Gen Teknolojisinin Uygulamaları

Tek başına bir nükleotid dizisi, o DNA parçasının bir organizmanın gelişimini ve büyümesini nasıl yönettiğini göstermez. Bunu öğrenmek için araştırmacılar, klonlanmış bir genin ne yaptığını belirlemek için çeşitli teknikler kullanırlar. Bir genin rolünü keşfetmeye yönelik bir yaklaşım, bir genin ne zaman ve nerede aktif olduğunu belirlemektir. Örneğin, bir embriyoda yalnızca RNA'ya kopyalanan bir genin organizmanın gelişiminde rol oynaması muhtemeldir. Bazı genler sadece bir veya birkaç hücre tipinde aktiftir, bu da bu hücrelerin rolünü anlamamıza yardımcı olabilir.

DNA Mikrodizileri

Gen çipi" veya DNA mikrodizisi, bilim adamlarının bir hücre veya doku tarafından üretilen binlerce RNA molekülünü tek bir deneyde analiz etmelerini sağlayan ticari ve bilimsel açıdan önemli bir araçtır. Mikrodiziler, dizileri bir araştırmacı tarafından belirtilen ve otomatik ekipman tarafından oluşturulan tek sarmallı DNA parçalarıyla lekelenmiş cam slaytlardır. Minyatürleştirme ve otomasyondaki son gelişmelerle, tek bir mikrodizi birkaç inç karede milyonlarca noktaya sahip olabilir. Tüm bir hücre için gen ekspresyon modeli, bir organizmanın genomundaki her geni temsil eden fragmanları içeren bir mikrodizi kullanılarak belirlenebilir. Hangi genlerin aktif olduğunu belirlemek için, bir hücre veya doku numunesi tarafından üretilen RNA izole edilir ve tamamlayıcı DNA'nın (cDNA) floresan olarak etiketlenmiş fragmanlarına dönüştürülür. Bu floresan fragmanların çip üzerindeki eşleşen dizilerine bağlanmasına izin verilir. Bir gen ne kadar aktifse, o kadar fazla RNA üretir ve çip üzerindeki floresan "nokta" o kadar parlak olur. Hangi gen gruplarının aynı anda aktif olduğu floresan noktalarının kombinasyonlarından çok şey öğreniliyor. Bu veriler bize hücrenin nasıl çalıştığı hakkında herhangi bir tek genin aktivitesinden çok daha fazlasını söyleyebilir.

Gen Nakavtları

Kulağa mantıksız gelse de, bir genin aktivitesini incelemenin en iyi yollarından biri, o gen kapatıldığında bir organizmaya ne olduğunu görmektir. Tekniğe gen nakavt denir ve genin RNA'sı veya protein ürünü hücrede bulunmadığında ne olduğunu ortaya çıkararak genin normal işlevine dair ipuçları verir. Örneğin, meyve sineklerinde belirli bir geni devre dışı bırakmak, onları etanolün sarhoş edici etkilerine karşı daha duyarlı hale getirerek, genin alkol metabolizmasındaki rolünü ortaya çıkarır. Bitkilerde ve Hayvanlarda Genetik Mühendisliği

Modern gen teknolojisi, genetiği değiştirilmiş organizmalar (transgenik organizmalar olarak da adlandırılır) üreterek bitkilere ve hayvanlara yabancı genlerin girmesine izin verir. Bu yaklaşım, daha sert veya haşere dirençli bitkiler ve hastalığa dirençli veya daha üretken hayvanlar üretmek için kullanılabilir.

Genetiği Değiştirilmiş Bitkiler

Genellikle GM bitkileri olarak adlandırılan genetiği değiştirilmiş mahsul türleri, gıda arzımızın önemli bir parçasıdır. Bir mısır kulağı veya patates yediğinizde, genetiği değiştirilmiş bir bitki yemiş olma ihtimaliniz çok yüksektir.

Bilim adamları neden bitkileri değiştirir? Genellikle amaç, organizmanın yabani ot öldürücülere, virüslere ve böceklere karşı direncini artırmaktır. Ekinlerin insanlar için toksik olabilen böcek öldürücülerle tedavi edilmesi gerekmiyorsa, böceklere karşı direnç, gıdayı daha güvenli hale getirme avantajına sahiptir. Diğer bitkiler, meyvelerini daha hızlı olgunlaştırmak veya duygusallaşmadan daha uzun süre olgun kalmak için modifiye edilmiştir.

Genetik mühendisliği ayrıca yiyecekleri daha besleyici hale getirebilir. Örneğin altın pirinç, vücudun A vitaminine dönüştürdüğü beta-karoten üretmek üzere tasarlanmıştı. A vitamini eksikliği, her yıl 1 milyondan fazla çocukta körlüğe ve bazen ölüme neden oluyor.

