Генно-модифіковані організми: за і проти

На початку ХХ ст. роботи Г. Менделя знову привернули увагу у зв'язку з дослідженнями Эріха фон Чермака і Гуго Де Фріза з питань гібридизації рослин, у яких були підтверджені основні висновки про незалежне успадкування ознак і про чисельні співвідношення при «розщепленні» ознак у потомстві.

У 1930 році в США був прийнятий закон про патентування продуктів селекції рослин, а вже у 1933 році -- отримані перші гібриди кукурудзи, призначені для комерційного використання.

У 20-30 роки минулого ст. великого значення набуває мікробіологічний метод боротьби з сільськогосподарськими шкідниками і в науковий обіг уводиться термін «біотехнологія». У цей час почалося широке виробництво препаратів на основі спороутворювальних бактерій (Bacillus thuringiensis і Bacillus popilliana). Препарати, отримані з цих видів бактерій, ефективно використовувалися для боротьби з сараною, сибірським шовкопрядом, шкідниками кукурудзи, бавовника та винограду.

У Конвенції про охорону біологічного різноманіття, прийнятій на Конференції ООН з навколишнього середовища і розвитку в Ріо-де-Жанейро 5 червня 1992 року, біотехнологія визначена як «будь-який вид технології, пов'язаний із використанням біологічних систем, живих організмів або їхніх похідних для виготовлення або зміни продуктів або процесів з метою їх конкретного вживання».

У 1943 році відбулася епохальна подія -- у США мікробіологи О. Ейвері, К. Маклеод та М. Маккарті визначили хімічну природу гена та довели, що не білки, а дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) є речовиною, з якої складаються гени. Ученими було доведено, що ДНК, яка присутня в ядрі кожної клітини, є субстанцією, що відповідає за передачу спадкової інформації.

У цьому ж році австрійський учений Е. Шредінгер сформулював основоположні принципи ДНК-технології. Він висунув ідею молекулярного підходу до вивчення генів. Е.Шредінгер, за 20 років до відкриття генетичного коду, розглядав ген та хромосоми як молекулярні носії інформації про живий організм. Зазирнувши всередину клітини та навчившись розшифровувати генетичні коди, вчені з'ясували, що основа будови і функції молекул усього живого на Землі -- єдині. Усі організми і навіть віруси, містять одні й ті ж хімічні речовини, які утворюють головну молекулу генетичної пам'яті організму -- ДНК. Вона складається з генів, що формують геном, як «книгу життя», написану за допомогою чотирьох «букв» -- хімічних сполук аденіну (А), тиміну (Т), гуаніну (G) та цитозину (С).

Таким чином бурхливий розвиток фундаментальних наукових досліджень, тісна інтеграція природничих та інженерних наук у другій половині ХХ та на початку ХХІ ст. спричинили «генну революцію».

1953 рік -- Вчені Дж. Уотсон (США) і Ф. Крік (Англія) запропонували модель будови молекули ДНК у вигляді подвійної спіралі, що дозволило дати хімічне пояснення її біологічних властивостей як носія генетичної інформації, за що отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини в 1962 році.

1958 рік -- Молекула ДНК уперше була синтезована в лабораторних умовах.

1970 рік -- Г. Корана (США) вперше синтезував молекулу ДНК, яка включає послідовність із 77 нуклеотидів, і довів, що вона може служити матрицею для побудови аланінової ранспортної РНК. Г. Сміт (США) виділив із клітин ферменти-рестриктази, здатні вибірково розрізати молекули ДНК і РНК на окремі фрагменти.

1972 рік -- У лабораторії П. Берга (США) була отримана перша рекомбінантна молекула ДНК.

1973 рік -- У лабораторії Г. Бойера і С. Коена (США) була отримана перша функціонально активна молекула рекомбінантної ДНК та відпрацьована методика розрізання та склеювання ДНК, що створило можливості для зміни живих організмів шляхом уживлення в них інших генів. Таким чином, в лабораторних умовах були розроблені основні методи генної інженерії.

1980 рік -- П. Бергу, У. Гілберту та Ф. Сенгеру було присуджено Нобелівську премію з хімії за синтез першої рекомбінантної молекули ДНК.

1981 рік -- У лабораторії університету Огайо створено перші трансгенні тварини шляхом вбудовування мишам генів інших тварин.

1982 рік -- Зареєстровано перші ліки, отримані методами біотехнології, -- людський інсулін, синтезований бактеріями.

1983 рік -- В інституті рослинництва в Кельні (Німеччина) отримано першу рослину з використанням методів біотехнології -- генетично модифікований тютюн.

1984 рік -- розроблено метод генетичних «відбитків пальців»; повністю розшифровано геном ВІЛу.

1986 рік -- Методами генної інженерії отримана перша вакцина від гепатиту В та інтерферон - перші ліки проти раку.

1987 рік -- Дж. Сенфордом (США) було розроблено метод «генної гармати», початок розвитку біобалістики. У США було видано перший дозвіл на польові випробування ГМ рослин.

1990 рік -- Розпочато міжнародний науковий проект «Геном людини».

1992 рік -- У США видано перший дозвіл на харчовий продукт, отриманий з використанням біотехнологій. Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів США (FDA) робить заяву, згідно з якою трансгенні харчові продукти не небезпечні і для їх вживання не потрібна спеціальна регламентація.

1994 рік -- Томат FLAVRSAVR -- перший генетично модифікований харчовий продукт, схвалений Управлінням з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів США.

1995 рік -- Уперше отримана повна генетична карта геному бактерії Hemophilus influenzae.

Ученими компанії Monsanto (США) виведено перший сорт генетично модифікованої сої.

1996 рік -- Уперше складено повну генетичну карту ДНК дріжджової клітини Saccharomyces cerevisiae (6 тис. генів).

1997 рік -- У Шотландії вперше клонована тварина -- вівця Доллі. Урядом США схвалено 18 сортів генетично модифікованих зернових культур. Початок поширення ГМ культур у світі: кукурудза, соя, бавовник (Австралія, Аргентина, Канада, Китай, Мексика, США), ними засіяно біля 2 млн га.

1998 рік -- Вперше складено карту ДНК багатоклітинного організму - плоского черв'яка Caenorhabditis elegans (19 099 генів).

1999 рік -- Виведений «золотий» рис, збагачений каротином, для профілактики сліпоти у дітей країн, що розвиваються; ведуться дослідження зі створення повної карти геному рису.

2000 рік -- 15 травня на пресконференції у Білому домі керівник компанії «Celera Genomics» Крейг Вентер заявив про розшифровку геному людини.

