Селекция микроорганизмов

Как вы думаете, почему селекция микроорганизмов приобретает в настоящее время первостепенное значение?

Существует несколько причин повышения интереса к селекции микроорганизмов:

• легкость селекции (по сравнению с растениями и животными), которая обусловлена большой скоростью размножения и простотой культивирования бактерий;
• огромный биохимический потенциал (разнообразие осуществляемых бактериями реакций — от синтеза антибиотиков и витаминов до выделения из руд редких химических элементов);
• простота генно-инженерных манипуляций; важно также то, что встроенный в ДНК бактерии ген автоматически начинает работать, поскольку (в отличие от эукариотических организмов) все гены прокариотов активны.

В результате на сегодняшний день существует огромное число примеров использования новых штаммов бактерий на практике: производство продуктов питания, гормонов человека, переработка отходов, очистка сточных вод и др.

Биотехнологии

Приведите примеры промышленного получения и использования продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

С давних времен кисломолочные бактерии обеспечивают приготовление простокваши и сыра; бактерии, для которых характерно спиртовое брожение, — синтез этилового спирта; дрожжи используют в хлебопечении и виноделии.

С 1982 г. в промышленных масштабах получают инсулин, синтезируемый кишечной палочкой. Это стало возможным после того, как при помощи методов генной инженерии ген инсулина человека был встроен в ДНК бактерии. В настоящее время налажен синтез трансгенного гормона роста, который используется для лечения карликовости у детей.

Микроорганизмы участвуют также в биотехнологических процессах по очистке сточных вод, переработке отходов, удалению нефтяных разливов в водоемах, получению топлива.

Трансгенные организмы

Какие организмы называют трансгенными?

Трансгенными (генетически модифицированными) называют организмы, содержащие искусственные дополнения в геноме. Примером могут служить растения, в ДНК которых встроен фрагмент бактериальной хромосомы, ответственный за синтез токсина, отпугивающего вредных насекомых. В результате получены сорта кукурузы, риса, картофеля, устойчивые к вредителям и не требующие использования пестицидов. Интересен пример лосося, ДНК которого дополнили геном, активирующим выработку гормона роста. В результате лосось рос в несколько раз быстрее, и вес рыб оказался гораздо больше нормы.

Клонирование

В чем преимущество клонирования по сравнению с традиционными методами селекции?

Клонирование направлено на получение точных копий организма с уже известными характеристиками. Оно позволяет добиваться лучших результатов в более короткие сроки, чем традиционные методы селекции.

Клонирование дает возможность работать с отдельными клетками или небольшими зародышами. Например, при разведении крупного рогатого скота зародыш теленка на стадии недифференцированных клеток разделяют на фрагменты и помещают их в суррогатных матерей. В результате развиваются несколько идентичных телят с необходимыми признаками и свойствами.

При необходимости можно использовать и клонирование растений. В этом случае селекция происходит в клеточной культуре (на искусственно культивируемых изолированных клетках). И лишь затем из клеток, обладающих необходимыми свойствами, выращивают полноценные растения.

Наиболее известный пример клонирования — пересадка ядра соматической клетки в развивающуюся яйцеклетку. Эта технология в будущем позволит создать генетического двойника любого организма (или, что более актуально, его тканей и органов).

Представления о живой природе в Древнем мире

Что было известно о живой природе в Древнем мире?

В эпоху Античности некоторые древнегреческие философы выделяли материальное начало, которое рассматривали как первоисточник всего живого. Фалес Милетский (ок. 625–547 до н. э.) таким первоисточником считал воду. Живший на полвека позже Анаксагор (ок. 500–428 до н. э.) утверждал, что живые организмы произошли из воздуха. Демокрит (ок. 470 или 460 до н. э. — умер в глубокой старости) был уверен, что основой зарождения жизни является ил. Серьезный вклад в развитие представлений о жизни внес Аристотель (384–322 до н. э.), создавший теорию непрерывного и постепенного развития живого из неживого, первую систематику животных, а также «лестницу существ».

Креационизм

Чем можно объяснить господство представлений о неизменности видов в XVIII веке?

В XVIII веке в Европе господствовало мировоззрение, основанное на догматах христианской церкви. Ученые считали, что поскольку все живые организмы созданы Богом, то они совершенны, отвечают цели своего существования и неизменны во времени. Такое метафизическое направление в биологии получило название «креационизм».

Систематика

Что такое систематика?

Систематика — это наука о классификации живых организмов. В древности существовало множество разнообразных систем классификации. Основы современной систематики были заложены в XVIII веке шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем (1707–1778).

Принцип классификации организмов К. Линнея

По какому принципу построена классификация организмов К. Линнея?

Основой классификации К. Линнея является принцип иерархичности таксонов (групп организмов), когда несколько более мелких таксонов объединяются в более крупный. Виды объединяются в род, роды — в отряд и т. д. Самой крупной таксономической единицей в системе К. Линнея являлся класс. Для обозначения видов К. Линней использовал бинарную (двойную) номенклатуру: первое слово названия обозначало род, второе — видовую принадлежность. Например, Homo sapiens — человек разумный, Convallaria majalis — ландыш майский, Ursus arctos — медведь бурый.

Ариаднина нить ботаники

Поясните мысль, высказанную К. Линнеем: «Система — это ариаднина нить ботаники, без нее гербарное дело превращается в хаос».

В XVIII веке было уже известно множество видов растений. При отсутствии строгой классификации становилось все сложнее работать с ними, отделять один вид от другого, объединять родственные виды в группы, определять степень их родства. Иными словами, как нить Ариадны вывела героя Тезея из Лабиринта, так и систематика помогла навести порядок в том хаосе знаний, которые накопили ученые до Линнея.