A los secretos de los vivos (perspectivas de la genética) |
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Se ha descifrado el código genético, una forma de registrar la información genética hereditaria que ha elegido la naturaleza. Sabemos que una persona usa diferentes formas de registrar información. Mecánica: en libros, letras individuales, palabras, frases, están impresas en máquinas, las obtenemos en forma de impresiones. El método magnético de registrar información se utiliza en ingeniería eléctrica. Hay uno óptico, en varios dispositivos de video. Pero la naturaleza ha elegido un camino completamente diferente: el código genético. Ahora se sabe que la molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN) está compuesta de estructuras químicas separadas relativamente simples. Solo hay cuatro variedades. Imagina un alfabeto de cuatro letras que se puede usar para escribir toda la variedad de palabras y conceptos. Así es aquí: la alternancia de cuatro estructuras elementales en una molécula de ácido desoxirribonucleico es un registro de información genética hereditaria. Los científicos han investigado el magnetismo de los procesos genéticos. Ahora sabemos que todos los reordenamientos que ocurren en el ADN (y son estos reordenamientos los que conducen a un cambio en las propiedades hereditarias de los organismos) se llevan a cabo con la ayuda de catalizadores biológicos: enzimas. Bajo el microscopio, los reordenamientos más simples parecen ser puramente mecánicos: tomaron, por ejemplo, un palo, que es una molécula de ADN en forma de hilo, y lo rompieron, y luego de alguna manera se volvió a colocar. De hecho, todo es más complicado ... Hay enzimas especiales que hacen esta ruptura en la molécula de ADN, y otras enzimas que cosen el hilo. Este es el caso de otros reordenamientos genéticos. Se ha descubierto una gran cantidad de enzimas que participan en la síntesis de ácidos nucleicos, en diversas reordenaciones de sus moléculas. Ahora se sabe mucho sobre los mecanismos de las reacciones químicas que ocurren en la célula y en todo el organismo. Se han estudiado los procesos de formación y uso de la energía. La bioenergía celular es muy compleja. En tecnología, nos ocupamos de la conversión de energía térmica. La energía térmica no se puede utilizar en la jaula. Se utiliza principalmente la energía química, que se convierte en energía mecánica, por ejemplo, durante la contracción muscular, gastada en el movimiento de nutrientes y similares. Se han realizado grandes avances en el estudio de proteínas, ácidos nucleicos y diversas estructuras intracelulares. El conocimiento se acumula a un ritmo variable. Todos estos son descubrimientos de los últimos 50, y si hablamos de los más importantes, entonces 25 años. Crearon la biología moderna, nos ayudaron a acercarnos al conocimiento de los secretos más íntimos de los vivos.
¿Qué es obvio para nosotros? El desarrollo de la genética hizo posible crear nuevas razas de animales domésticos, para desarrollar nuevas variedades de plantas. La revolución verde que ha tenido lugar es un resultado directo de la investigación genética.El conocimiento de la estructura de los compuestos naturales biológicamente activos ayudó a la química a sintetizar muchos fármacos, sin los cuales no se puede imaginar la medicina moderna. Hoy, en nuestro país y en otros países del mundo, existe una extensa industria que utiliza métodos microbiológicos para la síntesis de compuestos orgánicos. De esta forma, por ejemplo, se obtiene una proteína microbiana. La levadura se cultiva en hidrocarburos de petróleo, es probable que el alcohol se desarrolle en algunos gases como el metano o el hidrógeno en un futuro próximo. Y de la levadura se obtiene una proteína completa, que se utiliza como pienso para animales de granja. Todo esto es visible para todos. Pero, ¿qué se entiende por "invisible"? Estas son las ideas que da origen a la ciencia fundamental. Dentro del laboratorio, donde surgen estas ideas, es posible que no se traduzcan directamente en la práctica. Pero a través del sistema de educación superior y de otras formas, las ideas se convierten en propiedad de muchos, y especialmente de los especialistas que trabajan en la agricultura, la medicina y la industria. Y allí el fondo dorado del conocimiento da fruto. Este proceso a veces es difícil incluso de rastrear, y mucho menos cuantificar, se asemeja a un arroyo que pasa bajo tierra, absorbe otras aguas allí y luego, en algún lugar de la distancia, sale en forma de un arroyo mucho más poderoso que ese goteo. que le dio vida. La idea de prevenir enfermedades infecciosas mediante la vacunación apareció en un principio como una simple técnica de laboratorio para estudiar la fisiología de los microorganismos. Tomó tiempo y esfuerzos de muchos profesionales para crear una variedad de vacunas, todo un sistema de medidas gubernamentales para prevenir enfermedades infecciosas. vacunas, digamos, contra la viruela, contra tuberculosis, contra la polio. Y ya nadie recuerda que todo empezó con un laboratorio, con un tubo de ensayo. Otro ejemplo. La enorme industria de los antibióticos y su uso para el tratamiento de muchas enfermedades se originó a partir de la humilde observación del microbiólogo inglés Fleming, quien accidentalmente