Ve bazen genetik mühendisliği sadece estetik nedenlerle yapılır. Bu nedenle Avustralya ve Japonya'daki şirketler lavanta rengi bir gül üretmek için işbirliği yaptı.

Genetiği Değiştirilmiş Hayvanlar

Bitkiler gibi, çiftlik hayvanları da genetik olarak tasarlanabilir. Süt tedarikimizin bir kısmı, inek tarafından üretilen bir hormon miktarını artırarak süt üretimini artıran bir geni alan ineklerden gelir. Diğer inekler, insan anne sütüne benzer süt üretmek üzere tasarlanmıştır. Domuzlar, kolesterol ve kan basıncını düşürdüğü gösterilen temel yağ asitleri olan kaslarında omega-3 yağ asitleri üretmek için genetik olarak modifiye edilmiştir. Ve birkaç hayvan, hayvanı güçlendiren büyüme hormonları üretmek üzere tasarlandı. “Araştırmacılar, insan hastalıklarını incelemek için model organizmalar olarak kullanabilecekleri hayvanları üretmek için genetik mühendisliğine de güveniyorlar. Özellikle genetiği değiştirilmiş fareler, kalp hastalığı, yüksek tansiyon, diyabet, obezite, Alzheimer hastalığı ve anksiyete ve depresyon dahil olmak üzere çeşitli insan koşullarını araştırmak için deneysel çalışmalarda kullanılmaktadır. Araştırmacılar ayrıca yüksek kolesterollü domuzlar ve kistik fibroz semptomları geliştiren domuzlar ürettiler. Bu hayvanlar, bu bozuklukların biyolojik temellerine ve potansiyel tedavilere dair ipuçları sağlar.

Bazı GM hayvanları kulağa hayali gelebilir ancak ciddi bir bilimsel amaca hizmet eder. Örneğin, "akıllı fareler", değiştirilmemiş farelerden daha hızlı öğrenen fareler, araştırmacıların öğrenme ve hafızanın moleküler temelini keşfetmelerine yardımcı oluyor. Kedilerden korkmayacak şekilde tasarlanmış fareler, korkunun biyolojisine bir pencere sunuyor. Ve lavanta gülleri gibi, bazı hayvanlar da zevk için tasarlanmıştır. Örneğin, floresan denizanası genlerinin yardımıyla yeşil veya turuncu veya kırmızı renkte parlayan balıklar, tropikal akvaryumları aydınlatmak için satılmaktadır.

Klonlanan Organizmalar

Bu bölümde gördüğünüz gibi, klonlama çoğunlukla küçük miktarlardaki DNA'yı manipüle etmek için kullanılır. Bununla birlikte, bilim adamları tüm organizmaları klonlamak için yöntemler de geliştirdiler. Süreç, klonlanan hayvandan kendi çekirdeği çıkarılmış bir yumurta hücresine bir çekirdeğin aktarılmasını içerir. Bu melez yumurta gelişmeye başladığında, taşıyıcı anneye implante edilir. Deney işe yararsa ve embriyo normal şekilde gelişmeye devam ederse, klonlanan organizma, çekirdeği bağışlayan organizmayla genetik olarak aynı olacaktır. Bu yöntem 1996 yılında Dolly adında bir koyun üretti ve o zamandan beri fareleri, domuzları, inekleri, maymunları ve hatta evcil bir kediyi klonlamak için kullanıldı. Kopya Kedi veya kısaca CC olarak adlandırılan bu kedi, onu yaratan bilim adamlarından biriyle yaşıyor. Hayvan klonlamak mümkün olsa da, bu çok verimsiz: Tek bir başarılı canlı doğum elde etmek için yüzlerce embriyo üretilmeli ve taşıyıcı annelere implante edilmelidir. Çoğu zaman klonların ciddi sağlık sorunları vardır ve uzun yaşamazlar. CC, Aralık 2013'te 12 yaşına bastı ve tamamen sağlıklı görünüyor, ancak klonlanmış tüm hayvanlar o kadar şanslı değil. Klonlanmış Pirene dağ keçisini düşünün. Bu "yabani keçi türünün bilinen son üyesi - Celia adında bir dişi - 1999'da düşen bir ağaç tarafından ezildi. Ancak onu izleyen bilim adamları, hücrelerinin örneklerini kurtarmıştı. Bu hücrelerden alınan çekirdekleri keçilerden toplanan yumurta hücrelerine enjekte ettiler ve tek bir dağ keçisinin doğduğu yüzlerce embriyo ürettiler. Ne yazık ki, klonun ciğerleri düzgün bir şekilde oluşmamıştı ve nefes almakta zorlanan yavru keçi, o doğduktan sadece yedi dakika sonra öldü. Dağ keçisi klonu öldüğünde, türü ikinci kez yok oldu. O zamandan beri, bilim adamları “neslinin yok edilmesinin” bilimsel olarak mümkün olup olmadığını veya hatta iyi bir fikir olup olmadığını tartışıyorlar. Avustralya'daki araştırmacılar, artık soyu tükenmiş güney mide kuluçka kurbağasından (Rheobatrachus silus) embriyolar üretti. Bu tuhaf türün dişisi, döllenmiş yumurtalarını yutar, midesini bir rahim gibi kullanır ve haftalar sonra ağzını açarak tam gelişmiş kurbağa yavruları doğurur. Embriyolar, kurbağaların soyu tükenmeden önce toplanan ve dondurulan hücrelerden yapıldı, ancak hiçbiri birkaç günden fazla hayatta kalmadı. Ancak bu olay bilim adamlarına yolcu güvercinlerini ve hatta yünlü mamutları geri getirmenin gerçekten mümkün olabileceğine dair umut verdi. Tartışmalar organizmaların klonlanmasını ve kesinlikle insanların klonlanmasını çevreleyen etik sorunlar açıktır. Tekniğin sağlık ve güvenlik sorunlarıyla birlikte verimsizliği, üreme klonlamanın hayvanlarda yaygın olarak kullanılmadığı ve muhtemelen insanlarda asla denenmeyeceği anlamına geliyor.