2001 рік -- Отримана перша повна карта геному рису.

2003 рік -- Оголошено про повну розшифровку ДНК людини, окрім першої хромосоми. Для цього знадобилося понад 10 років машинних обрахунків, 2,3 млрд дол. США та спільна праця декількох тисяч учених із понад 20 країн світу. На ринку Північної Америки з'являється перша трансгенна декоративна тварина - акваріумна рибка GloFish, що світиться червоним в ультрафіолетовому світлі, завдяки вбудованому гену білка коралу. Уперше було клоновано представника вимираючого виду бантенг, а також мулів, коней та оленів.

2006 рік -- 17 травня дослідники Wellcome Trust Sanger Іnstіtute разом з американськими та англійськими колегами оголосили про закінчення останнього етапу роботи з розшифровки повного генома людини -- секвенування найбільшої, першої хромосоми.

2008 рік -- Початок робіт зі створення автоматизованих систем розшифровки геному. Компанія IBM, використовуючи свій досвід у напівпровідниковій сфері та при створенні обчислювальних систем, почала розробку «наносеквенсера ДНК», або чіпа, пристосованого для роботи з ДНК-даними. Метою даного проекту є створення процесора, здатного зчитувати з молекули ДНК генетичну інформацію, перетворювати її в двійникові коди та аналізувати.

Інформаційно закриті системи, якими були культурні та дикі види рослин, сьогодні відкриті для прямого обміну генетичною інформацією практично з усіма живими організмами, що не мало ще історичного прецеденту. Сучасні інформаційні технології значно полегшують дослідження та створюють безмежні можливості для накопичення, обробки, узагальнення та аналізу інформації з середини клітини, що є емпіричним фундаментом для нових наукових відкриттів.

У багатьох країнах світу біотехнології надається першорядне значення. Це пов'язано з тим, що біотехнологія має ряд істотних переваг перед іншими видами технологій, наприклад, хімічною.

1). Перш за все, низька енергоємність. Біотехнологічні процеси відбуваються при нормальному тиску і температурах 20-40°С.

2). Біотехнологічне виробництво частіше базується на використанні стандартного однотипового устаткування. Однотипові ферменти застосовуються для виробництва амінокислот, вітамінів, ферментів, антибіотиків.

3). Біотехнологічні процеси нескладно зробити безвідходними. Мікроорганізми засвоюють найрізноманітніші субстрати, тому відходи одного якогось виробництва можна перетворювати в цінні продукти за допомогою мікроорганізмів в ході іншого виробництва.

4). Безвідходність біотехнологічних виробництв робить їх екологічно найбільш чистими. Екологічна доцільність біотехнологічних виробництв визначається також можливістю ліквідації з їх допомогою біологічних відходів -- побічних продуктів харчової, деревообробної, целюлозно-паперової промисловості, в сільському і міському господарствах.

5) Дослідження в області біотехонології не вимагають великих капітальних вкладень, для їх проведення не потрібна дорога апаратура.

До першочергових завдань сучасної біотехнології належать створення і широке освоєння:

· нових біологічно активних речовин і лікарських препаратів для медицини (інтерферонів, інсуліну, гормонів росту, антитіл);

· мікробіологічних засобів захисту рослин від хвороб і шкідників, бактеріальних добрив і регуляторів росту рослин, нових високопродуктивних і стійких до несприятливих факторів зовнішнього середовища гібридів сільськогосподарських рослин, отриманих методами генетичної і клітинної інженерії;

· цінних кормових добавок та біологічно активних речовин (кормового білка, амінокислот, ферментів, вітамінів, кормових антибіотиків) для підвищення продуктивності тваринництва;

· нових технологій отримання господарсько-цінних продуктів для використання в харчовій, хімічній, мікробіологічної та інших галузях промисловості;

· технологій глибокої і ефективної переробки сільськогосподарських, промислових і побутових відходів, використання стічних вод і газоповітряних викидів для отримання біогазу і високоякісних добрив.

Принципи біотехнології.

· Принцип економічної обґрунтованості. Біотехнологія впроваджується тільки в ті виробничі процеси, які не можна ефективно і з тими ж витратами реалізувати засобами традиційної технології. Амінокислоту лізин можна легко синтезувати хімічним шляхом, але це дуже трудомістка процедура, тому лізин отримують шляхом мікробіологічного синтезу.

· Принцип доцільного рівня технологічних розробок. Масштаб виробництва продукту, ступінь його очищення, рівень автоматизації виробництва -- все це повинно прямо визначатися міркуваннями економічної вигоди, сировинними й енергетичними ресурсами, рівнем попиту готового продукту. Для отримання препаратів медичного призначення, які потрібні в кількості декількох сотень грамів на рік, доцільно використовувати невеликі біореактори, великомасштабне виробництво тут себе не виправдовує. У більшості сучасних мікробіологічних виробництв прагнуть до використання чистих культур мікроорганізмів і до повної стерильності обладнання, середовищ, повітря, але в деяких випадках, продукт, що задовольняє споживача (наприклад, біогаз), може бути отриманий і без чистих культур, що ростуть в не стерильних умовах.

· Принцип наукової обґрунтованості біотехнологічного процесу. Наукові знання дозволяють заздалегідь провести розрахунок параметрів середовища, конструкції біореактора і режиму його робіт.

· Принцип здешевлення виробництва (максимальне зниження витрат). Як приклад -- використання в біотехнологічних процесах енергії Сонця, природних біореакторів -- природних водойм замість рукотворних апаратів, зокрема, для отримання біомаси одноклітинних водоростей.

Викладені принципи говорять про двоєдине завдання біотехнології: створення оптимальних умов для синтезу цільового продукту клітинами біооб'єкту і в той же час проведення виробництва в максимально економічному режимі, при мінімальних виробничих витратах.

У Картахенському протоколі про біобезпеку до Конвенції про біологічне різноманіття сучасну біотехнологію визначено як таку, що використовує методи та технології генної інженерії, що дозволяють ідентифікувати, виділяти і переносити окремі гени та їхні комплекси з клітин організму-донора в клітини організму-реципієнта, з метою створення генетично модифікованих організмів (ГМО) з певними бажаними ознаками, зокрема:

· методів клітинної інженерії (in vitro) з культивування, регенерації, розмноження та гібридизації клітин і тканин у штучних умовах з використанням нуклеїнових кислот, включаючи рекомбіновану ДНК і пряму ін'єкцію нуклеїнових кислот в клітини або органели;

· методів соматичної гібридизації, заснованих на злитті клітин організмів з різним таксономічним статусом, які дозволяють подолати природні фізіологічні репродуктивні або рекомбінаційні бар'єри.

