Нова сторінка в розвитку біології

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Україна. Наука і культура
Date:	2008
Main Author:	Созінов, О.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут української археографії та джерелознавства ім. М.С. Грушевського НАН України 2008
Subjects:	Світ науки та освіти
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/40877
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Нова сторінка в розвитку біології / О. Созінов // Україна. Наука і культура. — 2008. — Вип 34. — С. 156-167. — укp.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859472252245901312
author	Созінов, О.
author_facet	Созінов, О.
citation_txt	Нова сторінка в розвитку біології / О. Созінов // Україна. Наука і культура. — 2008. — Вип 34. — С. 156-167. — укp.
collection	DSpace DC
container_title	Україна. Наука і культура
first_indexed	2025-11-24T10:44:13Z
format	Article
fulltext	Îëåêñ³é ÑÎÇ²ÍÎÂ, àêàäåì³ê ÍÀÍ Óêðà¿íè НОВА СТОРІНКА В РОЗВИТКУ БІОЛОГІЇ Геноміка та її «діти» — протеоміка і біоінформатика — стали магістраль� ним напрямом розвитку науки про життя у ХХІ столітті. Прискоренню формування цих наук значною мірою сприяла реа� лізація програми «Геном людини». Ця програма об’єднала зусилля різних на� укових колективів світу (біологів, ма� тематиків, фізиків, інженерів), створи� ла умови для розв’язання багатьох проблем сучасної біології не тільки на молекулярному, а й на всіх рівнях існу� вання живої речовини. Ініціаторами виконання цієї програми стали видатні вчені і зокрема лауреат Нобелівської премії Д. Вотсон, «хрещений батько» відкриття подвійної спіралі ДНК. Вперше на міжнародний проект, спрямований на розвиток науки про життя, а не на створення нових за� собів знищення людини, були ви� ділені значні кошти. Відсутність мілітаристичного компонента у цій програмі робила її відкритою. В дослідженнях, починаючи з 1988 року, брали участь вчені таких різних і на той час недружніх країн, як США, Росія, Китай. Результати роз� шифровки окремих ланок геному лю� дини і модельних організмів, включе� них до програми, а саме — нематоди, — дрозофіли, рослини�арабідопсису, бактерії Escherichia coli, Bacillus subtilis та інші відкрито друкувались і були доступні науковому співтова� риству. На жаль, з приходом у ге� номіку міжнародних корпорацій, фірм, комерціалізації, відкритості майже настав кінець. Наразі отримані результати дуже часто патентують� ся, а доступ в Інтернеті до провідних міжнародних журналів не дешевий, ціна за копію однієї статті становить понад 30 євро. Початку реалізації програми «Ге� ном людини» передували досягнення молекулярної біології, які створили наукове і методичне підгрунтя для можливого розв’язання проблеми 156 визначення повної нуклеотидної по� слідовності геному людини, яка скла� дається з понад 3 млрд.пар нуклео� тидів. Безумовно, принципова мож� ливість вирішення такої грандіозної задачі була закладена ще в 1953 році відкриттям Д.Вотсоном і Ф.Кріком головної молекули життя на Землі, подвійної спіралі ДНК. Потім С.Брен� нер і Ф.Жакоб з’ясували роль РНК в процесі переводу «словника» ДНК в послідовність амінокислот в молекулі білка. В 1970 р. В.Арбер, Г.Сміт і Д.Нутанс відкрили ферменти рес� триктази, які розрізають ланцюг ДНК у строго визначених ділянках, за що у 1978 році отримали Нобелівську премію. В 1973 році народжується генетична інженерія (С.Коен, Е.Чанг і Г.Бойер). Були розроблені методи сіквенування, тобто визначення послідовності нуклеотидів в молекулі ДНК (Ф.Сенгер, А.Максам, В.Гіль� берт), і штучного синтезу коротких ланцюжків ДНК (С.Корана), а також пептидів. Значним проривом у роз� витку молекулярної біології і генети� ки став винахід в середині 80�х років К.