Msingi wa Marekebisho ya Maumbile
GMO ni fupi kwa "viumbe vilivyobadilika." Urekebishaji wa maumbile umekuwa karibu kwa miongo kadhaa na ni njia ya ufanisi zaidi na ya haraka ya kuunda mimea au mnyama kwa sifa fulani au tabia. Inawezesha mabadiliko maalum sahihi kwa mlolongo wa DNA. Kwa sababu DNA inajumuisha muundo wa viumbe vyote, mabadiliko ya DNA hubadilisha kazi ambazo viumbe vinaweza.
Kuna kweli hakuna njia nyingine ya kufanya hivyo ila kwa kutumia mbinu zilizotengenezwa zaidi ya miaka 40 iliyopita kwa kuendesha DNA moja kwa moja.
Je, wewe hubadilika viumbe viumbe? Kweli, hii ni swali la kupendeza sana. Viumbe vinaweza kuwa mmea, wanyama, vimelea, au bakteria na haya yote yanaweza kuwa, na yamekuwa yamebadilishwa kizazi kwa karibu miaka 40. Viumbe vya kwanza vilivyotengenezwa kwa maumbile yalikuwa bakteria katika miaka ya 1970 . Tangu wakati huo, bakteria zilizobadilishwa kibadilishaji zimekuwa magumu ya mamia ya maelfu ya maabara kufanya marekebisho ya maumbile kwenye mimea na wanyama wote. Wengi wa jenasi ya msingi ya kusukuma na marekebisho yameundwa na kutayarishwa kwa kutumia bakteria, hasa aina tofauti za E. coli , kisha kuhamishiwa kwenye viumbe vyenye lengo.
Njia ya jumla ya kubadili mimea, wanyama, au viumbe vidogo ni conceptually pretty sawa. Hata hivyo, kuna tofauti kati ya mbinu maalum kutokana na tofauti kubwa kati ya seli na mimea ya wanyama.
Kwa mfano, seli za mimea zina kuta za seli na seli za wanyama hazipati.
Sababu za Mabadiliko ya Maumbile ya Mimea na Wanyama
Wanyama wa GM ni hasa kwa ajili ya utafiti, mara nyingi kama mifumo ya kibiolojia ya mfano kutumika kwa ajili ya maendeleo ya madawa ya kulevya. Kumekuwa na wanyama wengine wa GM waliotengenezwa kwa madhumuni mengine ya kibiashara, kama samaki ya fluorescent kama wanyama wa kipenzi, na mbu za GM kusaidia kudhibiti mbu za kubeba magonjwa.
Hata hivyo, haya ni matumizi mdogo nje ya utafiti wa msingi wa kibiolojia. Hadi sasa, hakuna wanyama wa GM wamekubaliwa kama chanzo cha chakula. Hata hivyo, hivi karibuni, hiyo inaweza kubadilika na Salmon ya Aqua Advantage ambayo inafanya njia yake kupitia mchakato wa idhini.
Kwa mimea, hata hivyo, hali hiyo ni tofauti. Wakati mimea mingi inabadilishwa kwa ajili ya utafiti, lengo la mazao mengi ya mazao ya mazao ni kufanya matatizo ya mimea ambayo ni ya kibiashara au ya manufaa ya jamii. Kwa mfano, mazao yanaweza kuongezeka ikiwa mimea ni injini na upinzani bora dhidi ya wadudu unaosababisha magonjwa kama Papaya ya Upinde wa Rainbow, au uwezo wa kukua katika mkoa usiofaa, labda wa baridi. Matunda ambayo hukaa kwa muda mrefu, kama vile Nyanya za Mwisho, hutoa wakati zaidi kwa muda wa rafu baada ya mavuno kwa matumizi. Pia, sifa ambazo zinaongeza thamani ya lishe, kama vile Mchele wa dhahabu uliofanywa kuwa matajiri katika vitamini A, au matumizi ya matunda, kama vile yasiyo ya rangi ya maua ya Arctic Apples pia yamefanywa.