                                                                       Dolly

Peki ya genetiği değiştirilmiş organizmalar? Burada dezavantajlar daha az belirgin olabilir. Geçerli bir endişe, genetiği değiştirilmiş gıdaların onları yiyen insanlarda beklenmedik alerjik reaksiyonlar üretip üretemeyeceğidir - özellikle de dahil edilen genler birçok insanın alerjisi olan organizmalardan geliyorsa. Bu nedenle, genetiği değiştirilmiş ürünler - insan tüketimi için üretilen tüm gıdalar gibi - pazarlarda satılmadan önce güvenlik açısından kapsamlı bir şekilde test edilir. Genetik modifikasyonun karşıtları, değiştirilmiş bitkilerin yabani çeşitlerle - hatta yabani otlarla - çiftleşebileceğinden ve mühendislik genlerini her yere yayabileceğinden endişe ediyor. Bu tür istenmeyen transferin çevresel sonuçları olabilir. Örneğin, bazı herbisitlere dirençli genler yabani otlara yayılabilir ve bu da yabani otların kontrol edilmesini imkansız hale getirebilir.

Bir diğer önemli konu da genetik modifikasyonun zamana ve paraya değip değmeyeceğidir. Altın pirinç söz konusu olduğunda, insanları doğal olarak beta-karoten bakımından zengin bir sebze olan havuç yetiştirmeye ve yemeye teşvik etmek daha kolay veya daha uygun maliyetli olmaz mıydı?

Genetiği değiştirilmiş ürünlere ve hayvanlara karşı direncin çoğu, biyoteknolojinin yanlış anlaşılmasından kaynaklanmaktadır. 2005 yılında yapılan bir anket, Avrupalıların yarısından fazlasının GD domateslerin genleri olduğuna inandığını, ancak “normal” domateslerin olmadığına inandığını ileri sürdü. Elbette yaparlar. Ankete katılanların dörtte biri genetiği değiştirilmiş meyve yemenin kendi DNA'larını değiştireceğini düşünüyor - yine yanlış. Bu tür korkuları aşmanın bir yolu, organizmaları geleneksel yöntemlerle “mühendislik” yapmaktır. Binlerce yıldır çiftçiler, belirli bir özelliğe sahip yavrular üretmek için belirli bitki veya hayvanları yetiştirme süreci olan seçici yetiştirmeyi kullanıyorlar. 2011'de Birleşik Krallık'taki araştırmacılar bu şekilde "süper brokoli" ürettiler. İtalya'da keşfedilen yabani brokoli türlerinden elde edilen süper brokoli, normal brokolide bulunan kalp sağlığı açısından sağlıklı besin (glukorafanin) miktarının iki ila üç katı içerir. Ancak seçici yetiştirme son derece zaman alıcı olduğu için süper brokolinin süpermarket raflarına ulaşması 14 yıl sürdü. Son olarak, etik kaygılar, diğer canlıları kendi yararımız için değiştirme eylemi etrafında toplanıyor. Muhalifler, bunu yaparken insanların yalnız bırakılması gereken sistemleri kurcaladıklarından endişe ediyor. Soyu tükenmiş türlerin diriltilmesi bariz bir örnektir. Konu kesinlikle tartışma için geçerli bir konudur. Bununla birlikte, neslinin tükenmesi durumunda, diğerleri, bu türlerin çoğunu ilk etapta yok olmaya sürüklediğimizde etik sorunlarımızın başladığını iddia edeceklerdir.