Мюллісом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), що дала можливість швидко розмножувати будь�які фраг� менти ДНК. До речі, винахід ПЛР — це характерний приклад «неиспове� димости путей господних» в науці. Ідея методу виникла у автора випад� ково, коли він їхав у машині і думав про розробку нової технології для зовсім інших завдань. В 1982 році за ініціативою далекоглядних вчених були засновані перші банки даних послідовностей ДНК і РНК — Gen Bank (США) і EMBL (Європа). Всі ці та інші відкриття і особливо реалізація у 1990–2003 рр. програми «Геном лю� дини» дали можливість сформувати на� прикінці ХХ і особливо на початку ХХІ століть нової гілки біологічної науки — геноміки. Нині, як уже згадувалось, ге� номіка стала головним рушієм роз� витку науки про життя. Вона поділяється на наступні розділи, які об’єднуються єдиною ідеологією, створеною сучасною генетикою, а також методами, підходами, техно� логіями тощо: — структурна геноміка — дос� ліджує зміст і організацію генетичної інформації; — функціональна геноміка — реалізація інформації, записаної в ге� номі, від гена до ознаки; — порівняльна геноміка — порівняльні дослідження змісту і організації геномів різних організмів. Геноміка створила умови для ви� никнення і розвитку таких наук як протеоміка і біоінформатика, які по суті є розділами материнської науки, а також сучасної біотехнології, тобто технологій, заснованих на отриманні продуктів з допомогою методів клітинної і молекулярної біології та генетичної інженерії. Слід зазначити, що сучасна геноміка порівняно моло� да наука і відносно її структури і взаємозв’язків з іншими науками три� вають дискусії. Але схематично можна так відобразити структуру сучасної геноміки (рис.1). Наймолодші гілки геноміки — протеоміка та біоінформатика. Пер� ша досліджує білки, як реально пра� цюючі молекулярні машини в клітині. Як виявилося, це завдання най� складніше, оскільки для забезпечен� 157 ня життєдіяльності організму білки весь час модифікуються, відбуваються процеси фосфорелювання, глюкози� нування, взаємодія між різними білка� ми. Інвертизувати білок — це не тільки з’ясувати послідовність амінокислот в його молекулі, а й виявити просторову структуру, її активні центри, які забез� печують потрібну функцію білка тощо. Тому наразі досліджена структура білка тільки трохи більше двох тисяч білків, проте поява в останні роки но� вих методів дослідження не тільки їх структури, а й активності на різних етапах онтогенезу в різних органах може забезпечити значне прискорен� ня цієї роботи. Біоінформатика — це дуже ак� тивна галузь геноміки, яка з допомо� гою комп’ютерного аналізу і спе� ціальних програм існуючої інфор� мації про послідовність нуклеотидів в ДНК і РНК і амінокислот в білках роз� робляє алгоритми, що дають мож� ливість визначати просторову струк� туру біополімерів, будувати моделі метаболізму і регулятивних взаємодій генів і білків. Вона працює на стику біології і математики, використовую� чи з одного боку методи математич� ної логіки і теорії алгоритмів, інфор� маційних і стохастичних принципів, теорії динамічної науки. На її резуль� татах значною мірою базується ство� рення нових біологічно активних ре� човин, зокрема ліків, пестицидів. Одним з прикладів ефективності біо� інформатики були роботи австрій� ського вченого Айзенберга, який не здійснював жодного експерименту, а на основі відомих даних про пос� лідовність амінокислотного складу пе� 158 ÎËÅÊÑ²É ÑÎÇ²ÍÎÂ Ðèñ.1. Ñòðóêòóðà ñó÷àñíî¿ ãåíîì³êè редбачив функцію відразу 2,5 тис. білків. Його прогноз був підтверджений іншими вченими. Дослідження з біоінформатики проводяться і в Україні. Так визначена просторова структура декількох важливих білків (рис.2). Сучасна геноміка є певною мірою етап в розвитку загальної генетики. Вона дає можливість внести якісні зміни в науку про життя. Людство ста� ло краще розуміти закони еволюції жи� вої речовини. Стало очевидним, що всі живі істоти, включно з вірусами (хоча вони самі існувати не можуть), мають значною мірою спільні фундаментальні процеси на молекулярному рівні. Прин� ципова різниця між амебою і людиною не дуже велика. Головна відмінність — здатність зародкових клітин людини формувати складні асоціації клітин, які мають виконувати в організмі різні функції, і можливість надавати йому за� кодованої в геномі просторової струк� тури. Аналізуючи процеси, що відбува� лися і відбуваються на молекулярному рівні в процесі еволюції, іноді маємо враження, що жива речовина розви� вається за кимось закодованою в пер� винних клітинах (молекулах ДНК) про� грамою, і еволюція є просто реалізація цієї програми. Але хто створив і запус� тив цю програму?!! Чому вважається, що геноміка буде провідною наукою про життя в ХХІ столітті? Тому що крім значного внеску в теорію, вона вже має істот� не прикладне значення. Зупинюсь тільки на декотрих моментах. ÍÎÂÀ ÑÒÎÐ²ÍÊÀ Â ÐÎÇÂÈÒÊÓ Á²ÎËÎÃ²¯ 159 Ðèñ.2. Ïðîñòîðîâà ìîäåëü á³ëêà äèíå³íó, âèçíà÷åíà çà äîïîìîãîþ á³î³íôîðìàòèêè (ß.Áëþì). Ë³âîðó÷ — åë³ïñîì ïîêàçàíà ïîñàäæåíà ìîëåêóëà òóáóë³íó ³ ðîçïîä³ë çàðÿäó íà ìîëåêóë³. Ïðàâîðó÷ — âòîðèííà ïðîñòîðîâà ñòðóêòóðà ñàìîãî äèíå³íó Найбільше уваги і коштів нині спрямовується на розвиток геноміки, пов’язаної з життям і здоров’ям люди� ни. Її дослідження стали основою створення сучасних ліків, з’ясування причин спадкових хвороб і створен� ня принципово нових методів їх ліку� вання (молекулярно�генетична те� рапія), відкриваються можливості лікування і профілактики злоякісних пухлин, хвороби Альцгеймера, ате� росклерозу, СНІДу, гепатитів та інших хвороб. На вирішення цих про� блем виділяються величезні кошти, перш за все в США, які стали безу� мовним лідером в розвитку сучасної геноміки, біології і медицини. Про це свідчить число лауреатів Но� белівської премії, які працювали і працюють в галузі геноміки в США. Так, у 2006 році Нобелівськими лау� реатами стали американські вчені Е.Файр і К.Меллоу, які відкрили яви� ще ДНК�інтерференції (РНКі), що вважається революцією в геноміці. Було доведено можливість за допо� могою дволанцюгової РНК блокувати синтез певних білків, що допоможе в перспективі приборкати вірусні хво� роби, в тому числі і СНІД, блокувати в організмі гени, що кодують у хво� рих синтез дефектного білка, в тому числі і ракових клітин. Це значно пришвидшило дослідження функцій всіх генів в геномі. Цікаво, що вперше в еволюції живої речовини РНК�інтерференція виникла у рослин для захисту від вірусів. В цьому ж році «Нобеля» отримав ще один уче� ний США — Р.Корнберг, який побу� дував цілісну динамічну картину копіювання генетичної інформації у евкаріот за участю білків — медіа� торів. Просторова структура внут� рішньоклітинного копіювального механізму була побудована за допо� могою сучасних методів геноміки і зокрема біоінформатики. Лідерство США в розвитку ге� номіки викликає занепокоєння в Європі. В 2000 р. у Франції відбулася Європейська конференція з красно� мовною назвою «Перспективи геноміки в постгеномну еру». Зважаючи на це, Європейський Союз почав активно підтримувати дослідження з геноміки. Особливе значення геноміка має у створенні нової якісної медицини і дослідженні загальнобіологічних проблем. Досягнення геноміки в цих галузях потребує окремої розмови. Але геноміка відкриває нові мож� ливості не тільки в лікуванні людей і тварин, а й у створенні нового по� коління культурних рослин. Останнє набуває особливого значення не тільки для вирішення проблем сього� дення, а й у зв’язку з глобальними змінами клімату. Актуальність удос� коналення культурних рослин в Україні пов’язана з необхідністю створення сортів, які будуть здатні формувати високі сталі врожаї потрібної якості, стійкі до несприят� ливих погодних умов, ураження шкідниками і хворобами, при обме� жених енергетичних ресурсах. В перспективі нове покоління рослин, створених з допомогою геноміки, має забезпечити адаптацію агросфери до глобального потепління і не� стабільності клімату. В нових кризо� вих умовах існування людства росли� ни залишатимуться головним джере� лом продовольства і сировини для промисловості, а також джерелом 160 ÎËÅÊÑ²É ÑÎÇ²ÍÎÂ поновлюваної енергії і засобом пом’якшення негативних наслідків змін клімату, зокрема опустелювання і пилових бур, перезволоження тощо. Дослідження геному рослин за своїми темпами і коштами значно відстає від дослідження геному люди� ни. Основна причина в тому, що за� можні і бідні хворіють одними й тими ж хворобами, а дефіцит продов� ольства відчувають тільки бідні. Крім того, виявилося, що геноми рослин за розмірами у окремих видів в кілька разів перевершують геном людини (табл.1). Правда, на наше щастя, ге� номи основних культурних рослин, особливо рису, мають не такі великі розміри. В якості модельного об’єкта був обраний арабідопсис, невелика дводольна рослина з дуже коротким вегетаційним періодом і розміром гено� му 125 млн.п.н., а також рис, геном якого має 420–470 млн.п.н. Інтенсивна робота по аналізу ге� номів рису і арабідопсису почалася міжнародним консорціумом у складі США, Японії, Бельгії, Великобританії і Німеччини. Внаслідок такої колек� тивної праці геноми цих рослин були майже повністю розшифровані. З’я� сувалось, що геном арабідопсису включає близько 15 тис. генів, які ко� дують білки. Геном рису в Японії по� чали досліджувати з 1991 р., а вже в 2002 році двома дослідними групами (Китай, Швейцарія і США) були опубліковані дані з його розшифров� ки. Було встановлено, що він вклю� чає близько 30�50 тис. генів. Нині ак� тивно ведеться робота з дослідження геному інших рослин. Перші кроки з розшифровки геному рослин дозво� лили по новому з’ясувати генетичні механізми різних метаболічних про� цесів, виявити гени, які обумовлюють стійкість до абіотичних і біотичних стресів тощо. На жаль, в цій важливій для майбутнього людства роботі Україна майже не бере участі. Значну роль в дослідженні функціональної геноміки рослин відіграють нові методи виявлення працюючих генів з допомогою мікро� чипів, (які дають можливість одно� часно виявити активність десятків ти� сяч генів), а також останні досягнен� ня селективної спектроскопії. Взагалі в процесі досліджень геномів люди� ни, тварин, рослин, грибів, вірусів з наростаючою швидкістю створюють� ся нові методи і прилади. Останнє до� сягнення — це р�боти�автомати, які можуть без участі людини здійснюва� ти аналіз різних молекул і видавати розшифровки в готовому вигляді. Те, що робиться в геноміці, іноді схоже ÍÎÂÀ ÑÒÎÐ²ÍÊÀ Â ÐÎÇÂÈÒÊÓ Á²ÎËÎÃ²¯ 161 Îðãàí³çìè Ðîçì³ð ãåíîìó íóêëåîòèä³â Êèøêîâà ïàëè÷êà 4,5 Ïåêàðñüê³ äð³æäæ³ 13,55 Êðóãëèé ÷åðâ’ÿê 97 Ìîäåëüíà ðîñëèíà — àðàá³äîïñèñ 125 Äðîçîô³ëà 180 Ëüîí 350-680 Ðèñ 420–470 Áàâîâíà 2100–3100 Êóêóðóäçà 2500 Ìèøà 3000 Ëþäèíà 3200 Æèòî 6000–7000 Ïøåíèöÿ òâåðäà 12000–13000 Ïøåíèöÿ ì’ÿêà 16000–18000 Ë³ëåéí³ (Lilium L) 50000–125000 Òàáëèöÿ 1. Ðîçì³ðè ãåíîì³â ð³çíèõ îðãàí³çì³â на фантастику. Створені цілі міні�за� води з аналізу ДНК, білків та інших органічних сполук, де по цеху пе� реміщаються р�боти, забезпечуючи виконання на приладах різних етапів аналізу макромолекул. І знову з гіркотою слід відзначити, що Україна поки що фактично не бере участі в цьому святі геноміки. Де ми маємо порівняно пристойні результати в геноміці рослин — це використання молекулярно�генетич� них маркерів на рівні білків і фраг� ментів ДНК. Поняття «генетичний маркер кількісних ознак» вперше на початку ХХ ст. ввів О.С. Серебров� ський. Як відомо, ці ознаки (а це, як правило, важливі агрономічні власти� вості: продуктивність, морозо� і по� сухостійкість, якість зерна, стійкість до абіотичних стресів) контролюють� ся не окремими генами, а їх асо� ціаціями. В дослідженнях кінця мину� лого століття з використанням мар� керів і молекулярно�генетичного аналізу було доведено існування го� ловних локусів мінливості кількісних ознак, або QTL. Саме ці локуси є найбільш цікавими для селекціонерів, тому що дають можливість розпочати новий етап в селекції, так звану MAS (Marker Assistent Selection), тобто селекцію з допомогою маркерів. При наявності достатньої інформації про зв’язок маркерів QTL з агрономічни� ми ознаками селекційний процес може перетворитися певною мірою в технологію, хоч, безумовно, роль та� ланту і інтуїції селекціонера залиша� тимуться вирішальними. Визначення QTL з допомогою генетичного аналізу і маркерів швидко зростає. Якщо за даними Міжнародного цен� тру інформації (CABI), у Великобри� танії з 1987 по 2001 рр. було опубліковано 862 роботи з QTL, то нині щорічно це число сягає понад 150–250 джерел. В Україні особливого розвитку в останні роки минулого століття набу� ли дослідження із застосування в якості генетичних маркерів запасних білків злаків, точніше визначення за допомогою електрофорезу алельного стану кластерів генів, що кодують ці білки. Внаслідок генетичного аналізу сотень гібридних популяцій, отрима� них шляхом гібридизації сортів світо� вої колекції пшениці, ячменю, вівса були створені каталоги алелів, які зустрічаються в світовому різно� манітті цих культурних рослин (О.Созінов, Ф.Попереля і ін. (Украї� на), Е.Метаковський, В.Портянко (Москва), П.Пейн (Велика Британія). З допомогою таких каталогів були з’ясовані закономірності формування в процесі цілеспрямованого штучного і природного добору так званих коа� даптивних асоціацій генів, які забез� печують пристосування генотипів до певних грунтово�кліматичних умов району, де ведеться селекція. В спеціальних дослідженнях, здійсне� них школою акад. НАНУ О.Созінова в Одесі, Миронівці, Москві, на Північно� му Кавказі було показано, що в штуч� но створених гібридних популяціях внаслідок природного добору форму� ються генотипи з варіантом кластерів генів запасних білків, характерних для даного регіону. Це свідчить про те, що процес адаптації популяцій культур� них злаків відбувається досить швид� ко і маркерами цього процесу можуть бути запасні білки. 162 ÎËÅÊÑ²É ÑÎÇ²ÍÎÂ Генетичні маркери допомогли підтвердити, що на території України внаслідок штучного добору, здійсню� ваного нашими пращурами протягом багатьох поколінь в місцевих попу� ляціях озимої і ярої пшениці, які по� трапили до нас ще в період Київської Русі, були створені унікальні стійкі коадаптивні асоціації генів, носіями яких стали сорти�популяції — Крим� ки, Гірки, Чорноуски, Арнаутки, Полтавки, Білотурки, Банатки та інші. Цей унікальний генофонд став генетичною основою фактично всіх сортів пшениць, створених се� лекціонерами України і Росії в ХХ столітті. В ХІХ столітті переселенці з України завезли їх насіння під різни� ми назвами Терки (Кримки), Одеса, Харків тощо до США і Канади і за� безпечили створення майже всіх сортів пшениці Північної Америки. В 1974 р. в степових районах США широко відзначалось століття з року інтродукції Кримок з України. Крим� ки входять до родоводу основного генетичного джерела «зеленої рево� люції» японського сорту Норін 10. Крім того, яра пшениця, яка була виділена у 1842 р. канадським фер� мером Девідом Файфом серед пше� ниць, завезених з Західної України, і отримала назву Ред Файф, довгий час була дуже популярна в Канаді, а ком� плекс генів від неї присутній в сучас� них сортах. Цей шлях коадаптивних асоціацій генів українського поход� ження був нами підтверджений з до� помогою генетичних маркерів. Маркери на рівні білків, гліадинів і глютелінів нині широко застосову� ють селекціонери в усьому світі. Вони є одним з ефективних інстру� ментів генетичного контролю якості зерна і насіння, дослідження світово� го генофонду рослин. Так, наприк� лад, в Інституті загальної генетики РАН колишній аспірант з Одеси О.Поморцев налагодив сертифікацію насіння ячменю за допомогою гене� тичних маркерів, кластерів запасних білків гордеїнів. Це стало ефективним засобом контролю насіння ячменю, яке використовується фірмами в Росії для пивоваріння, а також для посіву в господарствах. З цією метою в Інституті загальної генетики ім.М.І.Ва� вилова РАН створено спеціальний госпрозрахунковий центр. В Україні за допомогою маркерів�гліадинів були ідентифіковані сорти пшениці з транслокацією (переміщенням) плеча житньої хромосоми IR на хромосому пшеничної хромосоми. Ця трансло� кація обумовлює стійкість генотипу до хвороб. Сорти з нею набули ши� рокого розповсюдження в Західній Європі, а нині — і в Україні, особливо сорти Миронівського інституту пше� ниці ім. В.М. Ремесла. Було доведено, що блоки генів, присутні в цій транс� локації, забезпечують адаптацію в регіонах з достатньою вологістю і ма� ють негативний вплив в степових ра� йонах. В світі надзвичайно активно в селекції пшениці на якість зерна ви� користовують маркери запасних білків — HMW і LMW глютелінів. В останні роки в якості маркерів в селекції, генетиці, в дослідженні еволюції живих організмів широко застосовують новий клас генетичних маркерів — на рівні поліморфізму (різноманітності) окремих ділянок ДНК. Фрагменти ДНК визначають за допомогою рестриктаз, тобто фер� ÍÎÂÀ ÑÒÎÐ²ÍÊÀ Â ÐÎÇÂÈÒÊÓ Á²ÎËÎÃ²¯ 163 ментів, які розрізають ланцюг ДНК в строго визначених місцях. Вияви� лось, що ці фрагменти нерідко різняться між собою у різних гено� типів. На цій основі був розроблений метод ПДРФ, або використання поліморфізму довжин фрагментів ДНК. Ці маркери розсіяні по всіх хро� мосомах геному і стали інструментом для локалізації генів різних ознак і од� ночасно визначення різниці між пев� ними ділянками хромосом одного виду. З цією різницею нерідко зв’я� зані і відмінності за цінними або нега� тивними ознаками. Нині застосову� ються різні модифікації цього методу: RAPD, AFLP, ISSR, SCQR, CAPS, TRAP та інші. Для їх визначення за� стосовується полімеразно�ланцюго� ва реакція, про відкриття якої уже згадувалось. Але найбільшого поши� рення як генетичні маркери набули так звані мікросателіти, або SSR. Ця форма сателітної ДНК, що представ� лена тандемними (тобто голова до хвоста) повторами, які включають всього 1–9 нуклеотидів. Мікроса� теліти розсіяні по всьому геному у всіх евкаріотичних організмів і дуже важливо, що у різних особин одного виду вони нерідко представлені різними варіантами. Методика визна� чення поліморфізму мікросателітів відпрацьована так, що можливе навіть виконання цього аналізу р�бо� тами. Цей підхід дав можливість до� волі швидко просунутись у карту� ванні генів на хромосомах, у встанов� ленні різниці між особинами як за мікросателітами, так і за генами. Складені карти хромосом людини, тварин і рослин, марковані мікроса� телітами. Ці маркери допомагають визначати розміщення генів на хро� мосомах, виявляти різницю між окре� мими особинами, зокрема встанови� ти, кому з батьків належить певна ділянка хромосоми тощо. Нині моле� кулярно�генетичне маркірування ста� ло одним з найефективніших методів генетичного аналізу і вирішення ши� рокого спектру проблем, пов’язаних з еволюцією, охороною здоров’я, діагностикою різних хвороб, розв’я� занням кримінальних справ і бага� тьох інших. Молекулярні маркери на рівні ДНК нині стали магістральним напря� мом у створенні плацдарму для пере� ходу до селекції на основі маркіру� вання QTL і інших ознак. Експери� мент в цій сфері відбувається надзвичайно активно. Важко підра� хувати кількість таких робіт, опублікованих в провідних журналах TAG, Crop Sciense, Генетика, Цито� логія і генетика та ін.. В останньому регулярно публікуються статті очо� люваного академіком УААН Ю.М. Си� волапом колективу Інституту біотех� нології рослин УААН. В 2005 р. міжнародним колективом вчених Ве� ликої Британії, ФРН, Італії, Казахста� ну, Сербії була створена карта, яка включає на 21 хромосому пшениці 567 молекулярних і біохімічних мар� керів урожайності і її елементів, по� сухо� і морозостійкості, солевитри� валості, короткостебельності, яро� визації тощо. Вже вдалося ідентифіку� вати маркери генів і їх кластерів стійкості до різних хвороб пшениці, кукурудзи, ячменю, сої, картоплі та інших культур, маркери якості зерна, вмісту і якості олії, білка, продуктив� ності, супернодуляції (тобто високої 164 ÎËÅÊÑ²É ÑÎÇ²ÍÎÂ здатності до біосинтезу азоту) у сої та ін. Доведено можливість викорис� тання однакових маркерів (прай� мерів) для пшениці, егілопсу, жита, ячменю, рису. Розроблені методи ідентифікації сортів і гібридів куку� рудзи і пшениці за молекулярними маркерами (акад. Ю.М.Сиволап). Нині на сайті Grain Genes на кожну хромосому пшениці нанесено в сере� дину більше 200 маркерів. Взагалі необхідно відзначити, що сучасна геноміка має в розпорядженні широкий спектр методів, не тільки мо� лекулярно�генетичних, але і цито� логічних, і клітинної біології, біотехно� логії, зокрема використання стовбуро� вих клітин, які дають можливість вирощувати окремі органи людини і тварин для заміни зіпсованих (хворих) в організмі. Роль геноміки в клітинній біології і біотехнології рослин досить детально висвітлена в монографії чле� на�кореспондента НАНУ В.Кунаха «Біотехнологія лікарських рослин» (Київ, 2006). Не менш важливим і перспектив� ним розділом геноміки є генетична інженерія, або трансгеноз. Мова йде про цілеспрямований перенос окремих ланок ДНК і цілих генів від одного організму до іншого. Причому було з’ясовано, що можливо, використову� ючи спеціальні генні конструкції, пере� носити працюючий ген від одного організму до іншого, долаючи всі бар’єри, які існують між видами, сімей� ствами, типами живої речовини. Так гени людини переносять в мікроор� ганізми, так, наприклад, напрацьо� вується людський інсулін, гени мікро� організмів, що кодують захисні білки, працюють в рослинах, забезпечуючи їм стійкість до шкідників, гербіцидів, хвороб. Фактично йдеться про мож� ливість глобального переміщення гене� тичної інформації в межах живої речо� вини. Перші трансгенні рослини були отримані в 1983 р. Д.Шеллом (ФРН) та М.Ван Монтегю. Майже в той же час в Україні колектив учених під керівництвом академіка НАН України Ю.Глєби (В.Сидоров, М.Півень, І.Ко� марницький, Т.Пастернак, М.Кучук, Я.Блюм) також створив трансгенні рослини, але їх роботи, на жаль, не от� римали такого міжнародного визнання у зв’язку з особливостями інфор� маційного режиму в СРСР. Нині робо� ти з генетичної інженерії рослин ус� пішно розвиваються в Інституті клітин� ної біології і генетичної інженерії НАНУ (М.Кучук, Я.Блюм). Вже ство� рено велику кількість трансгенних рослин, серед яких великі надії покла� даються на Золотий рис, який відрізняється від звичайного високим вмістом вітаміну А. Вважається, що че� рез нестачу цього вітаміну в світі, в країнах, де рис є головним продуктом харчування, щороку вмирає близько мільйона людей. Минуло вже сім років з моменту створення цієї корисної трансгенної рослини, проте вона, на жаль, так і не дійшла до фермерів Азії та Африки. Генетична інженерія і біотехно� логія нині починають займати чільне місце в створенні нових лікарських препаратів. Останнім часом активно розвивається новий напрям — отри� мання лікарських препаратів для лю� дини в рослинах. З цією метою ДНК� конструкції, які включають ген — продуцент необхідного лікарського білка в спеціальну генетичну кон� ÍÎÂÀ ÑÒÎÐ²ÍÊÀ Â ÐÎÇÂÈÒÊÓ Á²ÎËÎÃ²¯ 165 струкцію, що містить усі молекулярні механізми для роботи цього гена в тканинах рослин, причому і в окре� мих органах. Потім напрацьовані рослиною за рахунок енергії фото� синтезу лікарські білки виділяють і очікують до препаративної форми. Такий спосіб має суттєві переваги над використанням як біореакторів дріжджів, бактерії або тварини. Се� ред інших переваг у цьому разі відсутня небезпека переносу разом з лікарськими білками патогенних для людини вірусів і пріонів. Нині цей на� прям застосування геноміки набирає обертів. Наприклад, у США для цих цілей вирощують трансгенну куку� рудзу в підземних сховищах, які звільнені військовими, і за допомогою штучного освітлення отримують ви� сокі врожаї біомаси. Почалися робо� ти по створенню «їстівних вакцин», наприклад, трансгенних бананів, плоди яких вміщують білки�вакцини або мають підвищений вміст цінних амінокислот. Необхідно відзначити, що роботи по створенню трансген� них рослин�продуцентів лікарських препаратів успішно здійснюються в Інституті клітинної біологі ї і генетичної інженерії НАНУ ( Я.Блюм, М.Кучук). Незважаючи на серйозні усклад� нення, пов’язані з вимогами біобезпе� ки, у світі постійно зростають посівні площі під трансгенними рослинами. У 2005 р. в США генетично модифіко� вані сорти (ГМО) кукурудзи займали понад 40% посівів цієї культури, сої — 81%, ріпаку — 65%, бавовни — 73%, в Канаді поширені трансгенні соя і ріпак, в Аргентині — соя– 90%, кукурудза — 50%, Бразилія, де вико� ристання трансгенних рослин дозво� лено тільки з 2002 р., ГМО сої висівається на 80% площ. В Азії трансгенні рослини вирощують у Ки� таї, причому уряд активно підтримує створення власних ГМО рослин, в Австралії — 80% ГМО бавовни, Південна Африка — ГМО бавовни 80%, кукурудзи — 20%, сої — 10%. Розпочалося вирощування трансген� них сортів у Болгарії, Росії, Румунії, Франції, Іспанії. Загальна площа ГМО рослин у світі сягає 90 млн. га і продовжує розширюватися. У США над створенням різних трансгенних організмів (тварин, мікроорганізмів, вірусів, мікоплази, рослин тощо) працює понад 2000 фірм і університетів. Тільки провідні біотехнологічні компанії Сингента, Монсанто, Дюпон, Байер витрачають на дослідження щорічно понад два мільярди доларів США. ГМО рослин першого покоління стійкі до тоталь� них гербіцидів, з модифікованим складом жирних кислот в олії, стій� ких до комах і вірусів, з модифікова� ною системою отримання гібридного насіння, в тому числі цикорію, папайї, гарбуза, помідорів. В цілому в Євро� пейському Союзі, де особливо нега� тивно ставляться до ГМО рослин, дозволено для виходу в довкілля 30 видів трансгенних рослин. І хоч площі їх посіву порівняно незначні, в той же час вражають дані про ство� рення в останні роки компаніями, фірмами, університетами нового по� коління ГМО рослин. Вони ще не вийшли на поля, але, як кажуть, сто� ять напоготові, і нема сумніву, що їх поява в Україні може якісно змінити сільське господарство і виробництво 166 ÎËÅÊÑ²É ÑÎÇ²ÍÎÂ альтернативних джерел енергії за рахунок фотосинтезу, дозволить отримувати на полях і в теплицях високоякісні лікарські препарати. В Україні у зв’язку з обмеженим фінансуванням, а також неадекватно негативним ставленням ЗМІ, а, відповідно, і населення, до ГМО, до� слідження з біотехнології і особливо генетичної інженерії дуже відстають від світового рівня. Але у нас є ще до� сить високий науковий потенціал для розвитку геноміки і біотехнології, і маємо шанс при відповідній увазі вла� ди і приватного капіталу не випасти з світового прогресу. Наведені дані про поширення ГМО у світі не дають обминути одне з найбо� лючіших питань — біобезпеку. Справді, це велика проблема. Як відомо, нові ви� сокі технології разом з розв’язанням проблем розвитку добробуту суспіль� ства несуть значну небезпеку при по� милках у їх застосуванні. Для нас на� очний приклад — Чорнобиль. Генетич� но модифіковані організми при безконтрольному застосуванні можуть справді завдати значної і навіть катас� трофічної шкоди. І щоб запобігти цьому, необхідно дотримуватись суворих за� ходів біобезпеки. На жаль, наша Вер� ховна Рада вже п’ять років не може за� твердити відповідний закон, хоч він уже пройшов перше читання. В той же час такі закони діють в ЄС, США, Росії, Бол� гарії, Румунії та інших державах. Але, за всієї важливості дотри� мання вимог біобезпеки, мусимо виз� нати, що науково�технічний розвиток зупинити неможливо. Люди навіть за безумовної значної шкідливості для здоров’я і довкілля, все більше їздять в містах на авто, застосовують гербіциди і інсектициди, розбудову� ють атомну енергетику, забрудню� ють атмосферу СО2 і пилом тощо. Порівняно з подоланням цих проблем звести майже до нуля ризик при ви� користанні досягнень геноміки наба� гато простіше і дешевше, треба тільки суворо дотримуватись науко� во обгрунтованих правил біобезпеки, посилити розвиток цієї науки. Нарешті доцільно наголосити на тому, що геноміка і її складові — про� теоміка, біоінформатика і біотехно� логія стають важливими елементами «економіки знань», вони стають важ� ливими факторами підвищення доб� робуту людства, його подальшого існування на нашій, Богом даній пла� неті — не тільки при вирішенні про� довольчої проблеми, збереженні довкілля, але й відкривають якісно нові можливості для збереження здо� ров’я, продовження терміну активно� го життя, можуть навіть пом’якшити негативний вплив глобальних змін клімату. Важливо тільки розумно корис� туватись цим здобутком людського ро� зуму і зрозуміти, що життя на Землі — це унікальне явище, і для його збере� ження необхідно піднятися над конфліктами, які постійно виникають у світі і в нашому українському суспільстві, і об’єднатися в досягненні мети. На жаль, нині ідеї суспільних зу� силь для забезпечення кращого май� бутнього розкритиковані економіста� ми як утопія. Та не хочеться вірити висновку «інопланетянина» Б.Рассе� ла, що «людина — це розумна, хитра, але надзвичайно мерзенна істота». Вірю, що це не так. ÍÎÂÀ ÑÒÎÐ²ÍÊÀ Â ÐÎÇÂÈÒÊÓ Á²ÎËÎÃ²¯ 167
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-40877
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0206-8001
language	Ukrainian
last_indexed	2025-11-24T10:44:13Z
publishDate	2008
publisher	Інститут української археографії та джерелознавства ім. М.С. Грушевського НАН України
record_format	dspace
spelling	Созінов, О. 2013-01-27T19:30:24Z 2013-01-27T19:30:24Z 2008 Нова сторінка в розвитку біології / О. Созінов // Україна. Наука і культура. — 2008. — Вип 34. — С. 156-167. — укp. 0206-8001 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/40877 uk Інститут української археографії та джерелознавства ім. М.С. Грушевського НАН України Україна. Наука і культура Світ науки та освіти Нова сторінка в розвитку біології Article published earlier
spellingShingle	Нова сторінка в розвитку біології Созінов, О. Світ науки та освіти
title	Нова сторінка в розвитку біології
title_full	Нова сторінка в розвитку біології
title_fullStr	Нова сторінка в розвитку біології
title_full_unstemmed	Нова сторінка в розвитку біології
title_short	Нова сторінка в розвитку біології
title_sort	нова сторінка в розвитку біології
topic	Світ науки та освіти
topic_facet	Світ науки та освіти
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/40877
work_keys_str_mv	AT sozínovo novastorínkavrozvitkubíologíí

Нова сторінка в розвитку біології

Institution

Similar Items