Kimsingi, sifa yoyote ambayo inaweza kufanywa kwa kuongeza au kuzuia jeni maalum, inaweza kuletwa. Makala ambayo yanahitaji jeni nyingi pia inaweza kusimamiwa, lakini hii inahitaji mchakato ngumu zaidi ambao haujafikia na mazao ya kibiashara.
Gene ni nini?
Kabla ya kueleza jinsi majeni mapya yanavyowekwa katika viumbe, ni muhimu kuelewa ni jeni gani. Kama labda wengi wanajua, jeni hufanywa na DNA, ambayo kwa sehemu inajumuisha besi nne ambazo zinajulikana kama tu A, T, C, G. Mpangilio wa mstari wa besi hizi kwa mstari chini ya kiini cha DNA cha gene kinaweza kufikiriwa kama kanuni ya protini maalum, kama barua katika mstari wa msimbo wa maandishi kwa sentensi.
Protini ni molekuli kubwa ya kibiolojia iliyoundwa kwa amino asidi iliyounganishwa pamoja katika mchanganyiko mbalimbali. Wakati mchanganyiko sahihi wa amino asidi huunganishwa pamoja, mnyororo wa asidi ya amino huunganishwa pamoja na protini yenye sura maalum na sifa za kemikali sahihi pamoja ili kuwezesha kufanya kazi fulani au mmenyuko. Mambo ya hai yanajengwa kwa kiasi kikubwa cha protini. Protini fulani ni enzymes ambazo zinasababishwa na athari za kemikali; wengine husafirisha nyenzo ndani ya seli na wengine hufanya kama swichi zinazowezesha au kuzuia protini nyingine au protini cascades.
Kwa hiyo, wakati jeni jipya linaanzishwa, linatoa kiini mlolongo wa kificho ili kuwezesha kufanya protini mpya.
Je, viini vinaweza kuandaa jeni zao?
Katika mimea na seli za wanyama, karibu DNA zote zinaamriwa kwa vipande kadhaa vya muda mrefu zimeingia kwenye chromosomes. Jeni ni kweli tu sehemu ndogo ya mlolongo mrefu wa DNA inayojenga chromosomu. Kila wakati kiini kinashiriki, chromosomes zote zinajibiwa kwanza. Hii ni seti ya kati ya maagizo ya seli, na kiini kila kizazi kinapata nakala. Hivyo, kuanzisha jeni jipya linalowezesha kiini kufanya protini mpya ambayo hutoa sifa fulani, moja tu inahitaji kuingiza kidogo ya DNA katika moja ya vipande vya muda mrefu vya kromosomu. Mara baada ya kuingizwa, DNA itapitishwa kwenye seli za binti yoyote wakati kiini kinapiga marufuku kama jeni zote zingine.
Kwa kweli, aina fulani za DNA zinaweza kuhifadhiwa katika seli tofauti na chromosomes na jeni zinaweza kuletwa kwa kutumia miundo hii hivyo haziunganishi katika DNA ya chromosomal. Hata hivyo, kwa njia hii, tangu DNA ya chromosomal ya seli inabadilishwa mara nyingi haijahifadhiwa katika seli zote baada ya majibu kadhaa. Kwa mabadiliko ya kudumu ya urithi, kama vile taratibu hizo zinazotumika kwa uhandisi wa mazao, marekebisho ya chromosomal hutumiwa.
Gene Mpya imewekwaje?
Uhandisi wa maumbile inahusu tu kuingiza mlolongo mpya wa DNA (kawaida kulingana na jeni nzima) kwenye DNA ya chromosomal ya viumbe. Hii inaweza kuonekana kuwa ya moja kwa moja, lakini kitaalam, inapata ngumu zaidi. Kuna maelezo mengi ya kiufundi yaliyohusika katika kupata mlolongo wa DNA sahihi na ishara sahihi katika chromosomu katika mazingira sahihi ambayo inawezesha seli kutambua ni jeni na kuitumia kufanya protini mpya.
Kuna mambo mawili muhimu ambayo ni ya kawaida karibu na taratibu zote za uhandisi za maumbile:
- Kwanza, unahitaji jeni. Hii inamaanisha unahitaji molekuli ya DNA ya kimwili na utaratibu fulani wa msingi. Kwa kawaida, utaratibu huu ulipatikana moja kwa moja kutoka kwa viumbe kwa kutumia mbinu yoyote ya utumishi. Siku hizi, badala ya kuchunguza DNA kutoka kwa viumbe, wanasayansi kawaida hutengeneza tu kutoka kwa msingi wa A, T, C, G na kemikali. Mara baada ya kupatikana, mlolongo unaweza kuingizwa kwenye kipande cha DNA ya bakteria ambayo ni kama chromosome ndogo (plasmid) na, kwa vile bakteria hupiga haraka, kwa kiasi kikubwa cha gene kinahitajika.
- Mara baada ya kuwa na jeni, unahitaji kuiweka kwenye safu ya DNA iliyozungukwa na mlolongo wa DNA ulio karibu ili kuwezesha kiini kutambua na kuielezea. Hasa, hii inamaanisha unahitaji mlolongo mdogo wa DNA aitwaye mchezaji ambaye anaashiria kiini kueleza jeni.
- Mbali na jeni kuu inayoingizwa, mara nyingi jeni la pili inahitajika kutoa alama au uteuzi. Jeni hii ya pili ni kimsingi chombo kinachotumiwa kutambua seli zilizo na jeni.
- Hatimaye, ni muhimu kuwa na njia ya kutoa DNA mpya (yaani, mtetezi, jeni mpya, na alama ya uteuzi) katika seli za viumbe. Kuna njia kadhaa za kufanya hivyo. Kwa mimea, ninapenda ni mbinu ya bunduki ya jeni ambayo inatumia bunduki 22 iliyopigwa ili kupiga tungsten iliyotiwa na DNA au chembe za dhahabu kwenye seli.
Kwa seli za wanyama, kuna reagents kadhaa za kuambukizwa ambazo zinavaa au zinajumuisha DNA na zinawezesha kuvuka kwenye membrane za seli. Pia ni ya kawaida kwa DNA kuwa spliced pamoja na virusi DNA virusi ambayo inaweza kutumika kama gene vector kubeba gene ndani ya seli. DNA ya virusi iliyobadilishwa inaweza kuingizwa na protini za kawaida za virusi kufanya pseudovirus ambayo inaweza kuambukiza seli na kuingiza DNA inayobeba jeni, lakini sio kuiga ili kufanya virusi mpya.
Kwa mimea nyingi za dicot, jeni inaweza kuwekwa katika aina tofauti ya carrier wa T-DNA ya bakteria ya Agrobacterium tumefaciens. Kuna njia nyingine chache pia. Hata hivyo, kwa wengi, idadi ndogo tu ya seli huchukua uteuzi wa jeni ya seli zilizotengenezwa kuwa sehemu muhimu ya mchakato huu. Hii ndiyo sababu jeni la uteuzi au alama ni muhimu.
Lakini, Je! Unafanyaje Mouse ya Mbolea au Nyanya?
GMO ni kiumbe na mamilioni ya seli na mbinu hapo juu inaeleza tu jinsi ya seli za kiini za kihandisi. Hata hivyo, mchakato wa kuzalisha kiumbe mzima inahusisha kutumia mbinu za uhandisi za maumbile kwenye seli za kijani (yaani, seli za mani na yai). Mara baada ya jeni muhimu kuingizwa, utaratibu mzima hutumia mbinu za uzalishaji wa maumbile ili kuzalisha mimea au wanyama ambazo zina jeni mpya katika seli zote za mwili. Uhandisi wa maumbile ni kweli tu kufanyika kwa seli. Biolojia haina mapumziko.