If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Կենսատեխնոլոգիա․ ներածություն

Ինչ է կենսատեխնոլոգիան։ ԴՆԹ տեխնոլոգիաներ․ ակնարկ։ Էթիկայի հարցերը կենսատեխնոլոգիայում։

Հիմնական դրույթներ

  • Կենսատեխնոլոգիան արտադրանք կամ գործընթաց ստեղծելու նպատակով որևէ օրգանիզմի, օրգանիզմի կամ այլ կենսաբանական համակարգի բաղադրիչի օգտագործումն է:
  • Ժամանակակից կենսատեխնոլոգիայի շատ տեսակներ հիմնված են ԴՆԹ տեխնոլոգիայի վրա։
  • ԴՆԹ տեխնոլոգիան իրենից ներկայացնում է ԴՆԹ-ի սեքվենավորումը, վերլուծությունը և կտրելն ու այլ տեղ ներդնելը։
  • ԴՆԹ տեխնոլոգիայի հիմնական տեսակներն են ԴՆԹ-ի սեքվենավորումը, պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան, ԴՆԹ-ի կլոնավորումը և գելային էլեկտրաֆորեզը։
  • Կենսատեխնոլոգիայի գյուտերը կարող են գործնական նոր մտահոգություններ և էթիկական հարցեր առաջ բերել, որոնք պետք է լուծվեն հասարակության մասնակցությամբ։

Ներածություն

Ի՞նչ ես մտածում, երբ լսում ես «կենսատեխնոլոգիա» բառը: Գուցե այնպիսի բաներ, որոնք տեսել եք նորություններում, ինչպիսիք են կլոնավորված Դոլի ոչխարը, գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմները կամ գենաբուժությունը։
Դոլի ոչխարի մնացորդները: Դոլին կլոնավորված առաջին կաթնասունն էր: Այսինքն՝ այն մեկ այլ ոչխարի գենետիկորեն նույնական «կրկնօրինակ» էր:
Մշակված նկարի աղբյուրը՝ Dolly the sheep, National Museums of Scotland, Edinburgh, մշակումը ըստ՝ Mike Pennington-ի (CC BY-SA 2.0)։ Մշակված նկարի արտոնագրի համարն է՝ CC BY-SA 2.0։
Եթե դա այն է, ինչի մասին մտածում ես, ապա միանգամայն ճիշտ ես։ Սրանք բոլորը կենսատեխնոլոգիայի օրինակներ են: Իսկ ի՞նչ կարելի է ասել գարեջրի պատրաստման, բույսերի սելեկցիայի և պենիցիլին հակաբիոտիկի մասին: Այս գործընթացներն ու արտադրանքները, որոնց մի մասը գոյություն է ունեցել հազարամյակներ շարունակ, նաև կենսատեխնոլոգիայի օրինակներ են:
Այս հոդվածում մենք նախ կքննարկենք կենսատեխնոլոգիայի սահմանումը՝ տեսնելու, թե ինչպես այն կարող է ներառել օրգանիզմների (և մոլեկուլների կամ օրգանիզմներից բխող համակարգերի) տարբեր կիրառություններ՝ օգտակար ապրանքներ արտադրելու համար: Այնուհետև մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք ԴՆԹ տեխնոլոգիային, ԴՆԹ-ի շահարկման և սեքվենավորման մեթոդներին: ԴՆԹ տեխնոլոգիան կենսական նշանակություն ունի կենսատեխնոլոգիայի ժամանակակից մի շարք ձևերի համար:

Ի՞նչ է կենսատեխնոլոգիան

Կենսատեխնոլոգիան որոշակի կիրառելիություն ունեցող արտադրանք կամ գործընթաց ստեղծելու նպատակով որևէ օրգանիզմի, օրգանիզմի կամ այլ կենսաբանական համակարգի բաղադրիչի օգտագործումն է:
Սա շատ լայն սահմանում է, և ինչպես վերը նշվեց, այն կարող է ներառել ինչպես գերժամանակակից լաբորատոր տեխնիկա, այնպես էլ գյուղատնտեսական և խոհարարական ավանդական մեթոդներ, որոնք կիրառվում են հարյուրամյակներ: Եկ դիտենք կենսատեխնոլոգիայի երեք օրինակ և տեսնենք, թե ինչպես են դրանք համապատասխանում սահմանմանը.
  • Գարեջրի պատրաստում: Գարեջրի արտադրության ժամանակ մանր սնկեր (խմորասնկեր) են ներմուծվում գարու շաքարի լուծույթի մեջ, որը նրանք ակտիվորեն ենթարկում են նյութափոխանակության՝ խմորում կոչվող գործընթացի միջոցով: Խմորման արդյունքում առաջանում է նաև գարեջրի մեջ պարունակվող ալկոհոլը: Այստեղ մենք տեսնում ենք, որ օրգանիզմը՝ խմորասունկը, օգտագործվում է մարդու սպառման համար արտադրանք պատրաստելու համար:
  • Պենիցիլին։ Պենիցիլին հակաբիոտիկն առաջանում է որոշակի բորբոսասնկերի միջոցով: Վաղ կլինիկական փորձարկումներում օգտագործման նպատակով փոքր քանակությամբ պենիցիլին պատրաստելու համար հետազոտողները ստիպված էին շաբաթական 500 լիտր «բորբոսասնկի հյութ» աճեցնել1: Դրանից հետո արդյունաբերական արտադրության գործընթացը բարելավվեց՝ օգտագործելով ավելի բարձր արտադրողականություն ունեցող բորբոսասնկերի շտամներ և աճեցման ավելի բարենպաստ պայմաններ՝ այդպիսով բարձրացելով եկամտաբերությունը: Այստեղ մենք տեսնում ենք, որ այլ օրգանիզմը (բորբոսասունկ) օգտագործվում է մարդու համար արտադրանք պատրաստելու համար. այս դեպքում՝ հակաբիոտիկ՝ բակտերային վարակները բուժելու համար:
Մշակված նկարի աղբյուրը՝ Sample of penicillin mould presented by Alexander Fleming to Douglas Macleod (CC BY-SA 2.0)։ Մշակված նկարի արտոնագրի համարն է՝ CC BY-SA 2.0։
  • Գենաբուժություն։ Գենաբուժությունը զարգացող տեխնիկա է, որն օգտագործվում է չգործող գենի պատճառով առաջացած գենետիկ խանգարումների բուժման համար: Դրա միջոցով «բացակայող» գենի ԴՆԹ-ն հասցվում է մարմնի բջիջներին: Օրինակ՝ ցիստիկ ֆիբրոզ կոչվող գենետիկ խանգարման ժամանակ մարդու օրգանիզմում չի գործում թոքերում արտադրվող քլորիդային անցուղին: Գենաթերապիայի՝ վերջերս կատարված կլինիկական փորձարկումներում գործող գենի կրկնօրինակը տեղադրվել է պլազմիդ կոչվող օղակաձևԴՆԹ-ի մոլեկուլում և ներմուծվել է հիվանդների թոքի բջիջների թաղանթի մեջ3:
Այս օրինակում տարբեր աղբյուրներից ստացված կենսաբանական բաղադրիչները (մարդու գեն, բակտերիայի պլազմիդ) միացվել են իրար՝ նոր արտադրանք ստանալու համար, որն օգնում է պահպանել թոքերի գործառույթը ցիստիկ ֆիբրոզով հիվանդների մոտ:
Ինչպես ցույց են տալիս այս օրինակները, կենսատեխնոլոգիան օգտագործվում է այնպիսի ապրանքների արտադրության մեջ, որոնք մենք տեսնում ենք առօրյա կյանքում, ինչպիսիք են ալկոհոլը և պենիցիլինը: Այն կարող է օգտագործվել նաև բժշկական նոր եղանակներ մշակելու համար, ինչպիսին է ցիստիկ ֆիբրոզի գենաբուժությունը: Կենսատեխնոլոգիան լրացուցիչ կիրառություններ ունի այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են սննդամթերքի արտադրությունը և շրջակա միջավայրի աղտոտվածության վերացումը (մաքրումը):

