ХІМІРНІ ТА ТРАНСГЕННІ ОРГАНІЗМИ

Тема. ГЕНОТИП ЯК ЦІЛІСНА СИСТЕМА

УРОК 18. ХІМІРНІ ТА ТРАНСГЕННІ ОРГАНІЗМИ. ГЕНЕТИЧНІ ОСНОВИ СЕЛЕКЦІЇ ОРГАНІЗМІВ

Цілі уроку: ознайомити учнів із особливостями біології та технологіями створення химерних та трансгенних організмів, розглянути генетичні основи селекції; розвивати вміння застосовувати раніше набуті знання; виховувати раціональне ставлення до використання живих організмів людиною.

Обладнання та матеріали: таблиці або слайди презентації зі схемами отримання химерних та трансгенних організмів, фотографії чи малюнки химерних та трансгенних організмів, сортів культурних рослин та порід домашніх тварин.

Базові поняття та терміни: химерні та трансгенні організми, селекція, відбір, схрещування, сорти, породи, штаму.

Запитання для бесіди

1. Які ознаки організмів визначаються переважно впливом генотипу?

2. Які ознаки організмів визначаються переважно впливом середовища?

3. Як генотип і середовище взаємодіють при формуванні ознак?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь вчителя з елементами розмови

Хімерами називають організми або їх частини, що складаються із генетично різнорідних тканин. Вперше цей термін застосував німецький ботанік Г. Вінклер (1907) для форм рослин, отриманих у результаті зрощування пасльону та томату. У Подальшому (1909) Еге. Баур, вивчаючи пеларгонію ряболисту, з'ясував природу химер. Розрізняють кілька типів химерних організмів:

• химери мозаїчні (гіперхімери) – у них генетично різні тканини утворюють тонку мозаїку;

• химери векторіальні – у них різнорідні тканини розташовані великими ділянками;

• химери периклінальні – тканини з різними генотипами лежать шарами один надіншому;

химери мериклінальні – їх тканини складаються із суміші секторіальних та периклінальних ділянок.

Хімери можуть виникати в результаті щеплень рослин та під впливом мутацій соматичних клітин. Компоненти химер можуть відрізнятися один від одного генами ядра, числом хромосом або пластидів генів або мітохондрій. Химерні організми досить часто використовуються в наукових дослідженнях.

Принцип отримання химер зводиться головним чином виділення двох чи більшої кількості ранніх зародків та його злиття. У тому випадку, коли в генотипі зародків, використаних для створення химери, є відмінності по ряду показників, вдається простежити долю клітин обох видів. За допомогою химерних мишей було, наприклад, вирішено питання про спосіб виникнення в ході розвитку багатоядерних клітин поперечних м'язів. Вивчення химерних тварин дозволило вирішити чимало проблем, і в майбутньому завдяки застосуванню цього методу з'явиться можливість вирішувати складні питання генетики та ембріології.

Трансгенними називають рослини і тварин, що містять у своїх клітинах ген чужого організму, включений до хромосом їх отримують, використовуючи методи генної інженерії. Трансгенні організми можуть мати велике значення для підвищення ефективності сільського господарства та у дослідженнях у галузі молекулярної біології.

Перші генетично модифіковані організми, отримані з допомогою методів молекулярної біології, з'явилися лише 80-х роках ХХ століття. Вчені зуміли змінити геном рослинних клітин, додаючи до них необхідні гени інших рослин, тварин, риби і навіть людини.

Перший трансгенний організм (миша) був отриманий Дж. Гордоном із співробітниками 1980 р. На початку 90-х років у Китаї було проведено перше комерційне випробування генетичномодифікованих сортів тютюну та томатів, стійких до вірусів. А 1994 р. у США вперше надійшли у торговельну мережу продуктів харчування плоди генетично змінених томатів зі скороченим терміном дозрівання.

Широкомасштабне вивільнення у довкілля трансгенних організмів почалося 1996 р. Серед трансгенних організмів, створених, 98 % становили генетично модифіковані сільськогосподарські рослини. Серед трансгенних сільськогосподарських культур найбільші площі під посівами сортів рослин, стійких до гербіцидів (71%), хвороб та шкідників (22%), гербіцидів та хвороб разом (7%). 1999 р. у світовому масштабі посіви трансгенних сортів становили: сої – 54 %, кукурудзи – 28 %, бавовни та ріпаку – 9 %, картоплі – 0,01 % від загальної площі під трансгенними рослинами. Крім зазначених культур, на незначних площах вирощувалися генетично модифіковані сорти помідорів, гарбуза, тютюну, папайї, буряків, цикорію, льону. Вже створені та проходять випробування та процедуру реєстрації трансгенних сортів рису та пшениці.

Генетична модифікація надає живим організмам нових властивостей. Але хоча зараз харчується такими продуктами багато людей, пройшло занадто мало часу, щоб наука повністю встановила їх вплив на наш організм. У Європі модифіковані рослини сої та кукурудзи для виготовлення харчових продуктів дозволено з 1997 p., а харчові ферменти, добавки, отримані в результаті генної інженерії, використовують понад двадцять років. У багатьох європейських країнах до законодавчих актів харчових продуктів включено вимоги щодо безпеки генетично модифікованих продуктів.

ГМО слід впроваджувати з великою обережністю, особливо якщо країна розташована у центрі походження та поширення рослини. Так, соя вДикий стан росте на Далекому Сході, і там може статися перезапилення. Але для України перенесення генів у природних умовах взагалі не є актуальним. Тут майже немає диких родичів культурних рослин, адже ми харчуємось лише неаборигенними культурами. Для нас принциповим є вирішення іншої проблеми: чи стануть дикорослі рослини бур'яном, стійким до гербіцидів? Вважають, що в нас актуальним може бути лише питання із цукровим буряком, адже у нього ефективне перенесення пилку вітром сягає шести кілометрів. У Криму є дикорослі родичі цукрових буряків, щоправда, ці гібриди непродуктивні. Така сама ситуація з пшеницею. Але проблема є, її треба вивчати.

Питання перспективи використання генної інженерії під час вирощування сільськогосподарської сировини продовжує викликати серйозні суперечки серед дослідників та широких верств споживачів. Серед позитивних аргументів – підвищена врожайність, екологічні переваги, захист від шкідників. З іншого боку – невпевненість у безпеці нових технологій.

Негативно вплив трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми можливий завдяки наявності в організмі згаданих рослин біологічно активних речовин (інсектициди, фунгіциди та ін.). Вплив цих речовин може бути прямої або опосередкованої дії через трофічні ланцюги. У кожному агроценозі необхідно визначити весь спектр фауністичних різноманітностей та вплив конкретних біологічно активних речовин на нього. Сьогодні за 13 років польових випробувань достовірних експериментальних даних щодо негативного впливу трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми не отримано.

Широкомасштабне вивільнення у довкілля генетично модифікованих сортів рослин різнихтаксономічних груп з різними генетичними конструкціями, що надають їм нових властивостей, поставило низку питань, на які необхідно звернути увагу під час побудови системи біобезпеки довкілля. Головними питаннями біобезпеки при цьому можлива передача генів, вбудованих у трансгенний організм, організмам навколишнього природного середовища, вплив трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми та порушення трофічних ланцюгів.

Дати відповіді на запитання:

1. Які організми називають химерними і як вчені їх одержують?

2. Які організми називають трансгенними і як вчені їх одержують?

3. Які генетичні методи широко використовують у селекції?

4. Чому потрібно постійно проводити подальшу селекцію давно одомашнених організмів?