Методи генної інженерії принципово відрізняються від відомих законів природної еволюції. Загальновідомо, що в процесі еволюції можуть відбуватися зміни на генетичному рівні, що призводять до появи нових ознак лише в межах одного виду. Однією з головних характеристик біологічного виду є репродуктивна ізоляція -- можливість схрещування лише в його межах. Генна інженерія дозволяє подолати цей бар'єр, що є прямим втручанням людини в процес еволюції. Метод рекомбінації ДНК є найпоширенішим у сучасній біотехнології. Він дозволяє вбудовувати чужорідні молекули ДНК в геноми рослин, тварин і мікроорганізмів, наділяючи їх властивостями та ознаками, отримання яких неможливе за допомогою традиційних методів селекції.

Підтвердженням цього є те, що сьогодні у світі мільйони гектарів засіяні генетично модифікованими сортами сої, кукурудзи та інших сільськогосподарських культур, уже існують трансгенні «рослини-фармафабрики» із вбудованими вакцинами і вітамінами та рослини, що можуть виробляти цінні фармацевтичні матеріали, а також у лабораторіях створено понад 20 видів генетично модифікованої риби та декілька порід ГМ-тварин.

Слід зауважити, що досягнення фундаментальної науки сягнули настільки далеко, що сьогодні людина стає одним із головних об'єктів генетичних досліджень та генетичних маніпуляцій. Сьогодні експериментальна наука стоїть за крок до створення людини в лабораторних умовах.

Безперечно, сьогодні осягнути всі перспективи, які відкриває «генна революція», неможливо, але з впевненістю можна стверджувати, що подібно до винаходу парового двигуна та відкриття електричної енергії, які свого часу змінили спосіб життя багатьох людей, вона відкрила нову еру. Під її впливом формуються нові ринки товарів та послуг, змінюється їхня вартість та способи виробництва, виникають нові та можуть зникнути деякі традиційні види діяльності, міняється структура та напрямок інвестиційних потоків.

Наступним етапом, на думку вчених, буде поєднання генної революції з агропромисловою. У результаті науково-технічного прогресу та широкого використання новітніх розробок у галузі генної інженерії з'являться нові сектори економіки, які сформують «агроцевтичну систему», де промисловим способом будуть вироблятися ГМ-рослини, ГМ-тварини, продукти харчування, лікарські препарати і таке інше.

Широке використання методів сучасної біотехнології уже спричинило значні зміни в сільському господарстві. Значно прискорився процес отримання нових сортів рослин з бажаними властивостями та нових порід тварин. Міжнародні агропромислові корпорації активно використовують здобутки сучасної біотехнології для вирішення проблеми продовольства у світі.

Окрім сільського господарства, сучасні біотехнології уже широко використовуються в медицині, ветеринарії, енергетиці, хімічній промисловості та в інших сферах.

Використання методів сучасної біотехнології у медицині робить її більш персоналізованою, дозволяє забезпечити діагностику та лікування на якісно новому рівні, а виробництво ліків у майбутньому буде безпосередньо пов'язане із генетичною діагностикою хворих. Лідери світової фармацевтичної індустрії уже ефективно використовують методи сучасної біотехнології для пошуку нових ліків, що припиняють дію небезпечних генів ще до розвитку хвороби. Наступає нова ера, коли ліки будуть проектувати за допомогою генно-інформаційних технологій, а не винаходити емпірично, як це було раніше. Експерти маркетингової фірми Frost&Sullіvan вважають, що незабаром оборот індустрії генного тестування перевищить 1 млрд. дол. США.

Технології промислового біосинтезу широко використовуються для виробництва органічних розчинників, амінокислот, кормових білків, ферментів, антибіотиків, вакцин та інших препаратів, які застосовуються в промисловості, виробництві кормів, сільському господарстві, медицині та ветеринарії.

Сучасні біотехнології широко використовуються для вирішення екологічних проблем, зокрема для боротьби із забрудненням навколишнього середовища, наприклад, у технологіях очищення стічних вод та обеззаражуванні промислових відходів.

При поступовому скороченні запасів природних вуглеводнів та постійному погіршенні екологічної ситуації у світі особливе місце зайняла біоенергетика, що базується на технологіях виробництва біопалива, зокрема етанолу, методом мікробіологічної ферментації різноманітної сільськогосподарської сировини. Цей напрямок біотехнології в умовах постійного зростання потреби в енергоресурсах має надзвичайно важливе значення вже сьогодні. За прогнозами Міністерства енергетики США до 2030 року Сполучені Штати будуть виробляти до 90 млрд. галонів етанолу на рік, що дозволить зменшити споживання автомобільного пального з нафти з 180 до 120 млрд. галонів за рік. У 2006 році застосування етанолу в США дозволило скоротити на 8 млн. тон викиди парникових газів (у СО2 еквіваленті), що приблизно дорівнює річним викидам 1,21 млн. автомобілів. Новою ідеєю біотехнологів є вирощування ГМ-лісів як сировини для біопалива. Експеримент із вирощування ГМ-тополь як джерела біопалива проходить у провінції Квебек (Канада), що викликало масові протести екологів та світової громадськості.

Щоб зрозуміти значення біотехнології для майбутнього людства, потрібен час. Але вже зараз зрозуміло, що в майбутньому її роль зростатиме, а сфера застосування здобутків «генної революції» буде лавиноподібно розширюватися, і цей процес, як і хід наукової думки, зупинити вже неможливо. На жаль, сьогодні здатність людства перетворити отримані знання про гени на розуміння генів мізерна. Тому дослідження генів необхідно продовжувати, щоб, окрім перспектив та переваг, які відкриває для людства генна революція, чітко усвідомлювати можливі її ризики та загрози для людини та екосистеми Землі.

3. Історія виникнення генно-модифікованих організмів

Під час «холодної війни» США і СРСР покладали великі надії на біологічну зброю нового зразку. Вона мала бути набагато ефективнішою, ніж термоядерна - не знищувала би території та індустрію, а впливала б тільки на населення. До цієї зброї відносились і ГМО - організми, що містили б гени штучно створені, або запозичені в інших організмів. Це відкривало грандіозні перспективи, а саме створення вірусів і рослин, котрі би знижували імунітет людей, несли нові хвороби, від яких не було би ні природного захисту, ні ліків.

Після закінчення «холодної війни» постала проблема з фінасуванням даних програм. Тому групи вчених з обох сторін звернулися до урядів щодо використання цих технологій у мирних цілях. У СРСР ці програми не отримали фінансової допомоги, а у США цю ідею підхопили корпорації, що спеціалізувались на агротехнологіях. Незабаром на світовому ринку з'явилися ГМ сільськогосподарські культури, що були синтезовані шляхом біотехнологічних операцій.

Потім з'явилася інформація про те, що змінені рослини викликають мутацію живих організмів, та харчуються ними. Такі сенсаційні висновки зробив відомий німецький зоолог Ханс-Хайнрих Каац. Проведені ним дослідження, та звіти, які оприлюднені в Лондоні, свідчать про наявність величезної потенційної загрози генної інженерії для всього живого на планеті. Вчений встановив, що змінений ген оліїстого турнепсу проникає в бактерії, які живуть у шлунку бджоли, і призводить до їхньої мутації. Тим самим знайдено перший науковий доказ впливу генетично змінених рослин на живі організми. Експерт не виключає, що бактерії в організмі людини також можуть змінюватися під впливом продуктів, що містять модифіковані гени.

Що значить «генетично модифікований», або «трансгенний»? Генетично модифіковані організми (ГМО) можна визначити як організми, у яких генетичний матеріал (ДНК) змінений таким чином, яким це не відбувається в природних умовах. Цю технологію часто називають «сучасною біотехнологією» або «генною технологією». Вона дозволяє переносити відібрані індивідуальні гени з одного організму в інший, а також між не пов'язаними між собою різновидами. Такі методи використовуються для створення генетично модифікованих рослин, які потім використовуються для вирощування генетично модифікованих харчових культур. Виробляти цю процедуру в широкому масштабі можливо тільки в лабораторіях великих корпорацій.

У результаті такі трансгенні організми здобувають нові "корисні" властивості -- наприклад, стають токсичними для комах, однак найчастіше метою генетичної модифікації є одержання суперстійкості сільськогосподарських рослин до величезних кількостей пестицидів виробництва тих самих корпорацій. Численні дослідження цієї проблеми свідчать, що генетично модифікована їжа може становити серйозну небезпеку для здоров'я людини й для навколишнього середовища. У квітні 1998 року вчений Арпад Пуштаі з науково-дослідного інституту Роуэтт (Великобританія), необачно заявив, що експерименти виявили незворотні зміни в організмі пацюків, які харчувалися генетично модифікованою картоплею. Він стверджував, що ніколи не буде їсти подібну їжу й, що дуже несправедливо використовувати громадян як піддослідних кроликів. На Пуштаі почалися гоніння. Він був звільнений з роботи.

Однак через якийсь час Британська Медична Асоціація призвала до міжнародної заборони на використання методів генної інженерії в харчовій промисловості й сільському господарстві. Вчені вважають, що ефект впливу компонентів, які, містяться в генетично модифікованих продуктах, неможливо пророчити й перевірити. Російські медики також наполягають на ретельних дослідженнях і забороні використання таких компонентів хоча б у виробництві дитячого харчування. Небезпека для навколишнього середовища, що містить у собі генетично модифіковані організми, обговорюється біологами багатьох країн.

ГМО (англ. Genetically modified organisms) -- організми, генетичний матеріал яких був змінений шляхом, що не відбувається в природних умовах, на відміну від схрещування або природної рекомбінації.

ГМО - це генетично модифікований організм, що утворюється в результаті застосування технологій генної інженерії, які дозволяють вбудовувати гени одного організму в інший. Завдяки внесенню нових генів організм (рослина, мікроорганізм, тварина або навіть людина) отримує нові бажані ознаки, які раніше в нього були відсутні. Цікаво, що, наприклад, генетично модифікована соя не відрізняється від звичайної ні за смаком, ні за зовнішніми ознаками. Якщо не має спеціального обладнання для перевірки ДНК, то про наявність зміненої генетичної інформації у сировині можна лише здогадуватися. Ще складніше визначити наявність генетично модифікованого інгредієнта у продукті, що складається із декількох компонентів, зокрема у суміші дитячого харчування, ковбасі із додаванням соєвого фаршу, кукурудзяних чіпсах та ін. Відповідне маркування передбачене тільки в декількох країнах світу, серед яких члени Євросоюзу, Росія, Японія. Більшість країн СНД тільки починають впроваджувати законодавство стосовно біобезпеки ГМО. Поняття «біобезпеки» відносно ГМО зовсім не випадкове: ці організми живі, а значить здатні до розмноження, передачі «набутого» зміненого матеріалу потомкам. Із самого початку комерційного використання генетично модифікованих рослин у сільському господарстві між вченими у всьому світі тривають дискусії про те, чи достатньо вони розуміють основи життя закладені еволюцією, щоб маніпулювати генами і починати масове використання у сільському господарстві та виробництві продуктів харчування. За даними на 2002 рік генетично модифіковані рослини вирощуються для комерційного використання у 16 країнах світу, в основному США, Канаді, Аргентині та Китаї. Одночасно із академічними баталіями занепокоєння почали проявляти люди найрізноманітніших професій. Це переросло у глобальний суспільний рух різних організацій. Вони вимагали обмеження поширення ГМО.

Генетично модифіковані організми отримують методом трансформації за допомогою одного з способів: агробактеріальний переніс, балістична трансформація, електропорація або вірусна трансформація. Переважна кількість комерціалізованих трансгенних рослин отримані за допомогою агробактеріального переносу або балістичною трансформацією. Як правило, для переносу використовують плазміду, що містить ген, робота якого надає організму задані якості, промотор, що регулює включення цього гену, термінатор транскрипції та також касету, що містить селективний ген стійкості до антибіотику канаміцину або гербіциду. Отримання трансгенних сортів нового покоління не передбачає використання селективного гену, побічні якості якого можуть розглядатись як небажані. Натомість генетична конструкція може нести декілька генів, що необхідні для комплексної роботи генетичної конструкції.

ГМО об'єднують три групи організмів - генетично модифіковані мікроорганізми (ГММ), тварини (ГМТ) та рослини (ГМР).

Витоки розвитку генної інженерії рослин лежать в 1977 році, коли і сталося відкриття, що дозволило використовувати грунтовий мікроорганізм Agrobacterium tumefaciens як знаряддя введення чужих генів в інші рослини.

У 1987 році були вироблені перші польові випробування генетично модифікованих сільськогосподарських рослин. Як підсумок - помідор, стійкий до вірусних інфекцій У 1992 р. в Китаї почали вирощувати тютюн, який «не боявся» шкідливих комах.

