Informacije

Koji je genetski najkompleksniji organizam?

Koji je genetski najkompleksniji organizam?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Razumijem da se novi genomi sekvenciraju svaki dan i da se ti odgovori često zamjenjuju; iako se od danas pokazalo da je genetski najsloženiji organizam (osim čovjeka, naravno)? Stalno dobivam mnoštvo različitih odgovora poput Daphnia pulex, Axolotl, Paris japonica ili Adder's Tongue, a sve iz različitih datuma i izvora, pa postaje teško reći koji je ovdje pravi odgovor, ako ga ima. Ako ovo pitanje nije dovoljno konkretno, rado ću ga revidirati.

Edit: Genetsku složenost bih definirao kao veličinu genoma ili broj gena. Bilo koji odgovor bi funkcionisao. Ako želite dati neke druge podatke, poput kromosoma ili izoformi iz bilo koje druge definicije, to bi bilo od pomoći. Šta god je najbolje od najboljih.


Urediti: Ja bih definirao genetsku složenost kao veličinu genoma ili broj gena. Odgovor ili informacija bi uspjeli.

Najveći genom: Paris japonica, retka biljka. Njegov genom je velik 149.000.000.000 parova baza. Otprilike 50 puta veći od ljudskog genoma, prema broju parova baza.

Veći broj gena u organizmu: Dafnija pulex, vrlo česta vrsta vodenih buha. 31.000 gena koji kodiraju proteine.

Kao što je već istaknuto, genetski najsloženiji organizam je nejasno pitanje. Složenost se može tumačiti na različite načine, i mislim da se ne možemo složiti oko zadovoljavajuće mjere (ili definicije, u tom slučaju) genetske složenosti.


Prošlost, sadašnjost i budućnost genetski modificiranih organizama

Kad sam počeo s istraživanjem ovog djela, prvenstveno me zanimala kontroverza oko prilično novog zakona u Sjedinjenim Državama koji zahtijeva oznake na hrani koja sadrži genetski modificirane sastojke. Nisam znao da će se, dok sam prikupljao svoje izvore, pojaviti novi spor o GMO, ovaj koji se vrti oko bioinženjeringa nesmeđe jabuke. Tako sam preusmjerio fokus s računa na dolazak ovih jabuka u trgovine diljem SAD -a - dolazak koji znači da je istraživanje povijesti i znanosti iza genetski modificiranih prehrambenih proizvoda čak i vremenski kraće nego što sam prvotno mislio.

U trgovinama prehrambenim proizvodima diljem zemlje ovog mjeseca arktičke jabuke će se pojaviti na policama. Ove jabuke, koje proizvodi Okanagan Specialty Fruits (OSF), genetski su modificirane tako da ne postanu smeđe pri pucanju ćelija, za razliku od svih ostalih jabuka koje su trenutno na tržištu. Post ispod bloga na OSF -ovoj web stranici Arctic Apples pruža pregled tehnika koje je kompanija koristila za stvaranje takvih jabuka, ispod komentara. Reakcije na arktičke jabuke u ovim komentarima kreću se od „Vau, nevjerovatno je što možete učiniti s biotehnologijom ovih dana“ do „Ne želimo da naša djeca jedu vaš otrov!“ [1]

Genetski modificirani organizmi (GMO) nisu strani za polemike. 1975. - decenijama prije nego što su se prvi GMO trebali pojaviti u trgovinama - sastavila se grupa naučnika, pravnika, novinara i državnih službenika koji su razgovarali o rekombinantnoj DNK (rDNA) [2, 3]. Ova konferencija je potaknuta nedavnim naučnim dostignućima koja se odnose na rDNA, koja sastavlja DNK nizove iz dva različita organizma. Iako je prije toga održano nekoliko drugih sastanaka, historija će pamtiti upravo konferenciju iz 1975. godine, jer je postavila temelje za naredne smjernice o istraživanju rDNK bez potpunog ograničavanja takvih istraživanja [3, 4].

U godinama nakon konferencije, područje genetskog inženjeringa podijelilo se u nekoliko pravaca. Neki naučnici su uvideli potencijal rDNK da revolucioniše lekove, dok su drugi bili više zainteresovani za njegovu primenu u životnoj sredini. Prvi patent za GMO, izdat 1981. godine, bio je zapravo za bakteriju koja može razgraditi složene ugljovodonike kao što je sirova nafta [5]. Otprilike u isto vrijeme, istraživanje o korelaciji između enzima poligalakturonaze ​​(PG) i omekšavanja ploda bilo je u početnoj fazi u Calgene, Inc. Istraživači su otkrili da bi umetanje antisens kopije gena koji proizvodi PG u paradajz moglo odgoditi njihovo sazrijevanje. Godine 1994. kompanija je predstavila takav paradajz na tržištu pod imenom FLAVR SAVR paradajz. Iako je potražnja za paradajzom bila velika, profit je bio mali zbog cijene proizvodnje, a zabrinutost javnosti zbog njihove sigurnosti na kraju ih je izbacila iz trgovina mješovitom robom [6].

Unatoč ovom neuspjehu, istraživanje GMO usjeva hrane buktilo je naprijed. Do 1996. godine, genetski modificirani usjevi pokrivali su više od 4,2 miliona jutara planete [7]. Taj je broj porastao na 444 miliona do 2015. godine – prve godine, u stvari, kada se globalna površina smanjivala iz godine u godinu [8].

Novija dešavanja

GMO su ponovo ubačeni u javnu arenu u julu prošle godine, kada je tadašnji predsjednik Barack Obama potpisao zakon koji zahtijeva oznake na genetski modificiranoj hrani. Američko ministarstvo poljoprivrede ima rok do 2018. godine da izgladi detalje zakona, a prehrambenim kompanijama će nakon toga biti odobreno više vremena za usklađivanje s novim propisima. Kompanije će također imati niz opcija za otkrivanje GMO-a: tekst, simbol, broj telefona ili čak QR kod koji potrošače upućuje na više informacija. Vrijedi napomenuti, međutim, da zakon definira bioinženjerirane prehrambene proizvode koji sadrže "genetski materijal". To znači da će GMO koji se najčešće nalaze u trgovinama - kukuruzni sirup i ulje repice, na primjer - vjerojatno biti izuzeti jer su visoko rafinirani. Osim toga, jezik zakona ukazuje da se vjerovatno neće primjenjivati ​​na meso, perad ili jaja [9, 10, 11].

Savezni zakon je nastao kao odgovor na usvajanje restriktivnijih zakona o označavanju u Vermontu, Connecticutu i Maineu [12]. Ovi zakoni su, zauzvrat, djelomično proizašli iz neizvjesnosti javnosti u pogledu sigurnosti GMO-a, uprkos općem konsenzusu u naučnoj zajednici da GMO nije pokazano da predstavlja ozbiljan rizik po zdravlje ili okoliš [13]. Američko istraživanje iz 2016. godine, provedeno u sklopu Annenberg Science Knowledge projekta, pokazalo je da 88 posto učesnika podržava zakone o obaveznom označavanju, a 91 posto je reklo da ljudi imaju pravo da znaju da li ima GMO u njihovoj hrani. Ova mišljenja su, međutim, u oštroj suprotnosti s činjenicom da je 58 posto reklo da ima samo pošteno ili loše razumijevanje GMO-a, a samo 1 od 5 učesnika je čak znao da naučnici nisu pronašli nikakve dokaze koji ukazuju na to da GMO imaju štetne efekte na ljudsko zdravlje [14] .

Debi Arctic Apples

Usred ove konfuzije, na scenu su stupile Arctic Apples. Naučnici su decenijama znali da u prisustvu kiseonika – koji ima u izobilju kada, recimo, neko ugrize ili reže jabuku – enzim polifenol oksidaza (PPO) reaguje sa fenolima u ćelijama jabuke, što na kraju dovodi do smeđe pigmentacije [1, 15] . Organizacija za naučna i industrijska istraživanja Commonwealtha (CSIRO) u Australiji razvila je ideju o upotrebi tehnika utišavanja gena za inhibiranje PPO -a, iako su se njihova istraživanja fokusirala na krumpir, a ne na jabuke [16]. OSF je 1997. godine licencirao ove tehnike, proveo godine na istraživanju i razvoju i konačno predstavio Arktičke jabuke 2015. [16, 17].

Za arktičke jabuke, sekvenca gena nazvana GEN-03 leži u srcu procesa utišavanja gena. GEN-03 je napisan tako da je kod jabuka sa sekvencom ekspresija PPO drastično smanjena [16]. OSF-ov naučni tim koristi Agrobacterium tumefaciens , organizam koji se često koristi za transformacije u svijetu biotehnologije, za uvođenje GEN-03 u tkivo lista [18]. Za sekvencu GEN-03 vezan je marker gen koji proizvodi protein NPTII, koji daje rezistenciju na antibiotik kanamicin, kako bi se osiguralo da je transformacija uspješna, znanstvenici testiraju tkivo lista na rezistenciju na kanamicin [19]. Ako prođe ovaj test, tkivo se ostavlja da izraste u biljku, koja se potom cijepi na podlogu jabuke koja će biti zasađena i rasti kao normalno stablo jabuke [18].

Iako neki tvrde da jabuke koje se ne zapeku ne vrijede, drugi ističu da se milijuni kilograma jabuka troše svake godine jer ih njihova smeđa pigmentacija čini manje privlačnim za potrošače [17, 20]. Sa svoje strane, OSF dodaje da jabuke koje smeđe enzimski razgrađuju antioksidanse i druge hranjive tvari, što znači da su arktičke jabuke možda zdravije od njihovih tradicionalnih kolega [21]. Rani rezultati istraživanja pokazali su da je 80 posto potrošača bilo zainteresirano za kupovinu jabuka nakon što su postale komercijalno dostupne, ali samo će vrijeme pokazati njihov pravi uspjeh na tržištu [20].

Čudno je vrijeme da Arctic Apples debituje, jer će se novi zakon o označavanju primjenjivati ​​na njih [9]. Budućnost ne samo ovih jabuka, već i GMO-a općenito, ostaje neizvjesna. Mora se napomenuti, međutim, da su ljudi već tisućama godina petljali u genetiku usjeva hrane, počevši od ukrštanja usjeva poljoprivrednika pa do željenih hibrida [22]. Uzimajući u obzir ovu činjenicu, čini se vjerojatnim da će uprkos javnim prepirkama oko GMO-a, oni ostati dio života — barem u nekom svojstvu — u godinama koje dolaze. Šta kažete na te jabuke?


Koji je genetski najsloženiji organizam? - Biologija

Genetske informacije organizma pohranjene su u molekulima DNK. Kako jedna vrsta molekula može sadržavati sve upute za stvaranje složenih živih bića poput nas? Koja komponenta ili obilježje DNK može sadržavati ove informacije? Mora doći iz azotnih baza, jer, kao što već znate, okosnica svih molekula DNK je ista. Ali u DNK postoje samo četiri baze: G, A, C i T. Slijed ove četiri baze može pružiti sva uputstva potrebna za izgradnju bilo kojeg živog organizma. Možda je teško zamisliti da 4 različita “slova” mogu prenijeti toliko informacija. Ali razmislite o engleskom jeziku, koji može predstavljati ogromnu količinu informacija koristeći samo 26 slova. Još je dublji binarni kod koji se koristi za pisanje kompjuterskih programa. Ovaj kôd sadrži samo jedinice i nule i razmislite o svim stvarima koje vaš računar može učiniti. DNK abeceda može kodirati vrlo složene upute koristeći samo četiri slova, iako poruke na kraju postanu zaista dugačke. Na primjer, the E. coli bakterija nosi svoje genetske upute u molekuli DNK koja sadrži više od pet miliona nukleotida. Ljudski genom (cijela DNK organizma) sastoji se od oko tri milijarde nukleotidi podijeljeno između 23 uparena molekula DNK, ili hromozomi.

Podaci pohranjeni po redoslijedu baza organizirani su u geni: svaki gen sadrži informacije za stvaranje funkcionalnog proizvoda. Genetske informacije se prvo kopiraju u drugu polimer nukleinske kiseline, RNA (ribonukleinska kiselina), čuvajući redoslijed nukleotidnih baza. Geni koji sadrže upute za stvaranje proteina pretvaraju se u messenger RNA (mRNA). Neki specijalizirani geni sadrže upute za stvaranje funkcionalnih molekula RNA koje ne stvaraju proteini. Ove molekule RNA funkcioniraju izravno utječući na stanične procese, na primjer neke od ovih molekula RNA reguliraju ekspresiju mRNA. Drugi geni proizvode molekule RNA koje su potrebne za sinteza proteina, transfer RNK (tRNA), i ribosomska RNK (rRNA).

Da bi DNK efikasno funkcionisao pri skladištenju informacija, potrebna su dva ključna procesa. Prvo, informacije pohranjene u molekulu DNK moraju se kopirati, uz minimalne greške, svaki put kada se ćelija podijeli. Ovo osigurava da obje kćerke ćelije naslijede kompletan skup genetskih informacija od roditeljske ćelije. Drugo, informacije pohranjene u molekulu DNK moraju biti prevedeno, ili izraženo. Da bi pohranjene informacije bile korisne, stanice moraju imati pristup uputama za stvaranje specifičnih proteina, tako da se pravi proteini prave na pravom mjestu u pravo vrijeme.

Slika 1. DNK#dvostruka spirala. Grafika modificirana iz “DNK hemijske strukture,” od strane Madeleine Price Ball, CC-BY-SA-2.0

I kopiranje i čitanje informacija pohranjenih u DNK oslanja se na uparivanje baze između njih dvije nukleinska kiselina polimerne niti. Podsjetimo da je struktura DNK dvostruka spirala (vidi sliku 1).

Šećerna deoksiriboza sa fosfatnu grupu tvori skelu ili okosnicu molekule (označeno žutom bojom na slici 1). Baze su usmjerene prema unutra. Komplementarne baze formiraju vodonične veze jedna s drugom unutar dvostruke spirale. Pogledajte kako veće baze (purini) uparite sa manjim (pirimidini). Ovo održava širinu dvostruke spirale konstantnom. Preciznije, A se uparuje sa T i C parovi sa G. Dok raspravljamo o funkciji DNK u narednim odeljcima, imajte na umu da postoji hemijski razlog za specifično uparivanje baza.

Da bismo ilustrirali vezu između informacija u DNK i vidljivih karakteristika organizma, razmotrimo gen koji daje upute za izgradnju hormona inzulina. Insulin je odgovoran za regulaciju nivoa šećera u krvi. Gen inzulina sadrži upute za sastavljanje proteina inzulina iz pojedinačnih aminokiselina. Promjena redoslijeda nukleotida u molekuli DNK može promijeniti aminokiseline u konačnom proteinu, što dovodi do kvara proteina. Ako insulin ne funkcioniše ispravno, možda se neće moći vezati za drugi protein (inzulinski receptor). Na organizacijskom nivou organizacije, ovaj molekularni događaj (promjena DNK sekvence) može dovesti do bolesnog stanja - u ovom slučaju, dijabetesa.

Praktična pitanja

Redoslijed nukleotida u genu (u DNK) ključ je načina na koji se informacije pohranjuju. Na primjer, razmotrite ove dvije riječi: staja i tablice. Obje riječi izgrađene su od istih slova (podjedinica), ali različit redoslijed ovih podjedinica rezultira vrlo različitim značenjima. U DNK se podaci pohranjuju u jedinicama od 3 slova. Koristite sljedeći ključ za dekodiranje šifrirane poruke. Ovo bi vam trebalo pomoći da vidite kako se informacije mogu pohraniti u linearnom redoslijedu nukleotida u DNK.

ABC = a DEF = d GHI = e JKL = f
MNO = h PQR = i STU = m VWX = n
YZA = o BCD = r EFG = s HIJ = t
KLM = w NOP = j QRS = str TUV = y

Šifrovana poruka: HIJMNOPQREFG – PQREFG – MNOYZAKLM – DEFVWXABC – EFGHIJYZABCDGHIEFG – PQRVWXJKLYZABCDSTUABCHIJPQRYZAVWX


Vrste ćelija

Stanice su identificirane kao jedna od dvije široke kategorije prokariota ili eukariota, koje imaju nekoliko zajedničkih karakteristika. [6] Svi višećelijski organizmi imaju eukariotske ćelije koje preuzimaju veoma različite uloge i formiraju specijalizovana tkiva. Svi prokarioti su jednostanični organizmi (bakterije).

Osim toga, svaki spolno razmnožavajući organizam započinje život kao jedna ćelija, sašivena spajanjem muške sperme sa ženskim jajetom. Ova ćelija sadrži digitalni kod neophodan za formiranje drugih ćelija za obavljanje mnogih funkcija tela. Tu spadaju naši okusni pupoljci, masne ćelije, ćelije kože, krvne ćelije i još mnogo toga.

Tri osnovne kategorije ćelija čine tijelo sisavaca: zametne ćelije, somatske ćelije i matične ćelije. Svaka od približno 100.000.000.000.000 ćelija u odraslog čovjeka ima svoju kopiju ili kopije genoma, s tim da je jedini izuzetak određeni tip ćelija kojima nedostaju jezgre u svom potpuno diferenciranom stanju, poput crvenih krvnih zrnaca. Većina ovih ćelija je diploidna ili ima dvije kopije svakog hromozoma. Ove ćelije se nazivaju somatske ćelije. Ova kategorija stanica uključuje većinu stanica koje čine naše tijelo, poput stanica kože i mišića. Stanice zametnih linija su bilo koje linije stanica koje stvaraju gamete - jaja i spermu - i kontinuirane su kroz generacije. Matične ćelije, s druge strane, imaju sposobnost dijeljenja na neodređeno vrijeme i stvaranja specijaliziranih stanica. [3]

Eukarioti

Eukarioti uključuju gljive, životinje i biljke, kao i neke jednoćelijske organizme (protiste). Eukariotske ćelije su oko 10 puta veće od prokariota i mogu imati čak 1000 puta veće zapremine. Glavna i izuzetno značajna razlika između prokariota i eukariota je u tome što eukariotske stanice sadrže odjeljke vezane za membranu u kojima se odvijaju specifične metaboličke aktivnosti. Najvažnije među njima je prisutnost jezgre, odjeljka omeđenog membranom u kojem se nalazi DNK eukariotske stanice. Upravo to jezgro daje eukariotu (doslovno "dobar orah" ili "dobro jezgro") ime.

Eukariotski organizmi također imaju druge specijalizirane strukture, nazvane organele, koje su male strukture unutar stanica koje obavljaju namjenske funkcije. Kao što naziv implicira, možete zamisliti organele kao male organe. Postoji desetak različitih tipova organela koji se obično nalaze u eukariotskim ćelijama. [3]

Prokarioti

Bakterije su prokarioti, koji se razlikuju od eukariota po tome što njihova DNK nije organizirana unutar jezgre. Prokarioti također imaju samo jedan kromosom, koji je kružni umjesto linearnog. Iako se prokariotske ćelije ponekad nazivaju "jednostavne ćelije", one obavljaju većinu istih metaboličkih procesa kao i eukariotske ćelije. Mnoge od ovih reakcija jednostavno nisu sekvestrirane unutar organela. Na primjer, i prokarioti i eukarioti obavljaju fotosintezu i ćelijsko disanje, ali samo eukarioti imaju hloroplaste i mitohondrije.

Prokarioti su jednostanični organizmi koji se ne razvijaju niti se diferenciraju u višećelijske oblike. Neke bakterije rastu u nitima ili masi stanica, ali svaka ćelija u koloniji je identična i sposobna za neovisno postojanje. Ćelije mogu biti susjedne jedna uz drugu jer se nisu odvojile nakon diobe ćelije ili zato što su ostale zatvorene u zajedničkom omotaču ili sluzi koju luče stanice. Međutim, obično nema kontinuiteta ili komunikacije između ćelija. Prokarioti su sposobni nastaniti gotovo svako mjesto na zemlji, od dubokog oceana, do rubova toplih izvora, do gotovo svake površine našeg tijela. [3]


Razvoj alata za biološku sigurnost za otkrivanje genetski modificiranih organizama u divljini

Ako se genetski ili sintetički modificirani organizam pusti u okoliš, kako ćemo znati? Kako ga možemo razlikovati od miliona mikroorganizama koji prirodno postoje u divljini? Taj izazov preuzima istraživački tim s više institucija, uključujući Eric Young, docent kemijskog inženjerstva na Politehničkom institutu Worcester (WPI), koji razvija alat za biološku sigurnost koji može otkriti inženjerirane mikroorganizme na osnovu njihovih jedinstvenih DNK potpisa.

Genetski inženjering, u kojem se geni dodaju genomima organizama, i sintetička biologija, koja se fokusira na razumijevanje i dizajniranje boljih sekvenci DNK, danas se koriste za proizvodnju širokog spektra proizvoda, kao što su lijekovi, poput inzulina i poljoprivrednih usjeva. . Genetski inženjering koriste i biotehnološke kompanije-od start-upa do multinacionalnih korporacija-za proizvodnju proizvoda poput deterdženata, sastojaka hrane i biogoriva.

Decenijama je američka vlada sponzorirala istraživanje i razvoj konstruiranih organizama i boljih načina za dizajn DNK, dok su vlada i zajednica sintetičke biologije radili zajedno na razvoju sigurnosnih i etičkih praksi kako bi se osiguralo da su organizmi koji su napravljeni sigurni i mogu biti obuzdani. Na primjer, vlada je sponzorirala razvoj "prekidača za ubijanje" koji onemogućuju preživjelim organizmima opstanak izvan laboratorija.

Nedavno su američka vlada i naučnici-istraživači identificirali potrebu za novim alatima koji mogu identificirati konstruirane organizme kada su pomiješani s bezbroj mikroorganizama koji se pojavljuju u prirodi. Ovi alati bi se na kraju mogli primijeniti za otkrivanje inženjerskih organizama u okolišu. Mogu se koristiti za zaštitu intelektualnog vlasništva kompanije ako organizam koji je dizajnirao slučajno pobjegne iz laboratorije ili za otkrivanje namjernog oslobađanja potencijalno štetnih organizama.

Ovo je zadatak koji preuzima multiinstitucionalni tim zadužen za razvoj takvog alata. Projekat je finansiran 18-mjesečnom nagradom iz programa Finding Engineering Linked Indicators (FELIX), koji se vodi kroz Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), organizaciju u okviru Ureda direktora nacionalne obavještajne službe koja finansira istraživanja koja se bave izazovi s kojima se suočava američka obavještajna zajednica. Nagrada ima drugu fazu koja bi se mogla obnoviti za dodatna 24 mjeseca. Raytheon, odbrambeni izvođač sa sjedištem u Massachusettsu, glavni je izvođač. Young, koji je dobio nagradu od 377.746 dolara za svoj dio projekta, jedan je od pet podizvođača. Ostali su Univerzitet Johns Hopkins, Univerzitet Princeton, Kalifornijski univerzitet u San Franciscu i Mission Bio, biotehnološka kompanija sa sjedištem u San Franciscu.

"Shvaćamo moć inženjeringa i bioinženjeringa", rekao je Young, čija je stručnost u sintetičkoj biologiji, uključujući genetski inženjering bakterija, kvasca i gljivica. "Uzbuđeni smo zbog obećanja sintetičke biologije, ali imamo i etičku odgovornost razmišljati o potencijalno negativnoj upotrebi tehnologija koje razvijamo.

"Moja laboratorija razvija projektirane organizme za rješavanje problema, a mi koristimo sigurnosne prakse izvan onoga što smo dužni koristiti", dodao je. "Nadajmo se da će nas ovaj projekt dovesti do jeftinog alata koji možemo upotrijebiti kako bismo bili sigurni da svi rade na sprječavanju ispuštanja organizama u okoliš, od sveučilišta do proizvodnih pogona do bio-entuzijasta" uradi sam "u svojim garažama."

Naučnici stvaraju inženjerske mikroorganizme uvođenjem novih gena u svoje gene, koji im omogućuju proizvodnju vrijednih lijekova, biogoriva ili prehrambenih proizvoda. Primjeri su bakterija koja sadrži ljudski gen za proizvodnju inzulina ili kvasac koji nosi više gena iz više organizama za stvaranje antimalarijskog lijeka artemisinina. Budući da mnogi geni ovih projektiranih organizama postoje u prirodi, njihovo razlikovanje od neinženjeriranih organizama u uzorcima tla ili vode može biti izazov. "To je slično pronalaženju poslovične igle u plastu sijena", rekao je Young.

Dodao je da će ključ za razlikovanje biti identificiranje genetskih potpisa svakog organizma. Zbog načina na koji se proizvode, većina genetski modificiranih organizama ima jedan ili više kratkih odsječaka DNK koji su jedinstveni za njihove gene i po čemu se razlikuju od svojih neinženjeriranih rođaka. Ovi DNK potpisi se mogu koristiti kao markeri za brzo uočavanje dizajniranog organizma u populaciji mikroorganizama koji se pojavljuju u prirodi. Youngova uloga u istraživačkom projektu je stvaranje primjera bioinženjerskih organizama koji sadrže ove specifične markere.

"Dostavljamo 'stručne' informacije koje će detekcijski uređaj tražiti", rekao je. "Uzimamo u obzir genetski inženjering u posljednjih 50 godina i svo to znanje i informacije svodimo na skup bitnih potpisa za bioinženjerske organizme koje bismo najvjerojatnije morali pronaći. Na našem sponzoru i timu je da odlučuju koji su organizmi važni, a mi pomažemo u odlučivanju koje potpise moramo pogledati. To je vrlo uzbudljiv posao. "

U početku će se Young, koji radi s dva diplomirana studenta, usredotočiti na pivski kvasac, za koji kaže da sve više postaje organizam izbora kompanija za bioinženjering jer je jednostavan za inženjering i jednostavan za uzgoj, s obzirom na desetljeća velikih povećati fermentacijsko iskustvo u pivarskoj industriji. Potpisi koje identificira bit će korisni za otkrivanje poznatih projektiranih organizama koji su možda došli iz korporativnih i univerzitetskih laboratorija. Otkrivanje potencijalno štetnih organizama koji su možda namjerno pušteni u okoliš bit će veći izazov.

"Mnogo je složenije kada ne znate koje bi organizme možda trebali potražiti", rekao je. "Moramo razmisliti o tome što će se najvjerojatnije naći vani i što bi neko s ograničenim resursima stvorio. Moramo stvoriti alate koji mogu otkriti širok raspon inženjerskih organizama. I oni moraju biti dovoljno fleksibilni da mogu otkriti određeni skup potpisa, ali zatim otkrivaju novo dodane potpise kako se nađu. Pomažemo u razvoju tehnologije za to. "

Znanje koje Young prikuplja će na kraju biti ugrađeno u uređaj za detekciju koji će razviti drugi članovi istraživačkog tima. Drugi članovi tima stvaraju algoritme strojnog učenja koji će pronaći nove potpise koje stručnjaci možda neće identificirati. Young je rekao kako očekuje da će upotrebljivi uređaj za otkrivanje kvasca biti spreman po završetku programa, ali moglo bi proći pet do 10 godina prije nego što se složeniji izazovi riješe.


Jeftinija i upravljivija proizvodnja

Biotehnologija može poljoprivrednicima pružiti alate koji mogu učiniti proizvodnju jeftinijom i upravljivijom. Na primjer, neki biotehnološki usjevi mogu biti dizajnirani da tolerišu specifične herbicide, koji kontrolu korova čine jednostavnijom i efikasnijom. Ostali usjevi su dizajnirani da budu otporni na specifične biljne bolesti i štetočine insekata, što može učiniti kontrolu štetočina pouzdanijom i učinkovitijom i/ili može smanjiti upotrebu sintetičkih pesticida. Ove mogućnosti proizvodnje usjeva mogu pomoći zemljama da drže korak sa zahtjevima za hranom uz smanjenje troškova proizvodnje.


Institut za istraživanje kreacije

Bog je svojim živim stvorenjima dao sposobnost da se prilagode novom ili promjenjivom okruženju. Genetska raznolikost u adaptaciji odnosi se na varijacije unutar stvorenih vrsta organizama. Na primjer, uzmite u obzir široku paletu pasa i dolaze u svim oblicima, bojama i veličinama. Ljudi takođe pokazuju veliku količinu varijacija. Uočljive varijacije u izgledu različitih vrsta stvorenja se nazivaju fenotip. Fenotipska raznolikost uvelike se temelji na genetskom sastavu organizma (rsquosgenom). Genom pokazuje varijaciju u DNK sekvenci tzv genetska raznolikost.

Genetska raznolikost važna je značajka prilagodbe, o čemu svjedoči činjenica da životinje doživljavaju nakupljanje i izražavanje štetnih mutacija tijekom inbreedinga (parenje bliskih srodnika). Inbriding smanjuje genetsku raznolikost u populaciji i čini bića manje robusnim i prilagodljivim. Čak i među nekim vrstama biljaka koje imaju samooplodno cvijeće, dolazi do značajnog nivoa prelijevanja i polena gdje se polen prenosi putem vjetra, insekata itd. I dalje doprinosi povećanju genetske raznolikosti.

Genetska raznolikost povezana je s različitim dijelovima genoma organizma. Kada se genomi uporede unutar stvorenih vrsta, određeni dijelovi su vrlo stabilni i ostaju vrlo slični među pojedincima, dok su drugi dijelovi genoma izuzetno varijabilni. Jasno je da je genetska varijabilnost dio God&rsquos dizajna za biljke i životinje, ali se koristi kao projektirani sistem s ograničenjima. Ovi sistemi genetske varijabilnosti tek počinju da se shvataju da uključuju ne samo raznolikost u stvarnoj sekvenci DNK, već i raznolikost u naslednim hemijskim modifikacijama DNK (metilacija) i proteina koji pakuju DNK (acetilacija). Ova vrsta nasljedne varijacije naziva se epigenetska modifikacija. On zapravo ne mijenja baznu sekvencu DNK, ali utječe na njenu funkciju i dodaje još jedan važan aspekt genetskoj varijaciji.

Razlika između jednostavnih osobina i multigenskog naslijeđa povezanog sa složenim osobinama izazvala je određenu zbrku među kreacionistima. Jednostavno nasljeđivanje općenito se odnosi na osobine koje u velikoj mjeri kontrolira jedna ili samo nekoliko regija u genomu. Primjeri ove vrste nasljeđivanja uključuju stvari kao što su boja očiju, boja kose, itd. Nedavni kreacionistički članak o boji dlake jelena pokazuje kako ova vrsta varijabilnosti funkcionira u prirodi. 1

Međutim, kako je raspravljano u prethodnom članku u ovoj seriji, 2 najizraženije osobine povezane su s adaptacijama povezanim s biološki složenim odgovorima. Ove adaptacije uključuju mreže mnogih gena, tzv kvantitativne osobine, i proučavaju se složenim eksperimentima mapiranja DNK u više okruženja. Za ovu vrstu podataka koriste se komplikovani statistički modeli koji omogućavaju identifikaciju više genomskih regiona i procenat varijabilnosti koji mapirane tačke duž hromozoma doprinose određenoj osobini.

Drugo pitanje koje se odnosi na genetsku varijabilnost je tip obilježja genomske DNK sekvence u osnovi njene funkcije. Različiti naučnici, uključujući Jean Lightner, Todd Wood, Peter Borger i drugi, predstavili su podatke i modele koji uključuju genetsku diverzifikaciju stvorenih vrsta putem transponiranih elemenata i drugih tipova DNK koja ne kodira proteine. Čini se da ove sekvence nude najviše mogućnosti za modele genetske raznolikosti i diverzifikaciju stvorenih vrsta. Naučnici su okarakterisali ove delove genoma kao da sadrže izuzetno bogato skladište funkcionalnih karakteristika koje regulišu mnoge aspekte ekspresije gena. 3

Istraživači biologije u ICR-u trenutno pregledavaju kreacionističku i sekularnu literaturu o nekodirajućoj DNK kako bi odredili nova mjesta istraživanja u polju genetske raznolikosti i uloge koju ona igra u adaptaciji.

  1. Catchpoole, D. 2012. Dragi jeleni: kada bijeli &lsquomutants&rsquo imaju selektivnu prednost. Kreacija. 34 (1): 28-31.
  2. Tomkins, J. 2012. Mechanisms of Adaptation in Biology: Molecular Cell Biology. Djela i činjenice. 41 (4): 6.
  3. Shapiro, J. A. i R. von Sternberg. 2005. Zašto je DNK koja se ponavlja bitna za funkciju genoma. Biološki pregledi. 80 (2): 227-250.

* Dr. Tomkins je istraživač saradnik na Institutu za istraživanje kreacije i doktorirao je. diplomirao genetiku na Univerzitetu Clemson.

Citiraj ovaj članak: Tomkins, J. 2012. Mehanizmi adaptacije u biologiji: genetska raznolikost. Djela i činjenice. 41 (5): 8.


Posljednji univerzalni zajednički predak složeniji je nego što se mislilo

Naučnici ga zovu LUCA, posljednji univerzalni zajednički predak, ali ne znaju mnogo o ovom pradjedu od svih živih bića. Mnogi vjeruju da je LUCA bila nešto više od grubog skupa molekularnih dijelova, kemijske supe od koje je evolucija postepeno konstruirala složenije oblike. Neki naučnici još uvijek raspravljaju o tome je li to uopće bila ćelija.

Novi dokazi ukazuju na to da je LUCA ipak bio sofisticiran organizam, sa složenom strukturom prepoznatljivom kao ćelija, izvještavaju istraživači. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Biology Direct.

Studija se nadovezuje na nekoliko godina istraživanja nekada zanemarene karakteristike mikrobnih ćelija, regiona sa visokom koncentracijom polifosfata, vrste energetske valute u ćelijama. Istraživači izvještavaju da ovo mjesto skladištenja polifosfata zapravo predstavlja prvu poznatu univerzalnu organelu, strukturu za koju se nekada smatralo da je odsutna od bakterija i njihovih udaljenih mikrobnih rođaka, arheja. Ova organela, pokazuju dokazi, prisutna je u tri domena života: bakterije, arheje i eukarioti (biljke, životinje, gljive, alge i sve ostalo).

Postojanje organela u bakterijama u suprotnosti je s tradicionalnom definicijom ovih organizama, rekao je profesor znanosti o usjevima na Univerzitetu Illinois Manfredo Seufferheld, koji je vodio studiju.

"To je bila mikrobiološka dogma da organeli nisu prisutni u bakterijama", rekao je. Ali 2003. godine u radu u časopisu Journal of Biological Chemistry, Seufferheld i kolege su pokazali da je struktura skladištenja polifosfata u bakterijama (analizirali su agrobakteriju) fizički, hemijski i funkcionalno ista kao organela koja se zove acidokalcizom (uh-SID-oh -KAL-sih-zohm) koji se nalazi kod mnogih jednoćelijskih eukariota.

Their findings, the authors wrote, "suggest that acidocalcisomes arose before the prokaryotic (bacterial) and eukaryotic lineages diverged." The new study suggests that the origins of the organelle are even more ancient.

The study tracks the evolutionary history of a protein enzyme (called a vacuolar proton pyrophosphatase, or V-H+PPase) that is common in the acidocalcisomes of eukaryotic and bacterial cells. (Archaea also contain the enzyme and a structure with the same physical and chemical properties as an acidocalcisome, the researchers report.)

By comparing the sequences of the V-H+PPase genes from hundreds of organisms representing the three domains of life, the team constructed a "family tree" that showed how different versions of the enzyme in different organisms were related. That tree was similar in broad detail to the universal tree of life created from an analysis of hundreds of genes. This indicates, the researchers said, that the V-H+PPase enzyme and the acidocalcisome it serves are very ancient, dating back to the LUCA, before the three main branches of the tree of life appeared.

"There are many possible scenarios that could explain this, but the best, the most parsimonious, the most likely would be that you had already the enzyme even before diversification started on Earth," said study co-author Gustavo Caetano-Anollés, a professor of crop sciences and an affiliate of the Institute for Genomic Biology at Illinois. "The protein was there to begin with and was then inherited into all emerging lineages."

"This is the only organelle to our knowledge now that is common to eukaryotes, that is common to bacteria and that is most likely common to archaea," Seufferheld said. "It is the only one that is universal."

The study lends support to a hypothesis that LUCA may have been more complex even than the simplest organisms alive today, said James Whitfield, a professor of entomology at Illinois and a co-author on the study.

"You can't assume that the whole story of life is just building and assembling things," Whitfield said. "Some have argued that the reason that bacteria are so simple is because they have to live in extreme environments and they have to reproduce extremely quickly. So they may actually be reduced versions of what was there originally. According to this view, they've become streamlined genetically and structurally from what they originally were like. We may have underestimated how complex this common ancestor actually was."

The study team also included Kyung Mo Kim, of the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology and Alejandro Valerio, of the Museum of Biological Diversity in Columbus, Ohio.

The National Institute of Allergy and Infectious Diseases and the National Science Foundation provided funding for this study.


What is the most genetically complex organism? - Biologija

Ćelije are the structural and functional unit of all living organisms. Some organisms, such as bacteria, are jednoćelijski , consisting of a single cell. Other organisms, such as humans, are višećelijsko , or have many cells an estimated 100,000,000,000,000 cells! Each cell can take in nutrients, convert these nutrients into energy, carry out specialized functions, and reproduce as necessary. Even more amazing is that each cell stores its own set of instructions for carrying out each of these activities.

It is important to know what organism the cell comes from. There are two general categories of cells: prokarioti i eukarioti . Prokaryotes are capable of inhabiting almost every place on the earth, from the deep ocean, to the edges of hot springs, to just about every surface of our bodies. Prokarioti also lack any of the intracellular organelles and structures that are characteristic of eukaryotic cells. Most of the functions of organelles, such as mitochondria and the Golgi apparatus, are taken over by the prokaryotic plasma membrane. Eukarioti are about 10 times the size of a prokaryote and can be as much as 1000 times greater in volume. The major and extremely significant difference between prokaryotes and eukaryotes is that eukaryotic cells contain membrane-bounded compartments in which specific metabolic activities take place, and have small specialized structures called organele that are dedicated to performing certain specific functions. Most important among these is the presence of a jezgra , a membrane-delineated compartment that houses the eukaryotic cell s DNA.

Cell Structures: The Basics

The Plasma Membrane A Cell's Protective Coat

The outer lining of a eukaryotic cell is called the plasma membrane . This membrane serves to separate and protect a cell from its surrounding environment and is made mostly from a double layer of proteins and lipids, fat-like molecules. Embedded within this membrane are a variety of other molecules that act as channels and pumps, moving different molecules into and out of the cell. A form of plasma membrane is also found in prokaryotes, but in this organism it is usually referred to as the stanične membrane .

The Cytoskeleton A Cell's Scaffold

The citoskelet is an important, complex, and dynamic cell component. It acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endocitoza (the uptake of external materials by a cell) and moves parts of the cell in processes of growth and motility. There are a great number of proteins associated with the cytoskeleton, each controlling a cell s structure by directing, bundling, and aligning filaments.

The Cytoplasm A Cell's Inner Space

Inside the cell there is a large fluid-filled space called the citoplazma , sometimes called the citosol . In prokaryotes, this space is relatively free of compartments. In eukaryotes, the citosol is the "soup" within which all of the cell's organelles reside. It is also the home of the cytoskeleton. The cytosol contains dissolved nutrients, helps break down waste products, and moves material around the cell. The nucleus often flows with the cytoplasm changing its shape as it moves. The cytoplasm also contains many salts and is an excellent conductor of electricity, creating the perfect environment for the mechanics of the cell. The function of the cytoplasm, and the organelles which reside in it, are critical for a cell's survival.

Two different kinds of genetic material exist: dezoksiribonukleinska kiselina (DNA) and ribonukleinska kiselina (RNK). Most organisms are made of DNA, but a few viruses have RNA as their genetic material. The biological information contained in an organism is encoded in its DNA or RNA sequence.

Prokaryotic genetic material is organized in a simple circular structure that rests in the cytoplasm. Eukaryotic genetic material is more complex and is in units called geni . The nuclear genome is divided into 24 DNA molecules, each contained in a different hromozom .

The human body contains many different organs, such as the heart, lung, and kidney, with each organ performing a different function. Cells also have a set of "little organs", called organele , which are adapted and/or specialized for carrying out one or more vital functions. Organelles are found only in eukaryotes and are always surrounded by a protective membrane. It is important to know some basic facts about the following organelles.

The Nucleus A Cell's Center

The nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis occurs. The nucleus is spheroid in shape and separated from the cytoplasm by a membrane called the nuklearni omotač . The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing.

The Ribosome The Protein Production Machine

Ribosomi se nalaze i kod prokariota i kod eukariota. The ribozom is a large complex composed of many molecules, including RNA and proteins, and is responsible for processing the genetic instructions carried by mRNA. Protein synthesis is extremely important to all cells, and therefore a large number of ribosomes sometimes hundreds or even thousands can be found throughout a cell.

Ribosomes float freely in the cytoplasm or sometimes bind to another organelle called the endoplasmic reticulum.

Mitochondria--The Power Generator

Mitohondrije are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. Mitochondria contain their own genome that is separate and distinct from the nuclear genome of a cell. Mitochondria have two functionally distinct membrane systems separated by a space: the outer membrane, which surrounds the whole organelle and the inner membrane, which is thrown into folds or shelves that project inward. These inward folds are called cristae . The number and shape of cristae in mitochondria differ depending on the tissue and organism in which they are found, and serve to increase the surface area of the membrane. Mitochondria play a critical role in generating energy in the eukaryotic cell, and this process involves a number of complex pathways. They are the powerhouses of the cell.

The Endoplasmic Reticulum and the Golgi Apparatus Macromolecule Managers

The endoplasmic reticulum (ER) is the transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that will float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the gruba hitna pomoć i smooth ER . The rough ER is labeled as such because it has ribosomes adhering to its outer surface, whereas the smooth ER does not. The smooth ER serves as the recipient for those proteins synthesized in the rough ER. Proteins to be exported are passed to the Golgijev aparat , sometimes called a Golgi body ili Golgijev kompleks , for further processing, packaging, and transport to a variety of other cellular locations.

Lysosomes and Peroxisomes The Cellular Digestive System

Lizozomi i peroxisomes are often referred to as the garbage disposal system of a cell. Both organelles are somewhat spherical, bound by a single membrane, and rich in digestive enzimi , naturally occurring proteins that speed up biochemical processes. For example, lysosomes can contain more than three dozen enzymes for degrading proteins, nucleic acids, and certain sugars called polysaccharides. Here we can see the importance behind compartmentalization of the eukaryotic cell. The cell could not house such destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system.


Ćelija životinja

Note: The animal eukaryotic cell concept map is based upon this article, and these two are meant either to be given out as homework or to be done in class as a team exercise to fill in the concept map blanks. I think it is best utilized as a normal homework assignment to clarify in the students minds exactly how the parts of the cell are connected.


Interesting Examples of Genetic Engineering That’ll Leave You in Awe

Genetic engineering is the technique that gives the power to desirably manipulate the genome of an organism. This ability has been explored and experimented in several organisms, some of which have been commercialized whereas the practical applications of some are being tested.

Genetic engineering is the technique that gives the power to desirably manipulate the genome of an organism. This ability has been explored and experimented in several organisms, some of which have been commercialized whereas the practical applications of some are being tested.

The first genetically modified organism was created by Herbert Boyer and Stanley Cohen in 1973. It was a bacterium Escherichia coli that contained genes for antibiotic resistance.

Želite li pisati za nas? Pa, tražimo dobre pisce koji žele širiti vijest. Kontaktirajte nas i razgovaraćemo.

Genetic engineering refers to a fast-growing technology that enables modifications in the genetic make up of an organism. This includes addition of new gene(s), deletion of gene(s) or even manipulation of the existing genes to introduce or get rid of specific traits and characteristics.

The resultant organisms, containing a genome altered in such a way, are collectively termed as genetically modified organisms (GMOs). In case of manipulation by addition of genes, the organisms which contain genes added from a different variety of the same species are called cisgenic organisms whereas those containing genes from a foreign species are called transgenic organisms.

Since the first successful attempt in 1973, several organisms were experimented with, giving rise to several interesting genetic engineering examples. Some of the significant ones have been described below.

Insulin-producing Bacteria

Insulin injection is a routine part of diabetes treatment today. But this insulin actually comes from a genetically engineered strain of E. coli. Prior to this, insulin was sourced from pancreas of pigs and other animals.

At the well-known biotech company Genentech Inc. (short for Genetic Engineering Technology), scientists were exploring genetic engineering to develop human hormones in bacteria. One of the examples include the development of E.coli that produced human insulin. For this, they isolated the human gene for insulin, and accordingly designed a gene that would specifically produce human insulin protein, when inserted in the bacterial genome. These man-made genes were introduced in the bacterial genome to get the production of insulin on a large scale.

In 1982, this synthetic insulin was approved by U.S. Food and Drug Administration (FDA). Sold under the brand name Humulin, it is the first-ever therapeutic product that was generated through genetic engineering. This genetic engineering attempt not only changed the scenario for treatment of diabetes, but for several other conditions as well. Now owned by F. Hoffmann-La Roche Ltd., Genentech continues to be known as the founder of the biotechnology industry.

Terminator Seeds

The ability to modify plant genomes and introduce genes for a specific desired trait into a desired plant, gave rise to an array of experiments on several commercially important crops. Several biotech companies developed seeds for plants that are disease-resistant, pest-resistant, herbicide-resistant, or that give high yields. But, in order to protect their intellectual property rights, a new technology known as the Genetic Use Restriction Technology (GURT) or Terminator Technology, was born. The seeds generated through this technology are called terminator seeds or suicide seeds.

The characteristic feature of terminator seeds is their ability to generate plants that give rise to sterile seeds. In simple terms, a farmer buys the seeds, sows them to reap a good harvest of a crop that is genetically modified to possess a desirable trait. But, the new seeds that are formed in these genetically modified (GM) crops are sterile and cannot be used for the next season. He has to buy the seeds again.

Želite li pisati za nas? Pa, tražimo dobre pisce koji žele širiti vijest. Kontaktirajte nas i razgovaraćemo.

An advancement over this technology is the development of a genetically engineered crop that yields sterile seeds, but the desired trait that has been engineered will be functional only when an inducer chemical is administered. This inducer chemical needs to be purchased from the respective company. Thus, the farmer may save the seeds from his harvest but needs to purchase the inducer every year.

A huge controversy surrounds this technology since its proposition by Monsanto in the 1990s, with claims that it is a new way to rob farmers and make profits. But the proponents argue that they need to make up for the costs incurred in developing the technology. Apart from protection of intellectual property, the biggest advantage conferred by such a technology is that it prevents the genetically altered trait from spreading to wild plants, which is one of the risks involved in use of GM crops. Nevertheless, the agribusiness giant agreed not to commercialize terminator seeds.

Glowing Organisms

Certain organisms possess a natural ability to produce light through a chemical reaction, a property known as bio luminescence. It is more commonly seen in marine animals, and the most famous example is a type of jellyfish called Aequorea victoria. It produces a protein called green fluorescence protein (GFP) that confers the ability to glow.

This protein was discovered and engineered by a trio of scientists, who won the Nobel Prize in Chemistry (2008) for their work. Later, the gene for GFP was introduced in an array of organisms leading to the development of genetically engineered glow-in-the-dark bacteria, fungi, plants, fish, mice, cats, dogs, marmosets, rabbits, pigs, etc.

GloFish is a genetically modified, fluorescent variety of zebrafish that has been trademarked by Yorktown Technologies. Varieties of this GloFish are available in different colors, including red, green, purple, etc., in several pet stores in USA. It is the only genetically modified pet that is commercially available.

This gene revolutionized genetic engineering techniques by providing a way to see the expression of genes. When combined with the gene of interest and introduced into an organism, it serves as a visible tag to know if the particular gene of interest has been expressed or not.

Drug-producing Chickens

Imagine a drug factory containing an array of chickens that lay eggs loaded with medicinal proteins. Some scientists are trying hard to ensure that such a day arrives soon.

A group of scientists at the Roslin Institute in Scotland, have developed a GM chicken that lays eggs containing medicinal proteins. Egg-whites are naturally loaded with a protein called ovalbumin. What the group of scientists did was introduced the gene for a foreign protein, instead of the ovalbumin gene, in a set of chickens. Consequently, the eggs of these GM chickens were loaded with the foreign protein.

Although a bit bizarre, this attempt if successful, will provide an easy way to generate large amounts of medicinal proteins useful for treatment of anemia, certain cancers, hematological disorders, etc. The ultimate result one may expect is availability of these drugs at comparatively lower prices.

Cows that Make Human-like Milk

How cool would it be if you could drink a bottle of milk, and get nutrition as well as antimicrobial agents!

There is a significant difference in the composition of cow milk and human breast milk. Apart from nutrients, human breast milk contains a variety of antimicrobial agents as well as antibodies and other proteins required for immunity. These proteins are vital for proper development of the immune system in infants, as well as to maintain a healthy gut microflora.

At the State Key Laboratory for Agrobiotechnology in China, a group of scientists developed transgenic cows that were engineered to produce an antimicrobial enzyme that is present in large amounts in human milk. In another set of experiments, they genetically engineered cows to produce milk containing certain immunity-providing proteins of human milk.

As a step ahead, they have managed to develop cattle that produce milk with a fat content similar to that of human milk. They claim that in cases where lactation is not feasible, such humanized milk can prove to be a better substitute rather than the infant formulas.

Anti-freeze Tomatoes

Ever wondered why fish do not freeze even at extremely low temperatures? What if this property could be transferred to fruits and vegetables, and be able to preserve them for a long time. In an attempt to explore this idea, scientists isolated a gene that makes an antifreeze protein in a fish called winter flounder, which is known to survive in extremely cold conditions.

This gene was integrated into the DNA of tomato plant cells, which were used to develop a new variant of tomato plants. Whether these tomatoes were frost-resistant is still unclear, and were never commercialized. However, they became the center-point of the huge debate over the development and commercialization of GM crops, and are infamously known as fish tomatoes.

Cress that Detects Land Mines

The safe removal of land mines is a major challenge and progressing at the current rate, removal of all the mines that have been laid till now would take more than a thousand years. Therefore, the need to develop a method to tag land mines, and avoid the innumerable accidents that occur during de-mining, is immense.

With this intention in mind, a company called Aresa Biodetection (Copenhagen, Denmark), has developed a GM thale cress (Arabidopsis thaliana), the favorite model of botanists and geneticists. This genetically engineered plant changes its color from green to reddish brown in the presence of land mines. Such a change occurs when the roots of the plant detect nitric oxide that evaporates from the explosives present in land mines. This detection system is active once the plant is 3-5 weeks old, and hence offers not just safe but faster way to spot land mines as compared to the current methods.

However, the practical applicability of this method is still not clearly evaluated. The company stopped its research on thale cress in 2008, and closed down in the following year.

Diesel-producing Bacteria

Although the arena of biofuels is being explored since the time of Henry Ford, only 10-20% of the fuel demand can be met through the currently available biofuels. In addition, the biofuel must be compatible with the current vehicle technology or should not demand significant technical modifications.

As a step towards this goal, a group of scientists at the University of Exeter (UK), genetically modified the pet experimental bacteria E. coli. This bacteria is known to produce certain long chain alkanes in order to build its cell membranes. Through genetic modification, the metabolic pathways of this organism were altered such that it produces and secretes hydrocarbons similar to those present in diesel. These hydrocarbons can be easily purified and used as a replacement for diesel.

Although at a preliminary stage as yet, this genetic engineering example has contributed significantly to the progress in biofuel techniques.

Singing Mice

Singing in mice has been reported by several scientists from all over the world, however, the frequencies at which they sing is not audible to humans. Especially famous is the Alston’s brown mouse or Alston’s singing mouse. It would be surely interesting if we could hear these songs too.

At the University of Osaka in Japan, geneticists were trying to study the effects of mutations in a strain of genetically engineered mice that are prone to mutations. One of the effects of a mutation may have altered vocalization in the mice, and a mouse that could sing at frequencies audible to humans was born.

This accidental genetic modification may provide an easy way to study communication patterns in mice as well as its similarities and differences with respect to other mammals.

Banana Vaccines

Scared of an injection but need to get vaccinated? Jednostavno. Eat a banana and get vaccinated for diseases like cholera and hepatitis. Known for their high potassium content but infamous as high-fat fruits, bananas are one of the contenders in the development of edible vaccines.

A gene for the antigen required for immunity against a specific pathogen is introduced into the banana genome such that the antigen is present in the bananas. When an individual eats the banana, the antigen is picked up by certain specialized gut cells which initiate a cascade of immune processes. An immune memory for the antigen is generated, and the person is vaccinated for the respective disease.

Other plants being developed to produce edible vaccines include tomatoes, potatoes, corn, rice, wheat, soy, etc., with target diseases including malaria, cancers, hepatitis B, gastroenteritis, etc. But, an even more amazing advancement would be if the immunity could be passed to developing fetus. A pregnant woman eats a fruit or vegetable, gets vaccinated, and passes the chemical information required for immunity to the fetus.

Disease-preventing Mosquitoes

Mosquito is considered to be the most dangerous animal, since it has killed more humans than any other animals, as well as killed more humans than even wars and plague. What if this same mosquito is used to prevent the spread of diseases?

Aedes aegypti is the mosquito species responsible for the spread of dengue, yellow fever, and chikungunya. An interesting fact about them is that only females can bite and thus transfer the pathogenic virus. A single female lays about 500 eggs in her lifetime.

On the other hand, the male mosquito cannot bite since it does not have the mouth parts for biting. The more important fact about this male is that it is exceptionally adept at finding the female mosquitoes. Taking advantage of these two properties, scientists at the Oxford University developed the male mosquito that carries a gene which results in the death of the offspring. In a field experiment in Cayman islands, this technique yielded about 85% reduction in the mosquito population in four months.

A production unit at Oxford is being developed to produce such mosquitoes on a larger scale with plans of producing about 20 million mosquitoes in a single week.

Genetic engineering has opened up an array of approaches to tackle several challenges, that are not just limited to the medical community. However, this technology has to cross several hurdles including safety concerns, stability of the resultant GMOs, transfer of genes into the wild, as well as ethical and social issues.

Related Posts

Naučite neku etiku genetskog inženjeringa kada su u pitanju prakse poput kloniranja, koje su u očima mnogih nemoralne i perverzne napade na stvaranje.

Despite all that controversy surrounding it, genetic engineering is here to stay and progress, as biomedical engineering technologies become smarter. Read about the different types of genetic engineering in the&hellip

Genetic engineering has created a wave of interest among scientists and common man. While some consider it to be a curse, others a boon. We have provided you with important&hellip


Pogledajte video: GENETSKI MUTACII SINHRONIZIRANO (Oktobar 2022).