advirtió que el líquido en el que cultivaba los mohos impedía el crecimiento de microbios. Permítanme llamar su atención sobre varias tareas que la vida moderna ha establecido para nuestra ciencia. En primer lugar, estamos hablando del uso de métodos biológicos para preservar el medio ambiente. Toma pesticidas. Muchos de ellos son dañinos para el mundo viviente. Pero, en principio, puedes crear otros pesticidas. Destruirían plagas, pero no tendrían un efecto dañino en aves e insectos benéficos, simplemente porque estos compuestos químicos tendrían una vida muy corta y actuarían sobre una gama limitada de organismos. O algo mas. La producción de petróleo se está expandiendo significativamente no solo en tierra sino también en alta mar. En este sentido, el peligro de contaminación por petróleo y sus productos del Océano Mundial es grande. Para la limpieza, puede utilizar de manera muy efectiva microorganismos que se alimentan de aceite y al mismo tiempo lo destruyen. Los biólogos deben determinar el grado de peligro para el medio ambiente y los seres humanos de determinadas producciones industriales, cuyos residuos ingresan a la atmósfera, el agua y el suelo. Prestar atención a los efectos nocivos, determinar su tamaño, significa dar el primer paso para eliminarlos. De hecho, muy a menudo las consecuencias adversas de la gestión de la naturaleza se asocian principalmente con nuestra ignorancia. Este fue el caso, por cierto, con los pesticidas; entonces la gente simplemente no se imaginó el alcance de esos fenómenos negativos a los que podría conducir su uso generalizado. La humanidad tiene derecho a esperar de la biología la solución de problemas tan importantes como la lucha contra el cáncer y las enfermedades hereditarias. Hasta ahora, aquí solo hay ciertas posibilidades, cálculos y esperanzas. Pero, a juzgar por la rapidez con que se desarrolla la ciencia en la actualidad, no está lejos el momento en que se puedan proponer algunos métodos eficaces para combatir estas enfermedades.
Ahora estamos ocupados con los problemas de la ingeniería genética. Esta es una nueva dirección en biología molecular, existe desde hace menos de cinco años, un tiempo muy corto para la ciencia. Pero esta dirección es extremadamente interesante y prometedora. El objetivo de la ingeniería genética es crear artificialmente, en el laboratorio, nuevas estructuras genéticas. Habiendo descifrado el código genético, habiendo estudiado los mecanismos de varias transformaciones genéticas, habiendo aprendido a aislar enzimas que llevan a cabo reordenamientos genéticos del ADN, los científicos pudieron plantearse esa tarea. No importa cuán modestos puedan parecer estos experimentos, el hecho sigue siendo irrefutable: por primera vez, el hombre pudo combinar en un tubo de ensayo en una única estructura genética completa que existe por separado en la naturaleza. Su fusión no fue el resultado de una colisión aleatoria de moléculas, sino el resultado de una elección consciente y un plan reflexivo. Después de todo, las cosas nuevas en ciencia y tecnología a menudo aparecen de forma muy modesta y no siempre se evalúan correctamente desde el principio. Las leyes de la genética, por ejemplo, establecidas por G. Mendel, no fueron notadas por los contemporáneos y tuvieron que ser redescubiertas 40 años después. ¿Qué perspectivas abre la ingeniería genética, qué nos promete? Un montón de cosas. En primer lugar, en medicina, en la lucha contra las enfermedades hereditarias. Por lo general, están asociados con defectos en uno de los miles de genes que se encuentran en el cuerpo humano. La ingeniería genética básicamente permite que se produzca cualquier gen en el laboratorio. Y habiendo recibido un gen, podemos obtener el producto del trabajo de este gen y utilizarlo para compensar un defecto hereditario con la ayuda de la terapia génica, creando, por así decirlo, una prótesis genética. También se pueden utilizar técnicas de ingeniería genética para producir hormonas. Lo más probable es que pronto se produzca insulina de esta manera. En lugar de recibirlo en el matadero de porcinos o bovinos, se obtendrá en cultivo bacteriano. Al imponer genes extraños a los microorganismos, podemos obligarlos a producir la hormona necesaria en cantidades casi ilimitadas. Naturalmente, estas no son las únicas aplicaciones de la ingeniería genética. La terapia genética parece estar fuera del ámbito de la fantasía. Casi no se ha obtenido todavía ningún gen para el tratamiento de enfermedades. Pero la experiencia de las últimas décadas ha demostrado lo rápido que se desarrolla la investigación si se basa en la teoría correcta y se lleva a cabo utilizando métodos fiables. Por tanto, diré: esta fantasía no es infundada. Esto ni siquiera es una fantasía, sino medidas reales, tareas a las que nos enfrentamos y que se resolverán en un futuro bastante cercano. ¿Se pueden prevenir las consecuencias negativas del progreso? Pueden prevenirse. De hecho, ¿con qué están conectados? Por regla general, con lo incompleto de nuestro conocimiento, con el hecho de que no siempre podemos evaluar y prever completamente los posibles resultados. Si no se pueden prever todas las consecuencias de antemano, se deben evaluar en la escala máxima y se deben tomar todas las precauciones por adelantado.
Hay una especie de dialéctica en esto: los avances de la ciencia ayudarán a eliminar las consecuencias dañinas del progreso científico y tecnológico. Ahora los científicos están trabajando en el problema de la fijación biológica de nitrógeno. ¿Cuál es el punto de? El uso de fertilizantes nitrogenados es un avance indudable. Benefician los campos y aumentan los rendimientos. Pero el nitrógeno mineral también tiene sus consecuencias negativas: los compuestos nitrogenados se eliminan en los cuerpos de agua, lo que provoca el desarrollo de una flora no deseada allí, lo que empeora la composición del agua. ¿Puedes prescindir de fertilizantes? Por supuesto, no en absoluto con la agricultura intensiva, pero puede reducir su uso. Se sabe que las legumbres (soja, por ejemplo) asimilan el nitrógeno del aire. Hay pequeñas bolas en sus raíces, colonias de bacterias que viven en simbiosis con las plantas. Tienen la capacidad de unir nitrógeno atmosférico y convertirlo en una forma que la soja pueda absorber fácilmente. Si se encuentran microorganismos que pueden vivir en las raíces de los cereales y retener el nitrógeno atmosférico, será posible aplicar menos fertilizante al suelo. ¡Qué tremendo ahorro promete esto, cómo ayudará a la conservación de la naturaleza! ¿En qué dirección van las búsquedas? Y en los tradicionales, por selección. Y a través de la ingeniería genética. Imagínese: transferimos los genes para asimilar el nitrógeno atmosférico de las bacterias nódulos a otras bacterias que podrían vivir en simbiosis con el trigo o incluso en las hojas de los cereales ... Mucho se puede resolver no mediante pequeñas mejoras en los métodos existentes, ya sean métodos técnicos o agrícolas, sino mediante cambios radicales, gracias a descubrimientos fundamentalmente nuevos. Este es el futuro. La humanidad no ha agotado las formas de prevenir las consecuencias negativas asociadas con el desarrollo de la sociedad. A. Baev Publicaciones similares |
Los éxitos de la biología moderna están asociados principalmente con esa rama de la misma, que se llama biología molecular. Se obtuvieron resultados particularmente sorprendentes en el estudio de la herencia, las propiedades de los organismos, que durante mucho tiempo permanecieron misteriosas. Los científicos han logrado descubrir la naturaleza del gen. Durante siglos pareció ser algo místico, casi inexistente. Y resultó ser una estructura química muy real: una determinada pieza de ácido desoxirribonucleico (ADN), que es el portador de información genética.
El deseo de conocer el mundo que nos rodea es una habilidad eterna y maravillosa de una persona. La ciencia obtiene conocimiento, este es su propósito. Pero la gente tiene derecho a esperar beneficios prácticos de la investigación fundamental, del conocimiento de las leyes de la naturaleza. Probablemente, podemos hablar de dos formas de uso práctico del conocimiento: visible e invisible.
Una pregunta más.Todos los procesos químicos del cuerpo son enzimáticos. Van con la ayuda de los llamados catalizadores biológicos: proteínas enzimáticas. En la industria química, también se utilizan catalizadores: aceleradores de reacción, pero no son orgánicos, al menos no son sustancias proteicas. No es necesario decir específicamente que los procesos bioquímicos tienen lugar en condiciones más suaves, son mucho más efectivos. Probablemente, en un futuro cercano, una persona comenzará a utilizar más ampliamente las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo y con fines industriales. El futuro de la tecnología está indudablemente asociado a la biología.
Se está trabajando para eliminar una serie de efectos nocivos. En las empresas industriales, la construcción de instalaciones de tratamiento se ha desplegado ampliamente, el control de los efluentes y las emisiones a la atmósfera se ha vuelto más estricto y se están creando ciclos de producción cerrados.Los químicos están trabajando en pesticidas "inofensivos", se están creando materiales sintéticos que "respirarán" y mucho más.
| Dmitry Iosifovich Ivanovsky | Aceleradores biológicos |
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