Але початок масового виробництва модифікованих продуктів поклали в 1994 р., коли в США з'явилися помідори сорту FlavrSavr, які не псувалися під час перевезення. Це помідори з відкладеним дозріванням, які зберігаються до півроку при температурі 14-16 градусів. Дозрівання відбувається при переміщенні його в кімнатну температуру.

1994-й вважається офіційним роком народження ГМ-продуктів.

В 1994 комерціалізовано генетично-модифікований томат (FlavrSavr), продукції компанії Calgene з підвищеною лежкістю. Генетична трансформація в цьому випадку не призводила до вбудовування якогось гену, а стосувалась виключеннy гену полігалактуронази за допомогою антисенс-технології. В нормі продукт цього гену сприяє руйнуванню клітинної стінки плоду в процесі зберігання. FlavrSavr недовго проіснував на ринку, оскільки існують дешевші конвенційні сорти з такими ж якостями. Переважна кількість сучасних генномодифікованих продуктів рослинного походження.

В результаті, зараз існує картопля, яка містить гени земляної бактерії, що вбиває колорадського жука, стійка до посух пшениця, в яку вживили ген скорпіона, помідори з генами морської камбали.

У 1995 році американська компанія-гігант Monsanto запустила на ринок ГМ-сою RoundupReady. У ДНК рослини був впроваджений чужорідний ген для підвищення здатності культури протистояти бур'янам.

Список рослин, які вирощують із застосуванням методів генної інженерії дуже великий. У нього входять: яблуня, слива, виноград, капуста, баклажани, огірок, пшениця, соя, рис, жито і безліч інших сільськогосподарських рослин.

Трансгенні рослини дають більш високу врожайність, можуть мати нові властивості, підвищену декоративну і харчову цінність. ГМ-сорти стійкі до гербіцидів, несприятливого клімату, псування при зберіганні, стресів, хвороб і шкідників. Крім того, звичні продукти можна наділити якимись новими властивостями. Наприклад, створені кави без кофеїну, полуниця з меншим вмістом цукру, рис з підвищеним вмістом заліза. Сьогодні у світі існує декілька десятків ліній ГМ-культур: сої, картоплі, кукурудзи, цукрового буряка, рису, томатів, рапсу, пшениці, дині, цикорію, папайї, кабачків, бавовни, льону і люцерни.

Найчастіше культурним рослинам надають стійкість до гербіцидів, комах або вірусів. Стійкість до гербіцидів забезпечує несприйнятливість рослини до смертельної дози хімікатів. Завдяки цьому поле звільняється від бур'янів, а культурні рослини, стійкі до гербіциду, виживають. Компанії, які продають подібні рослини, пропонують і відповідні гербіциди. Стійка до комах флора дійсно стає безсмертною: наприклад, непереможний колорадський жук, з'їдаючи листки картоплі, гине. Майже всі такі рослини містять вбудований ген природного токсину - земляної бактерії Вacillus thuringiensis. Такою є генетично модифікована картопля “Новий лист” (стійка до колорадського жука). Стійкість до вірусу рослини набувають завдяки вбудованому гену, який взятий із цього самого вірусу.

Станом на 2009 рік, комерціалізовано і допущено до вирощування як мінімум в одній з країн світу 33 види трансгенних рослин: соя -- 1, кукурудза -- 9, рапс -- 4, бавовник -- 12, цукровий буряк -- 1, папайа -- 2, гарбуз -- 1, паприка -- 1, томат -- 1, рис -- 1. На різних стадіях розгляду запитів на допуск знаходиться ще близько 90 різних видів трансгенних рослин, в тому числі картопля, слива, люцерна, квасоля, пшениця, земляний горіх, гірчиця, цвітна капуста, перець чілі та інші.

Генетично-модифіковані рослини комерційно почали вирощуватись з 1996 року і щороку засаджуються все більші площі. Станом на 2009 рік в усьому світі 134 млн. га були засіяні генетично модифікованими рослинами. Це відповідає 9% всіх культивованих родючих грунтів (1,5 млрд га) (табл. 1).

Таблиця 1. Площі, засіяні генетично модифікованими рослинами

Ранг	Країна	Площа, млн га	Частка	Культура
1	Сполучені Штати Америки	64,0	38%	Соя, Кукурудза, Бавовник, Рапс, Кабачок, Папайя, Люцерна, Цукровий буряк
2	Бразілія	21,4	36%	Соя, Кукурудза, Бавовник
3	Аргентина	21,3	66%	Соя, Кукурудза, Бавовник
4	Індія	8,4	5%	Бавовник
5	Канада	8,2	18%	Рапс, Кукурудза, Соя, Цукровий буряк
6	Китай	3,7	3%	Бавовник, Папайя, Паприка
7	Парагвай	2,2	51%	Соя
8	Південно-Африканська Республіка	2,1	14%	Соя, Кукурудза, Бавовник
9	Уругвай	0,8	57%	Соя, Кукурудза
10	Болівія	0,8	22%	Соя

Крім вищезазначених країн, в 2009 році ГМО комерційно вирощувалось на площах менше 1 млн га на Філіпінах, Буркіна-Фасо, в Австралії, Іспанії, Мексиці, Чілі, Колумбії, Гондурасі, Чехії, Португалії, Румунії, Польщі, Коста-Ріці, Єгипті, Словаччині. Загалом, ГМО офіційно культивувались в 25-ти країнах, 10 з яких розташовані в Південній Америці.

Більш ніж 3/4 культивованої в світі сої (77%), яка вирощується на 90 млн га. -- генно-модифікована. Половина вирощуваного на 33 млн га. бавовника (49%) була трансгенна, крім того, четверта частина всієї кукурудзи (26%) на 158 млн га та 21% рапсу на 31 млн га.

4. Мета і види генно-модифікованих організмів

Мета отримання генетично змінених організмів - поліпшення корисних характеристик вихідного організму-донора і зниження собівартості продуктів.

Генетична модифікація може надавати рослині і харчовому продукту, що виробляється з неї, цілий ряд певних ознак. Переважна кількість генно-модифікованих організмів, що культивуються, несуть стійкості до збудників хвороб (вірусів та грибів), комах-шкідників або до гербіцидів. Це значно полегшує культивування, а також зменшує витрати на обробку ядохімікатами.

Стійкість до гербіцидів. Більшість гербіцидів діють вибірково проти небажаних видів рослин. Крім цього існують гербіциди широкого спектру дії, які впливають на обмін речовин майже всіх видів рослин, як наприклад гліфосат, глюфозінат амонію або імідазолін.

