnius mokslininkų užsimojimus, suvaržydami mokslinių tiesų ieškojimo laisvę. Kita gal dar svarbesnė priežastis, dėl ko genetikai ir molekuliniai biologai yra prieš šitokių įstatymų išleidimą, tai naujais bandymais remiamas įsitikinimas, kad dabartinis rekombinuotos DNR tyrinėjimas yra pakankamai saugus, nes tyrimams naudojama žarnyno bakterijos E. coli rasė K-12 praktiškai negali veistis žmogaus žarnose. Tačiau padrąsinantys atradimai vis dėlto dar neatsako į klausimą, ar iš viso yra išmintinga ir moralu vesti plataus masto genetinės inžinerijos tyrinėjimus. Genetinė inžinerija sudaro skirtingas problemas žmogui ir bakterijai. Bakterijos sukeltų moralinių klausimų nėra, o žmogui jie yra naujas dalykas, ir tai yra nauja problema visuomenei.
Patikimi technikiniai metodai svetimai DNR įvesti į prokariotus dar turi būti išvystyti. Tais atvejais, kur prokariotų DNR buvo pervesta į eukariotų celes, reprodukcija buvo pastebėta, tik tos reprodukcijos patikimumas dar tebėra abejotinas. Taip pat svetimos DNR pastovus išlaikymas eikariotuose kol kas dar nebuvo tyrinėtas.
Ne vienas klausia, kaip toli mes norime išvystyti genetinę inžineriją ir ar mes norime prisiimti pirminę atsakomybę už gyvybę mūsų planetoje, siekdami išvystyti naujas gyvybės formas pagal mūsų pačių pastatytus tikslus. Taip pat klausimas, ar mes norime paimti į savo rankas mūsų pačių būsimą evoliuciją. Tai klausimai susieti su mokslo pažanga, bet kartu klausimai, kurie peržengia mokslo ribas. Tie klausimai kviečia į labai rimtą ir nenuilstamą problemos svarstymą. 1. Abelson, Ph.H. Recombinant DNA legislation. Science 199:135. 1978. 2. Anderson, E.S. Viability and transfer of a plasmid. Nature 255:502-504. 1975. 3. Berg, Paul et al. Potential biohazards of recombinant DNA molecules. Science 185:303. 1974. 4. Constabel, F. and K.N. Kao. Somatic hybridization by
|