[МУЗЫКА] [МУЗЫКА]
В этой лекции я расскажу,
какие ограничения имеет селекция, и почему вообще появились трансгенные технологии.
Но для начала давайте разберём несколько терминов и начнём с термина искусственный
отбор, или селекция.
Искусственный отбор — это такой способ получения новых пород животных или сортов
растений, обладающих необходимыми для человека свойствами,
который основан на избирательном скрещивании между собой отдельных особей,
как раз несущих полезные для человека свойства.
В прошлой лекции я упомянул,
что в результате искусственного отбора геном — вновь получаемые породы животных,
например, или сорта растений — модифицируется.
Но в современном мире такие породы животных, которые получены методом
традиционной селекции, не называются генетически модифицированными,
потому что считается, что генетически модифицированными являются только те
организмы, генетические модификации которых заранее спланированы.
Поскольку на сегодняшнем уровне развития генетики и клеточной биологии
мы уже можем заранее предсказать, какие необходимо внести изменения в геном, какие
гены перенести в новый геном, для того чтобы получить необходимые нам свойства.
Поэтому если мы заранее спланировали такую модификацию и получили животное
— вот такое животное называется генетически модифицированным животным.
Изменения же, которые происходят с геномом животных в традиционной селекции, они не
являются заранее предсказанными, они скорее являются следствием искусственного
отбора, поэтому таких животных не называют генетически модифицированными.
Часто также используют термин «трансгенные животные».
Его можно определить как частный случай генетически модифицированных животных,
модификация которых заключается в том, что в их геном привнесли какой-то новый ген
от другого организма, который определяет новое свойство.
Но зачастую термин «трансгенные организмы» используется ровно так же,
как и «генетически модифицированные» организмы.
То есть они зачастую являются синонимами.
Теперь давайте разберём, какие же недостатки имеет традиционная селекция.
И первый недостаток как раз связан с тем,
что традиционная селекция основана на избирательном скрещивании животных.
То есть для начала вам необходимо скрестить каких-то животных,
имеющих определённые интересующие вас признаки.
И что делать, если таких животных просто нет?
Давайте придумаем гипотетический пример.
Например, вы захотели создать [ЗВУК] новую породу кошек с большими красивыми
крыльями.
Все любят кошек.
Такие животные точно будут пользоваться популярностью.
С чего начать?
Тут выйдет заминка,
поскольку во всей мировой популяции кошек нет ни одного животного,
даже с маленькими крыльями, поэтому непонятно вообще, кого с кем скрещивать.
То есть, если нет животных с интересующим вас признаком,
то методы традиционной селекции, в общем-то, бессильны.
Или другой, теперь уже более реальный пример.
Это животные, флуоресцирующие различными цветами.
Сейчас на видео вы видите мышей, трансгенных мышей, флуоресцирующих
зелёным цветом при облучении их синим или ультрафиолетовым цветом.
Такие животные очень часто используются в биологических исследованиях,
поскольку вот это свойство флуоресценции очень удобно использовать для маркирования
отдельных клеток или органов при проведении каких-либо исследований.
Как можно было бы создать таких животных методом традиционной селекции?
Ответ — никак, поскольку в мире не существует ни одной мышки,
которая бы флуоресцировала в каком-либо цвете, зелёном, синем — вообще никаких.
Более того, нет ни одного млекопитающего, которое бы обладало таким свойством,
поскольку ни у одного млекопитающего на свете нет флуоресцирующих белков.
Но такое свойство есть у медуз, поскольку в геноме медуз встречаются флуоресцентные
белки, например, зелёный флуоресцирующий белок.
Но понятно, что скрестить медузу с мышкой никак не получится.
Поэтому, опять же,
таких животных невозможно получить методом традиционной селекции.
Здесь может помочь только трансгенез, когда мы прицельно берём и
ген зелёного флуоресцентного белка из медузы и переносим его в геном мышек.
Второе, очень важное ограничение в методах традиционной селекции, это время.
Поскольку для получения новых пород животных вам необходимо на протяжении
достаточно долгого времени скрещивать между собой отдельных особей,
то есть на протяжении многих поколений.
И тут всё зависит от того,
насколько быстро происходит смена поколений у используемых вами животных.
Если это мышки, в принципе, это ещё не так страшно,
поскольку у мышей смена поколений занимает два с половиной — три месяца.
То есть за год можно три-четыре поколения отселектировать.
И за несколько лет вполне себе реально создать новую линию мышей методом
традиционной селекции.
Если вы селектируете коров, тут всё намного дольше,
поскольку смена поколений занимает два с половиной — три года.
Это означает, что никак не меньше, чем десять, а то и 20 лет у вас уйдёт на
скрещивание между собой отдельных животных и получение новой породы животных.
Слишком долго.
Если же вы вдруг решите селектировать, например, африканских слонов,
у которых смена поколений занимает 10–15 лет, это означает,
что за время жизни одного исследователя просто невозможно будет создать новую
породу таких слонов, поскольку это займёт слишком много времени.
Трансгенные технологии, с другой стороны,
позволяют получить животное с необходимым признаком уже сразу в первом поколении.
Давайте я поясню это на конкретном примере.
И пример этот будет связан опять с коровами.
Дело в том, что у коров есть рога,
и на самом деле это достаточно большая проблема для промышленного животноводства,
поскольку при промышленном животноводстве животных содержат достаточно скученно,
и этими рогами они могут друг друга покалечить как-то,
повредить или даже нанести вред персоналу, который работает с коровами.
Поэтому на крупных фермах производят ежегодную процедуру спиливания рогов,
для того чтобы избежать вот таких травмирующих каких-то последствий.
И это достаточно неприятная, негуманная процедура,
поскольку рог животного — это живой орган.
В нём есть кровеносные сосуды, в нём есть нервные окончания.
При спиливании образуется довольно сильное кровотечение, животное испытывает боль.
И в общем, это достаточно неприятная процедура, а кроме того, она имеет
финансовые последствия, поскольку на такое спиливание тратятся деньги.
Это означает, что удорожается конечный продукт животноводства.
И вообще, было бы здорово, если бы коровы не имели рогов.
На самом деле, есть такие коровы, которые не имеют рогов.
Это свойство у коров называется «комолость».
Но случилось так, что комолыми являются обычно мясные породы животных,
а молочные как раз являются рогатыми.
В принципе, можно было бы перенести тот участочек генома,
который определяет комолость, из одной породы, мясных пород,
из мясных животных в геном молочных животных просто обычным скрещиванием.
Но в результате такого скрещивания получится такое гибридное потомство,
которое нельзя будет напрямую использовать в промышленном животноводстве,
поскольку оно будет проигрывать и в производстве молока,
и в производстве мяса исходным породам.
Почему так происходит?
Потому что при таком скрещивании происходит разбавление генов,
которые обеспечивают, ну скажем, высокую молочность этим породам животных.
И для того чтобы восстановить вот эту высокую молочную продуктивность,
вам необходимо будет проводить возвратные скрещивания с молочной породой.
И причём проводить их придётся несколько раз,
для того чтобы обогатить весь геном вот этими генами,
которые обеспечивают высокую продуктивность молока, и при этом следить,
чтобы не потерять тот участочек генома, который обеспечивает комолость.
По оценкам, вот такое вот возвратное скрещивание займёт никак не меньше 20 лет.
Это очень долго.
Это означает, что это очень дорого.
Поэтому до сих пор такое скрещивание не проводилось.
Зато методами трансгенеза уже сейчас, в 2015 году,
удалось напрямую просто перенести тот участочек генома,
который обеспечивал комолость мясным породам, в геном молочных животных.
Таким образом, никак не разбавив вот это вот уникальное сочетание генов,
которое обеспечивает высокую продуктивность молока.
Это показывает, насколько эффективны могут быть трансгенные технологии в решении вот
таких вот актуальных задач в животноводстве.
Алексей Мензоровкандидат биологических наук, старший преподаватель
Нариман Баттулинкандидат биологических наук, старший преподаватель
Вениамин Фишманкандидат биологических наук, преподаватель