В 2008 році вирощування трансгенних рослин зі стійкістю до гербіцидів займало перше місце в загальній кількості вирощуваних трансгенних рослин загалом і складало 63% або 79 млн. з 125 млн. гектарів, засіяних трансгенними рослинами у світі. Підраховано, що тільки вирощування трансгенної сої зі стійкістю до гербіцидів з 1996 по 2007 роки призвело до кумулятивного зменшення використання загальної кількості гербіцидів на 73 тисячі тон (4,6%). В 2009 році стійкі до гербіцидів рослин потіснили сорти, стійкі до комах-шкідників та ті, які несуть одразу дві або три вбудовані ознаки.

Стійкість до комах. Бактеріальний Bt-токсин здавна застосовувався в сільському господарстві як ефективний інсектицид. В органічному землеробстві поширене застосування бактеріальної суспензії Bacillus thuringiensis для боротьби з комахами-шкідниками. Перенесений в геном рослини бактеріальний ген cry Bt-токсину надає рослині стійкості проти ряду комах-шкідників. Напоширеніші рослини, в які вбудовують ген Bt-токсину -- кукурудза та бавовник, який розроблений і впроваджений Монсанто в 1996 році. Була спроба перенести ген Bt-токсину в картоплю з метою боротьби проти колорадського жука, але захід виявився неефективним, оскільки трансгенна картопля виявилась вразлива до тлі Aphidius nigripes. Переваги трансгенних рослин в тому, що цільове впровадження інсектициду в рослину захищає нешкідливі і корисні комахи від тотального винищення внаслідок обробки полів. Недоліки полягають в тому, що інсектицид присутній в рослині перманентно, що унеможивлює його дозування. Крім того, в трансгенних сортах першого покоління ген експресується під конститутивним промотором, тому продукт йього гену присутній в усіх частинах рослини, навіть тих, які комахами не вражаються. Для уникнення цієї проблеми розробляються генетичні конструкції під контролем специфічного промотору. У 2009 році трансгенні Bt-рослини були найпоширенішими за кількістю культивованих трансгенних рослин.

Стійкість до вірусів. Віруси викликають цілий ряд захворювань рослин і їхнє розповсюдження важко контролювати, засобів хімічної боротьби також не існує. Найефективнішими засобами боротьби вважається сівозміна та селекція стійких сортів. Генетична інженерія розглядається як перспективна технологія в розробці стійких видів рослин. Найпоширеніша стратегія -- косупресія, тобто переніс в рослину гену вірусу, що кодує білок його оболонки. Рослина продукує вірусний білок до того, як вірус в неї проникне і це сповіщає їй сигнал про вірусну інвазію, включаються захисні механізми, які блокують розмноження вірусу, якщо він проникає в рослину.

Вперше цю стратегію застосували для порятунку папайної індустрії на Гаваях від вірусу кільцьової папайної плямистості. Вперше вірус було ідентифіковано в 1940 році, а в 1994 він швидко розповсюдився, в результаті чого індустрія опинилась перед загрозою повного знищення. У 1990 році почались інтенсивні роботи з трансформації папайї, які в 1991 році увінчались успіхом. Перші плоди комерціалізованого сорту папайї «Rainbow» були зібрані в 1999 році.

Стійкість до грибів. Гриб Phytophthora infestans належить до класу рослинних паразитів, що спричиняє фітофтороз, який завдає значних збитків при культивуванні картоплі або томатів. Найефективніший метод боротьби з фітофторою -- застосування фунгіцидів (за сезон може бути потреба до 16-ти обробок, що серйозно забруднює ґрунти) та виведення сортів, стійких до захворювання. Методами класичної селекції вдалось частково перенести гени стійкості до фітофтори в культурні сорти, але разом з тим переносяться також ряд генів, що кодують небажані ознаки.

Компанія BASF розробила генно-модифікований сорт картоплі «Fortuna», в яку перенесли два гени Rpi-blb1 та Rpi-blb2 стійкості до фітофторозу з південноамериканського дикого виду картоплі Solanum bulbocastanum. В 2006 році сорт пройшов успішне польове випробування в Швеції, Нідерландах, Великобританії, Німеччині та Ірландії. В 2014 році очікується поява цього сорту на ринку.

Стійкість до посухи. Надостатнє постачання води завдяки зміні клімату або окремих посушливих періодів призводить до відчутних втрат врожаїв, особливо в регіонах з несприятливими умовами вирощування. Біотехнологія шукає можливості для штучного захисту рослин від засухи. Наприклад, ген cspB з особливих штамів бактерії Bacillus subtilis, що стійкі до замерзання, також надає рослинному організму якість стійкості до посухи. Компанія BASF та Monsanto розробила сорти кукурудзи, які в польових дослідженнях при несприятливих посушливих умовах давали врожайність від 6,7% до 13,4% більшу, ніж конвенційні сорти. Заявка на допуск подана в відповідні установи країн Північної Америки, Колумбії та Европейського Союзу. Також ці сорти планується залучити до програми Water Efficient Maize for Africa з 2015 до 2017 року.

Стійкість до солей та алюмінію. Засолення грунтів -- одна з важливих проблем сільськогосподарського рослинництва. В світі близько 60 млн гектарів полів мають таку ваду, що унеможливлює їхнє ефективне використання. Засобам генної модифікації вдалось отримати рапс, що несе ген іонного транспортера AtNHX1 з Арабідопсису, що робить його стійким до засолення хлоридом натрію. Інших фенотипових змін в рослині не спостерігається.

В кислих ґрунтах стрвоюються сприятливі умови для вивільнення з алюмінієвих сілікатів тривалентних іонів алюмінію, які для рослин є токсичним. Кислі ґрунти складають до 40 % родючих земель, що робить їх малопридатними для культивування. Стійкість до алюмінію спробували сконструювати штучно, шляхом переносу в рослини рапсу гену мітохондріальної цитрат синтази з Арабідопсису.

Модифікація стійкості до солей та алюмінію знаходиться в стадії наукових розробок.

Генетично модифіковані організми використовуються в прикладній медицині з 1982 р., коли був зареєстрований як ліки людський інсулін, що отримується за допомогою генетично модифікованих бактерій. В даний час генетично модифіковані організми широко використовуються у фундаментальних та прикладних наукових дослідженнях. За допомогою ГМО досліджуються закономірності розвитку деяких захворювань (хвороба Альцгеймера, рак), процеси старіння і регенерації, вивчається функціонування нервової системи, вирішується ряд інших актуальних проблем біології та медицини. Але найбільшого поширення набули генетично модифіковані рослини. Саме вони на сьогодні викликають найбільше суперечок, які пов'язані з ГМО.

Розрізняють три основних види ГМО:

1. Рослини ГМО. Рослини є найбільш поширеним видом ГМО, що використовуються в наш час, і їх модифікацій для різних цілей. Прихильники ГМО стверджують, що рослини, які були змінені, щоб протистояти комаха-шкідникам, безпечні для навколишнього середовища, оскільки вони вимагають менше пестицидів. Деякі рослини були змінені, щоб чинити опір хворобам, які можуть серйозно вплинути на сільськогосподарське виробництво, і фермери що користуються технологіями ГМО, одразу вказали на те, що це допомагає запобігати браку продовольства і недоїдання в перенаселених країнах світу. Харчова цінність деяких культур була покращена шляхом генетичних модифікацій. "Золотий рис", наприклад, був спроектований, щоб містити бета-каротин, джерело вітаміну А.

Опозиційні групи, такі як інститут науки і суспільства (ISIS) та інші зацікавлені сторони які проти застосування сільськогосподарських культур ГМО стверджують, що переваги, які вони пропонують не виправдовують ризики, пов'язані з їх використанням. Вони вказують на поширення генетично модифікованого насіння та конкуренцію з звичайними рослинами. Вони припускають, що споживання ГМО несе ризик для здоров'я людини, але поки, дослідження цього не довели.

2. Тварини ГМО. Тварина ГМО зустрічаються рідше, але вони також існують. Миші це практично чисті ГМО, вони використовуються в різних галузях досліджень. За даними Центру генетики і суспільства, сучасна промисловість створила спеціально адаптованих під дослідження мишей, в яких відсутні певні набори генів.

Досить велика кількість тварин, у тому числі корів, свиней, овець і курей, були генетично змінені для отримання людських білків в медичних цілях. Крім того, був вирощений генетично модифікований лосось, що набирає масу в кілька разів швидше за звичайного.

3. Мікроби ГМО. У грудні 2005 року журнал National Geographic опублікував статтю про бактерії, були генетично змінені студентами Університету Техасу. Бактерії E.coli були змінені, щоб реагувати на світло таким чином, щоб отримати фотографію. Експеримент був розроблений для генетичного конкурсу інженерної підтримки MIT (Массачусетський технологічний інститут), і результат був покликаний продемонструвати здатність генетично маніпулювати бактеріями. Інші мікробні ГМО були розроблені для різних цілей -- від боротьби з захворюваннями ротової порожнини зубної порожнини до запобігання ВІЛ-інфекції.

4.1 Отримання трансгенних тварин

Трансгенні тварини -- експериментально отримані тварини, що містять у всіх клітинах свого організму додаткову інтегровану з хромосомами і експресується чужорідну ДНК (трансгени), яка передається у спадок за законами Менделя.

Отримання трансгенних тварин здійснюється за допомогою перенесення клонованих генів (ДНК) в ядра запліднених яйцеклітин (зигот) або ембріональних стовбурових клітин.

Потім у репродуктивні органи самки-реціпієнта пересаджують модифіковані зиготи або яйцеклітини, у яких власне ядро замінено на модифіковане ядро ембріональних стовбурових клітин, або бластоцисти (ембріони), що містять чужорідну ДНК ембріональних стовбурових клітин. Є окремі повідомлення про використання сперміїв для створення трансгенних тварин, проте цей прийом поки не отримав широкого розповсюдження.

В даний час для створення трансгенних тварин, крім мікроін'єкцій, використовуються інші експериментальні прийоми: інфікування клітин рекомбінантними вірусами, електропорація, «обстріл» клітин металевими частинками з нанесеними на їх поверхні рекомбінантними ДНК.

Усі наявні методи перенесення генів поки ще не дуже ефективні. Для отримання однієї трансгенної тварини в середньому необхідні мікроін'єкції ДНК в 40 зигот мишей, 90 зигот кози, 100 зигот свині, 110 зигот вівці і в 1600 зигот корови.

Механізми інтеграції екзогенної ДНК або формування автономних репліконів (одиниць реплікації, відмінних від хромосом) при трансгенезу не відомі.

Вбудовування трансгенів у кожного знову одержуваного трансгенного тварини відбувається у випадкові ділянки хромосом, причому може відбуватися вбудовування як одиничної копії трансгени, так і безлічі копій, розташованих тандемної в одиничному локусі однієї з хромосом.

Гомологія між сайтом (місцем) інтеграції трансгена і самим трансгеном відсутня.

При використанні для трансгеноза ембріональних стовбурових клітин можлива попередня селекція, що дозволяє отримувати трансгенних тварин з трансгенними, інтегрованим в результаті гомологічною рекомбінації з певною ділянкою генома хазяйського організму.

За допомогою цього підходу здійснюють, зокрема, цілеспрямоване припинення експресії певного гена (це називають «нокаутом гена»).

4.2 Способи отримання генно-модифікованих мікроорганізмів

Науково-технічний розвиток харчової промисловості зумовлений рівнем технологій усіх його галузей, зокрема пивобезалкогольної. За масовістю виробництва та об'ємами споживання напої займають значне місце в раціоні харчування. Згідно з численними дослідженнями в галузі фізіології харчування найбільш раціональна форма таких продуктів -- безалкогольні напої, від біохімічного та мікробіологічного складу яких значною мірою залежить стан здоров'я населення. Тому проблема створення й виробництва безалкогольних напоїв загальнооздоровчого призначення має виняткове значення в розвитку харчової промисловості. З точку зору біохімічного та мікробіологічного складу найбільш повноцінними можна вважати ферментовані напої -- продукти культивування моно- або асоційованих культур мікроорганізмів. Це зумовлено здатністю їх продукувати необхідні для нормального функціонування організму людини біологічно активні речовини. Основна їх відмінність і перевага над звичайними напоями купажування полягає в тому, що ці речовини не вносять штучно, вони утворюються в процесі бродіння. Крім того, широкий спектр їх якісного складу дає змогу поповнити організм людини дефіцитними біологічно активними речовинами.

Однак до цього часу відповідної уваги розвитку даної галузі не приділяли, тож технологічний і технічний рівень їх виробництва досить низький.

Недостатній також асортимент таких напоїв представлений лише хлібним квасом на житній основі. Водночас завдяки розробці і впровадженню новітніх технологій, цілеспрямованому підбору та виділенню чистих культур мікроорганізмів, використанню нетрадиційної рослинної сировини можна значно інтенсифікувати розвиток безалкогольної галузі, одержати повноцінні, збалансовані за біохімічним і мікробіологічним складом відповідно до потреб організму людини напої.

Питання підбору, виділення й дослідження штамів мікроорганізмів для виробництва ферментованих напоїв -- основні в створенні нових біотехнологій. Здебільшого як закваску на підприємствах використовують пресовані хлібопекарські дріжджі, не адаптовані до технології квасоваріння, або комбіновану закваску з дріжджів і молочнокислих бактерій. Їх штами були виділені й вивчені Л.Чеканом ще в 20-х роках минулого століття, тож за такий тривалий термін культивування вони втратили свої технологічні властивості: бродильну активність, синтез незамінних амінокислот та інших біологічно активних речовин, швидкість розмноження тощо.

У процесі досліджень у лабораторних, дослідно-промислових і виробничих умовах використовували як загальноприйняті методи, так і ті, що раніше при дослідженнях ферментованих напоїв не застосовували і були модифіковані в процесі роботи. При виділенні, підборі й дослідженні культур мікроорганізмів керувались прийнятими в мікробіології нормами й правилами. При цьому вивчали здатність культур мікроорганізмів ефективно розвиватись у субстратах з різної вуглеводовмісної сировини. Встановлено доцільність її використання та попередньо відібрано штами дріжджів виду Sсеrevisae і молочнокислих бактерій видів Е.fаесіum.

Для розробки технологій нових ферментованих напоїв використано нові дріжджі Saccharomyces cerevisae, штами Р-87, К-87 і КМ-94 та молочнокислі бактерії Streptococcus diacetilactis, Епtегососсus fаесіuт К-77та Lасtоbасіllus рlаntаrum АН 11/16.

При дослідженні технологічних властивостей виділених штамів дріжджів виявлено їх значні переваги над виробничими культурами, зокрема, генеративної здатності, бродильної активності, здатності надавати напоям відмінних органолептичних показників тощо.

Запропоновано використовувати принципово нові для ферментованих напоїв культури молочнокислих бактерій, зокрема гетероферментативні ароматоутворюючі Streptococcus diacetilactis та гомоферментативні Еntеrососсus fаесіuт К-77та Lасtоbасіllus рlаntаrum АН 11/16.

Доцільність використання ароматоутворюючих молочнокислих бактерій підтверджується їх здатністю активно розвиватись в умовах, характерних для технологій ферментованих напоїв і надавати їм відмінних смакоароматичних властивостей.

Використання гомоферментативних молочнокислих бактерій зумовлено їх високою біологічною та антагоністичною активністю до сторонньої мікрофлори, що дає змогу надати напоям принципово нової якості й забезпечити їх лікувально-профілактичні властивості.

У результаті проведених досліджень визначено технологічну придатність нових штамів мікроорганізмів до використання в технології ферментованих напоїв та оптимальні умови їх культивування. Встановлено значні переваги нових асоціацій дріжджів і молочнокислих бактерій перед традиційними: скорочення терміну приготування виробничих культур мікроорганізмів у 1,3-1,8 раза; зменшення тривалості зброджування сусла в 1,5-1,6 раза, завдяки чому без додаткових капітальних витрат можна збільшити випуск готової продукції на 25-30%; досягти економії витрат цукру на культивування мікроорганізмів на 25-30%; збільшити мінімальний термін використання асоціацій з 14 діб до 5-6 місяців; поліпшити мікробіологічну чистоту виробництва та бактеріологічні і органолептичні показники готових напоїв тощо.

Здатність організмів синтезувати ті чи інші біомолекули, в першу чергу білки, закодована в їх геномі. Тому досить «додати» потрібний ген, узятий з іншого організму, в бактерію, яка здатна рости в простих умовах і надзвичайно швидко розмножуватися. Але спроби провести перенесення в бактерії безпосередньо геномної ДНК привели до суперечливих результатів.

Тільки в 70-і роки були отримані відтворювані результати із застосуванням так званої векторної трансформації. В основі цього підходу лежить використання векторних молекул -- ДНК, здатних переносити гени в клітку, де ці молекули реплікуються автономно або після інтеграції з геномом. Вирішальну роль в цих експериментах зіграли також методи отримання індивідуальних генів, напрацювання їх у необхідній кількості шляхом клонування, тобто практично необмеженого розмноження в бактеріальних клітинах.

В основі всіх досягнень генетичної інженерії лежить одна з особливостей будови геному бактерій - наявність у них невеликих, відмінних від хромосоми, кільцевих молекул ДНК, що називаються плазмідами.

Плазміди широко поширені в природі і зустрічаються у переважної кількості прокаріотів, а також у нижчих еукаріот-дріжджів. Важливою властивістю плазмід є їх здатність реплікуватися (розмножуватися) разом з ДНК клітини хазяїна, і тому останнім часом їх вважають внутрішньоклітинними паразитами або симбіонтом. Клітини господаря не потребують плазміди для виживання в звичайних умовах, але часто плазміди надають їм ряд особливих властивостей. Плазміди надають бактеріям здатність до статевого розмноження (F-фактор), стійкість до антибіотиків і дезінфікуючих засобів (R-фактор), можливості засвоєння деяких складних органічних речовин, наприклад, вуглеводів.

Основна маса досліджень, які привели до розвитку генної інженерії, проводилась на класичному об'єкті мікробіологів - кишкової палички Escherichia coli. За допомогою спеціальних ферментів -- ендонуклеаз рестрикції, або рестриктаз, плазміда, що несе якийсь маркерний ген, наприклад, ген стійкості до певного антибіотика, розрізається в строго визначеному місці з утворенням з кожного боку декількох (від одного до п'яти) неспарених основ -- «липких кінців». За допомогою таких же рестриктаз виходить фрагмент геному організму-донора, що несе потрібний ген, наприклад, ген людського інсуліну. Останнім часом донорно ДНК частіше отримують шляхом «пришивання» «липких кінців» до молекули ДНК, отриманої шляхом зворотної транскрипції з матричної РНК потрібного гена (кДНК). Головну роль тут відіграє фермент зворотна транскриптаза, або ревертаза, вперше відкрита у ретровірусів (таких як ВІЛ і деякі збудники злоякісних новоутворень - онковірусів). Далі за рахунок компліментарної взаємодії неспарених основ «липких кінців» відбувається включення потрібного гена в плазміду, при цьому утворюється нова рекомбінантна (гібридна) ДНК. Завершує процес фермент ДНК-лігаза, яка ковалентно зашиває розриви в ланцюгах ДНК.

...