Ի՞նչ է ԴՆԹ տեխնոլոգիան

Ժամանակակից կենսատեխնոլոգիայի բազմաթիվ օրինակներ կախված են ԴՆԹ-ի հատվածների վերլուծության, շահարկման և կտրելու ու ներդնելու ունակությունից: ԴՆԹ-ի սեքվենավորման և շահարկման մոտեցումները երբեմն անվանում են ԴՆԹ տեխնոլոգիա4: Օրինակ՝ ցիստիկ ֆիբրոզի գենաթերապիայի փորձարկման համար հետազոտողները ԴՆԹ-ի շահարկման մեթոդներով քլորիդային անցուղու գենը ներմուծեցին կրիչ ԴՆԹ-ի մի կտորի մեջ (վեկտոր), որը թույլ տվեց վերջինիս էքսպրեսիայի ենթարկվել մարդու թոքերի բջիջներում:
ԴՆԹ տեխնոլոգիան կարևոր է ինչպես հիմնական, այնպես էլ կիրառական (գործնական) կենսաբանության համար: Օրինակ՝ ԴՆԹ-ի հաջորդականության բազմաթիվ օրինակներ պատրաստելու համար օգտագործվող տեխնիկան, որը կոչվում է պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա (ՊՇՌ) օգտագործվում է բազմաթիվ բժշկական ախտորոշիչ թեստերի և դատաբժշկական ծրագրերի, ինչպես նաև հիմնական լաբորատոր հետազոտությունների ժամանակ:

ԴՆԹ տեխնոլոգիաների օրինակներ

Եկ դիտարկենք ԴՆԹ-ի վերլուծության և շահարկման տեխնիկայի մի քանի օրինակներ, որոնք սովորաբար օգտագործվում են ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանության մեջ: Այս տեխնիկայի վերաբերյալ ավելի մանրամասն տեղեկություններ գտնելու համար կարող ես օգտագործել ստորև նշված հղումները:
  • ԴՆԹ-ի կլոնավորում։ ԴՆԹ-ի կլոնավորման ժամանակ գիտնականները «կլոնավորում են», այսինքն պատրաստում են ԴՆԹ-ի՝ իրենց հետաքրքրող հաջորդականության, ինչպիսին է գենը, բազմաթիվ օրինակներ։ Շատ դեպքերում ԴՆԹ-ի կլոնավորումը ենթադրում է հետաքրքրություն ներկայացնող գենի տեղադրումը պլազմիդ կոչվող օղակաձև ԴՆԹ-ի մոլեկուլում: Պլազմիդը կարող է բազմապատկվել բակտերիաներում՝ առաջացնելով հետաքրքրող գենի բազմաթիվ օրինակներ: Որոշ դեպքերում գենը նաև էքսպրեսիայի է ենթարկվում բակտերիաների մեջ՝ ստեղծելով սպիտակուց (օրինակ՝ շաքարային դիաբետով հիվանդների կողմից օգտագործվող ինսուլինը):
  • Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա (ՊՇՌ)։ Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան մեկ այլ՝ լայնորեն կիրառվող ԴՆԹ տեխնիկա է, որը կիրառվում է ժամանակակից կենսաբանության գրեթե յուրաքանչյուր ոլորտում: ՊՇՌ ռեակցիաների շնորհիվ հնարավոր է ստանալ թիրախ ԴՆԹ-ի հաջորդականության բազմաթիվ օրինակներ՝ սկսած ԴՆԹ-ի կաղապարից: Այս տեխնիկան կարող է օգտագործվել ԴՆԹ-ի բազմաթիվ պատճեններ պատրաստելու համար այնպիսի նմուշից, որը չնչին քանակությամբ է (օրինակ ՝ հանցանքի վայրում արյան կաթիլով)։
  • Գելային էլեկտրաֆորեզ։ Գելային էլեկտրաֆորեզը տեխնիկա է, որն օգտագործվում է ԴՆԹ-ի հատվածները տեսանելի դարձնելու (ուղղակիորեն տեսնելու) համար: Օրինակ՝ հետազոտողները կարող են վերլուծել ՊՇՌ-ի արդյունքները՝ ուսումնասիրելով արտադրված ԴՆԹ-ի հատվածները գելի վրա: Գելային էլեկտրաֆորեզի միջոցով հնարավոր է առանձնացնել ԴՆԹ-ի հատվածները՝ ելնելով դրանց չափից, իսկ հատվածները ներկվում են, որպեսզի հետազոտողը տեսնի դրանք:
    Հիմնվելով Reece-ի և այլոց համանման տրամագրի վրա։5
  • ԴՆԹ-ի սեքվենավորում։ ԴՆԹ-ի սեքվենավորումը ԴՆԹ-ի մոլեկուլում նուկլեոտիդային հիմքերի (Ա, Թ, Ց և Գ) հաջորդականության որոշումն է: Որոշ դեպքերում միանգամից հաջորդականացվում է ԴՆԹ-ի ընդամենը մեկ կտոր, մինչդեռ այլ դեպքերում, ԴՆԹ-ի հատվածների մեծ հավաքածու (օրինակ, ամբողջ գենոմից վերցված հատվածներ) կարող է սեքվենավորվել որպես մեկ խումբ:
Համապատասխան բաժիններում կարող ես տեսնել, թե ինչպես են այս տեխնիկաներն ավելի մանրամասն գործում: Կարող ես նաև տեսնել օրինակներ, թե ինչպես են դրանք օգտագործվում հետազոտության, բժշկության և այլ գործնական ծրագրերում:

Կենսատեխնոլոգիան էթիկայի նոր հարցեր է առաջ բերում

Կենսատեխնոլոգիան կարող է օգտակար լինել մարդկանց և հասարակությբայցան համար, բայց կարող է նաև բացասական կամ անցանկալի հետևանքներ ունենալ: Սա ճիշտ է ոչ միայն կենսատեխնոլոգիայի, այլ տեխնոլոգիայի բոլոր ձևերի համար: Բայց կենսատեխնոլոգիան կարող է տարբեր կերպ օգտակար լինել և տարբեր երկընտրանքների հանգեցնել, քան տեխնոլոգիայի այլ ձևերը:
Կարևոր է, որ կենսատեխնոլոգիական նորամուծությունները (ինչպես և տեխնոլոգիական այլ նորամուծությունները) մանրակրկիտ ստուգվեն և վերլուծվեն, նախքան դրանք ընդհանուր օգտագործման համար կկիրառվեն: Կլինիկական փորձարկումները և կառավարության վերահսկումն օգնում է ապահովել, որ շուկայում տեղ գտած կենսատեխնոլոգիական արտադրանքները լինեն անվտանգ և արդյունավետ: Սակայն, երբեմն որոշակի նոր տեղեկությունները ընկերություններին և պետական մարմիններին ստիպում են վերանայել նորամուծության անվտանգությունը կամ օգտակարությունը: Երբեմն տեսնում ենք, որ որոշ դեղամիջոցներ երբեմն դուրս են բերվում շուկայից:
Բացի այդ, կենսատեխնոլոգիայի նորամուծությունները կարող են էթիկայի նոր հարցեր առաջ բերել այն մասին, թե ինչպես պետք է օգտագործվի տեղեկությունը, տեխնիկան և գիտելիքը:
  • Դրանցից մի քանիսը վերաբերում են գաղտնիությանը և խտրականության արգելքին: Օրինակ՝ քո առողջության ապահովագրության ընկերությունը պե՞տք է կարողանա քեզանից ավելի գանձել, եթե ունես գենի տարբերակ, որը հիվանդություն զարգացնելու հավանականություն է առաջացնում: Ինչպե՞ս կզգայիր, եթե քո գենոմը հասանելի լիներ քո դպրոցին կամ գործատուին։
  • Այլ հարցեր վերաբերում են կենսատեխնոլոգիաների անվտանգության, առողջության վրա ազդեցության կամ էկոլոգիական ազդեցություններին: Օրինակ՝ իրենց սեփական միջատասպան միջոցը պատրաստելու համար գենետիկորեն մշակված մշակաբույսերը նվազեցնում են քիմիական հեղուկացիրների անհրաժեշտությունը, բայց սա նաև մտահոգություններ է առաջացնում վայրի բնությունից բույսերի կտրվելու կամ տեղական սորտերի հետ խառնվելու հետ կապված (հնարավոր է՝ առաջացնելով չակնկալվող էկոլոգիական հետևանքներ):
  • Կենսատեխնոլոգիան կարող է տրամադրել գիտելիքներ, որոնք դժվար երկընտրանքի առաջ են կանգնեցնում մարդուն: Օրինակ՝ նախածննդյան փորձաքննության արդյունքում մի զույգ կարող է իմանալ, որ իրենց պտուղը ունի գենետիկ խանգարում: Նույն կերպ, մի մարդ, ով իր գենոմը հետաքրքրության համար սեքվենավորել է, կարող է իմանալ, որ իր մոտ զարգանալու է անբուժելի գենետիկ հիվանդություն, ինչպիսին է Հանթինգթոնը:
Գիտական հետազոտությունն ու զարգացումը կարող են նոր տեղեկություն, տեխնիկա և գիտելիքներ հասանելի դարձնել: Սակայն, միայն գիտությունը չի կարող պատասխանել այն հարցերին, թե ինչպես պետք է կամ չպետք է օգտագործվեն այս տեխնիկաները: Հասարակության բոլոր անդամների համար կարևոր է, որ իրենց ձայնը կենսատեխնոլոգիական գյուտերի և ապրանքների մասին լսելի լինի, որոնք կարող են ազդել մեր առօրյա կյանքի վրա:

Ինքնակրթվիր և կիսվիր քո տեսակետով

Կենսատեխնոլոգիայի ցանկացած ձևի հիմքում ընկած հիմնական կենսաբանությունը հասկանալը դրա առաջին օգուտներն ու հնարավոր ծուղակները դատելու կարևոր առաջին քայլն է: Կայքի այս բաժնում տեղ գտած տեղեկությունը քեզ կօգնի սկսել քո գործիքակազմի կառուցումը՝ նոր կենսատեխնոլոգիայի գյուտերը հասկանալու և գնահատելու համար:
Եթե հետաքրքրված ես կենսատեխնոլոգիայի որոշակի տեսակով կամ մտահոգված ես դրա հնարավոր հետևանքներով, հիանալի գաղափար է քո սեփական հետազոտությունը կ ատարելը: Փնտրիր հուսալի, անկողմնակալ աղբյուրներ և ձգտիր հասկանալ երկու կողմերի կարծիքները, եթե կա հակասություն: Համոզվիր, որ լիովին գիտակցում ես գյուտի հիմքում ընկած գիտությունը, թե ինչն է հայտնի (և հայտնի չէ) դրա մասին, և որոնք են դրա լավ և վատ կողմերը: Դրանից հետո կկարողանաս կազմել քո սեփական խոհուն, լավ հիմնավորված կարծիքն այն մասին, թե արդյոք և ինչպես պետք է օգտագործել տեխնոլոգիան:

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: