Als secrets dels vius (perspectives de la genètica)

Els èxits de la biologia moderna s’associen principalment a aquesta branca d’aquesta, que s’anomena biologia molecular. S’han aconseguit resultats particularment sorprenents en l’estudi de l’herència: les propietats dels organismes, que durant molt de temps van romandre misterioses. Els científics han aconseguit descobrir la naturalesa del gen. Durant segles semblava una cosa mística, gairebé inexistent. I va resultar ser una estructura química molt real: un determinat tros d’àcid desoxiribonucleic (ADN), que és el portador de la informació genètica.

S'ha desxifrat el codi genètic: una manera de registrar informació genètica hereditària que la natura ha escollit. Sabem que una persona utilitza diferents formes de gravar informació. Mecànic: en llibres, lletres individuals, paraules, frases, s’imprimeixen en màquines, les obtenim en forma d’impressions. El mètode magnètic de registre d’informació s’utilitza en enginyeria elèctrica. N’hi ha un d’òptic: en diversos dispositius de vídeo. Però la natura ha escollit una forma completament diferent: el codi genètic. Ara se sap que la molècula d’àcid desoxiribonucleic (ADN) es compon d’estructures químiques separades i relativament simples. Només hi ha quatre varietats. Imagineu un alfabet de quatre lletres que es pot utilitzar per escriure tota la varietat de paraules i conceptes. Així és aquí: l’alternança de quatre estructures elementals en una molècula d’àcid desoxiribonucleic és un registre d’informació genètica hereditària.

Els científics han investigat el magnetisme dels processos genètics. Ara sabem que totes les reordenacions que es produeixen a l’ADN (i són precisament aquestes reordenacions les que condueixen a un canvi en les propietats hereditàries dels organismes) es duen a terme amb l’ajut de catalitzadors biològics: enzims. Al microscopi, les reordenacions més simples semblen ser purament mecàniques: van prendre, per exemple, un pal, que és una molècula d’ADN semblant a un fil, i el van trencar i, d’alguna manera, el van tornar a arreglar. De fet, tot és més complicat ... Hi ha enzims especials que fan trencar la molècula d’ADN i altres enzims que cosen el fil. És el cas d'altres reordenacions genètiques. S’ha descobert un gran nombre d’enzims que participen en la síntesi d’àcids nucleics, en diversos reordenaments de les seves molècules.

Ara se sap molt sobre els mecanismes de les reaccions químiques que es produeixen a la cèl·lula i a tot l’organisme. S’han estudiat els processos de formació i ús de l’energia. La bioenergia cel·lular és molt complexa. En tecnologia, ens ocupem de la conversió d’energia tèrmica. L’energia calorífica no es pot utilitzar a la gàbia. S’utilitza principalment l’energia química, que es converteix en energia mecànica, per exemple, durant la contracció muscular, destinada al moviment de nutrients i similars.

S’han aconseguit grans avenços en l’estudi de proteïnes, àcids nucleics i diverses estructures intracel·lulars. El coneixement s’acumula a un ritme variable. Tot això són descobriments dels darrers 50 anys i, si parlem dels més importants, de 25 anys. Van crear biologia moderna, ens van ajudar a apropar-nos al coneixement dels secrets més íntims dels vius.

El desig de conèixer el món que ens envolta és una capacitat eterna i meravellosa d’una persona. La ciència obté coneixement: aquest és el seu propòsit. Però la gent té dret a esperar beneficis pràctics de la investigació fonamental, del coneixement de les lleis de la natura. Probablement, podem parlar de dues formes d’ús pràctic del coneixement: visible i invisible.

Què és obvi per a nosaltres? El desenvolupament de la genètica va permetre crear noves races d’animals domèstics, desenvolupar noves varietats de plantes. La revolució verda que ha tingut lloc és un resultat directe de la investigació genètica.El coneixement de l’estructura dels compostos biològicament actius naturals va ajudar a la química a sintetitzar molts medicaments, sense els quals no es pot imaginar la medicina moderna.

Avui, al nostre país i en altres països del món, hi ha una extensa indústria que utilitza mètodes microbiològics per a la síntesi de compostos orgànics. D’aquesta manera, per exemple, s’obté una proteïna microbiana. El llevat es cultiva amb hidrocarburs de petroli i és probable que l’alcohol es produeixi en alguns gasos com el metà o l’hidrogen en un futur proper. I del llevat s’obté una proteïna completa que s’utilitza com a aliment per als animals de granja.

Tot això és visible per a tothom. Però, què s'entén per "invisible"? Aquestes són les idees que donen lloc a la ciència fonamental. Dins del laboratori on sorgeixen aquestes idees, és possible que no es tradueixin directament a la pràctica. Però a través del sistema d’ensenyament superior i d’altres maneres, les idees passen a ser propietat de molts, i especialment d’especialistes que treballen en agricultura, medicina i indústria. I allà el fons daurat del coneixement dóna els seus fruits. Aquest procés de vegades és difícil fins i tot de rastrejar, i encara menys quantificar-lo, s’assembla a un rierol que va sota terra, hi absorbeix altres aigües i, després, en algun lloc de la distància, surt en forma de rierol molt més potent això li va donar vida.

La idea de prevenir malalties infeccioses per vacunació va aparèixer al principi com una simple tècnica de laboratori en l’estudi de la fisiologia dels microorganismes. Molts professionals van necessitar temps i esforços per crear una gran varietat de vacunes, tot un sistema de mesures governamentals per prevenir malalties infeccioses. vacunes, diguem, contra la verola, contra tuberculosi, contra la poliomielitis. I ningú no recorda més que tot va començar amb un laboratori, amb una proveta. Un altre exemple. L’enorme indústria dels antibiòtics i el seu ús per al tractament de moltes malalties es va originar a partir de la humil observació del microbiòleg anglès Fleming, que accidentalment es va adonar que el líquid en què feia florir els motlles impedia el creixement dels microbis.

Permeteu-me cridar l’atenció sobre diverses tasques que la vida moderna ha establert per a la nostra ciència. En primer lloc, parlem de l’ús de mètodes biològics per preservar el medi ambient. Prengui pesticides. Molts d’ells són perjudicials per al món viu. Però, en principi, podeu crear altres pesticides. Destruirien les plagues, però no tindrien efectes nocius sobre els ocells i els insectes beneficiosos, simplement perquè aquests compostos químics tindrien una vida útil molt curta i actuarien sobre un rang limitat d’organismes. O una altra cosa. La producció de petroli s’està expandint significativament no només a terra sinó també a alta mar. En aquest sentit, el perill de contaminació pel petroli i els seus productes de l'Oceà Mundial és gran. Per a la neteja, podeu utilitzar de manera molt efectiva microorganismes que s’alimenten d’oli i el destrueixen alhora.

Els biòlegs han de determinar el grau de perill per al medi ambient i els humans de determinada producció industrial, els residus de la qual entren a l'atmosfera, a l'aigua i al sòl. Prestar atenció als efectes nocius, determinar-ne la mida, significa fer el primer pas per eliminar-los. De fet, molt sovint les conseqüències adverses de la gestió per a la natura s’associen principalment a la nostra ignorància. Per cert, aquest va ser el cas dels pesticides; llavors la gent simplement no s’imaginava fins a quin punt aquells fenòmens negatius podrien conduir el seu ús generalitzat.

La humanitat té dret a esperar de la biologia la solució de problemes tan importants com la lluita contra el càncer i les malalties hereditàries. Fins ara només hi ha certes possibilitats, càlculs, esperances. Però, a jutjar per la rapidesa amb què es desenvolupa la ciència avui en dia, no és lluny el moment en què es poden proposar alguns mètodes efectius per combatre aquestes malalties.

Una pregunta més.Tots els processos químics del cos són enzimàtics. Van amb l’ajut dels anomenats catalitzadors biològics: proteïnes enzimàtiques. A la indústria química, també s’utilitzen catalitzadors: acceleradors de reaccions, però no són orgànics, almenys no són substàncies proteiques. No cal dir específicament que els processos bioquímics tenen lloc en condicions més suaus, sinó que són molt més efectius. Probablement, en un futur proper, una persona començarà a utilitzar més àmpliament les reaccions químiques que es produeixen al cos i amb finalitats industrials. El futur de la tecnologia està indubtablement associat a la biologia.

Ara estem ocupats amb els problemes de l'enginyeria genètica. Aquesta és una nova direcció en biologia molecular, existeix des de fa menys de cinc anys, un període molt curt per a la ciència. Però aquesta direcció és extremadament interessant i prometedora. L’objectiu de l’enginyeria genètica és crear artificialment, al laboratori, noves estructures genètiques. Després d’haver desxifrat el codi genètic, d’haver estudiat els mecanismes de diverses transformacions genètiques, d’haver après aïllar els enzims que realitzen reordenacions genètiques de l’ADN, els científics van poder establir-se aquesta tasca.

Per molt modestos que puguin semblar aquests experiments, el fet continua sent irrefutable: per primera vegada, l’home va ser capaç de combinar en una proveta en una sola estructura genètica sencera que existeix per separat a la natura. La seva fusió no va ser el resultat d'una col·lisió aleatòria de molècules, sinó que va ser el resultat d'una elecció conscient i d'un pla reflexiu. Al cap i a la fi, les coses noves en ciència i tecnologia sovint apareixen de forma molt modesta i no sempre s’avaluen correctament des del principi. Les lleis de la genètica, per exemple, establertes per G. Mendel, no van ser notades pels contemporanis i van haver de ser redescobertes 40 anys després.

Quines perspectives obre l’enginyeria genètica, què ens promet?

Un munt de coses. Primer de tot, en medicina, en la lluita contra les malalties hereditàries. Per regla general, s’associen a defectes d’un dels milers de gens que es troben al cos humà. L’enginyeria genètica permet bàsicament fabricar qualsevol gen al laboratori. I després d’haver rebut un gen, podem obtenir el producte del treball d’aquest gen i utilitzar-lo per compensar un defecte hereditari amb l’ajut de la teràpia gènica, creant, per dir-ho d’alguna manera, una pròtesi genètica.

També es poden utilitzar tècniques d’enginyeria genètica per produir hormones. El més probable és que aviat es produeixi insulina d’aquesta manera. En lloc d’obtenir-lo a l’escorxador de porcs o bestiar, s’obtindrà en cultiu bacterià. Imposant gens estranys als microorganismes, podem obligar-los a produir l’hormona desitjada en quantitats gairebé il·limitades.

Naturalment, aquestes no són les úniques aplicacions de l’enginyeria genètica. La teràpia gènica sembla estar fora del regne de la fantasia. Encara no s'ha obtingut gairebé cap gen per al tractament de malalties. Però l'experiència de les darreres dècades ha demostrat la rapidesa amb què es desenvolupa la investigació si es basa en la teoria correcta i es realitza mitjançant mètodes fiables. Per tant, diré: aquesta fantasia no és infundada. No es tracta ni tan sols d’una fantasia, sinó de mesures reals, tasques que afrontem i que es resoldran en un futur pròxim.

Es poden prevenir les conseqüències negatives del progrés? Es poden prevenir. De fet, amb què estan relacionats? Com a regla general, amb la incompletesa del nostre coneixement, amb el fet que no sempre podem avaluar completament i preveure possibles resultats. Si no es poden preveure totes les conseqüències per endavant, cal avaluar-les al màxim i prendre totes les precaucions per endavant.

S'està treballant per eliminar diversos efectes nocius. A les empreses industrials, la construcció d’instal·lacions de tractament s’ha desenvolupat àmpliament, el control dels efluents i les emissions a l’atmosfera s’ha tornat més estricte i es creen cicles de producció tancats.Els químics estan treballant en pesticides "inofensius", s'estan creant materials sintètics que "respiraran" i molt més.

Hi ha una mena de dialèctica: els èxits de les ciències ajudaran a eliminar les conseqüències perjudicials del progrés científic i tecnològic. Ara els científics treballen en el problema de la fixació biològica del nitrogen. Quin és el punt? L’ús de fertilitzants nitrogenats és un progrés indubtable. Beneficien els camps i augmenten els rendiments. Però el nitrogen mineral també té les seves conseqüències negatives: els compostos nitrogenats s’emporten a les masses d’aigua, provocant el desenvolupament de flora no desitjada, cosa que empitjora la composició de l’aigua. Es pot prescindir de fertilitzants? Per descomptat, en absolut amb l’agricultura intensiva, però és possible reduir-ne l’ús. Se sap que els llegums (la soja, per exemple) assimilen el nitrogen de l’aire. Hi ha boles petites a les arrels: colònies de bacteris que viuen en simbiosi amb les plantes. Tenen la capacitat d’unir el nitrogen atmosfèric i convertir-lo en una forma que la soja pot absorbir fàcilment.

Si es troben microorganismes que poden viure a les arrels dels cereals i unir-se al nitrogen atmosfèric, serà possible aplicar menys adob al sòl. Quins enormes estalvis això promet, com ajudarà a la conservació de la natura! En quines direccions van les cerques? I en els tradicionals, per selecció. I a través de l’enginyeria genètica. Imagineu-ho: transferim els gens per assimilar el nitrogen atmosfèric dels bacteris nòduls a altres bacteris que podrien viure en simbiosi amb el blat o fins i tot a les fulles dels cereals ...

Moltes coses es poden resoldre no mitjançant petites millores als mètodes existents, ja siguin tècnics o agrícoles, sinó mitjançant canvis fonamentals, gràcies a descobriments fonamentalment nous. Aquest és el futur. La humanitat no ha esgotat maneres de prevenir les conseqüències negatives associades al desenvolupament de la societat.

A. Baev

Publicacions similars

Com es construeixen les estructures proteiques

Què és una gàbia?

Guanya l’interferó