Clonarea si ingineria genetica [611394]

Clonarea si ingineria genetica

Așa a denumit James Dewey Watson structura tridimensională având forma
de dublă elice (dublu helix) a ADN -ului, care îndeplinește rolul de purtător al
codului genetic și de transmițător al informației genetice la nive l molecular.
Drumul parcurs de la descoperirea ADN -ului până la descifrarea structurii sale a
fost lung și anevoios, fiind străbătut în mai multe etape, pe măsură ce s -au realizat
progrese în citologie (studierea celulei vii), genetică și botanică.
Primul pas a fost descoperirea acizilor nucleici, conținuți de nucleele
celulelor, de către biologul elvețian Friedrick Miescher (1844 -1895) și tot el a
prezis că aceștia ar putea fi responsabili de transmiterea ereditară a caracterelor de
la un individ la urmaș ii săi. A urmat descoperirea cromozomilor și studierea lor de
către Walther Flemming (1880). Aceștia sunt niște structuri ciudate de forma unor
bastonașe lungi de câțiva microni (un micron este a mia parte dintr -un milimetru!)
și a căror grosime este de ap roximativ două zecimi de micron , vizibili la microscop
numai dacă se utilizează coloranții potriviți. Însă Flemming nu și -a dat seama că
între acești cromozomi și ereditare ar putea exista vreo legătură.
Au trecut anii și, la începutul secolului XX, biolo gii și -au pus întrebarea ce
rol au cromozomii? S -a emis ipoteza că acești cromozomi, care diferă ca număr și
mărime de la o specie la alta, ar putea fi responsabili de transmiterea caracterelor
ereditare de la o generație la alta. Cel care a re ușit să demo nstreze acest lucru se
numește Thomas Hunt Morgan (1866 -1945). Folosind ca material experimental
musculițele de oțet (numite drosofile și care au mai puțini cromozomi – patru
perechi de cromozomi) el a arătat că transmiterea caracterelor ereditare se face cu
ajutorul genelor, părți componente ale cromozomilor, purtătoare ale caracterelor
ereditar e, pe care cromozomii le schimbă între ei în timpul fecundării ovulului.
Următoarea etapă a fost cercetarea compoziției chimice a acizilor nucleici de
către biochi mistul Phoebus Levene, ce a condus la descoperirea (1909) că aceștia
conțin o substanță zaharoasă, riboza (ARN) în cazul unor viruși, și mai târziu
(1929), tot el a descoperit că alți acizi nucleici conțin o altă substanță zaharoasă,
deoxiriboza, de unde d enumirea lor – acid deoxiribonucleic – prescurtat, ADN. S -a
stabilit astfel că, la fel cu alte structuri celulare, cromozomii conțin proteine și

ADN, iar Oswald Avery și colaboratorii au demonstrat experimental că
transmiterea caracterelor ereditare se fac e numai de ADN -ul pur și, prin urmare,
genele trebuie să fie fragmentate de ADN (1944). După 1950, renumitul chimist
Linus Pauling a descoperit o categorie de proteine cu structură elicoidală (o spirală
cilindrică numită elice). Această descoperire le -a dat ideea, lui Watson și Crick, să
încerce metoda folosită de Pauling, cu ajutorul căreia el a pus în evidență structura
elicoidală a unor proteine și în cazul ADN -ului, adică difracția cu raze X.
Cercetările efectuate de ei împreună cu Maurice Wilkins și Ro salind Franklin, într –
un laborator al Universității Cambridge, Anglia, au reușit să pună în evidență
structura tridimensională de dubla elice a ADN -ului în 1953, pentru care
J.D.Watson, F.Crick și M.Wilkins au devenit laureați ai premiului Nobel pentru
medicină în 1962. Între timp, Franklin decedase și nu a mai fost nominalizată
deoarece, conform testamentului lui Nobel, premiul se acordă numai persoanelor în
viață.
Cunoașterea structurii ADN -ului este esențială pentru ingineria genetică.
Aceasta constă în tr-un ansamblu de tehnici prin care se produce modificarea
genelor unui organism viu în așa fel, încât proteinele produse de acesta să difere
calitativ și cantitativ de cele produse anterior de organism primar.
În acest fel se pot obține noi soiuri de pla nte și rase de animale, dar și
medicamente mai eficiente, inclusiv antibiotice, față de care microbii nu mai sunt
rezistenți.
Au existat și biologi care s -au opus, printre ei Paul Berg, biochimistul care a
primit premiul Nobel pentru chimie în 1980, pentr u studiile sale fundamentale
privind acizi nucleici și recombinarea ADN. Ei susțin că manipularea genelor este
echivalentă cu deschiderea cutiei Pandorei, care conținea toate relele, și au cerut
interzicerea experiențelor de inginerie genetică, deoarece ba cteriile modificate
genetic ar putea contamina accidental sau voit mediul exterior, cu urmări extrem de
grave: declanșarea unor epidemii cu boli necunoscute pentru care nu avem leacuri
sau crearea unor noi specii care ar perturba grav echilibrul ecosisteme lor biologice
existente pe planeta noastră.
Totuși, cercetările au continuat și s -au înregistrat noi succese. După 1980,
prin inginerie genetică s -a reușit obținerea unor medicamente utile, ca hormonul

uman de creștere, insulina umană, un vaccin pentru he patita B etc. Există speranța
că prin perfecționarea noilor tehnici se vor putea vindeca bolile genetice umane,
dar deocamdată progresele în această direcție sunt lente. În schimb, a devenit
posibilă identificarea genelor responsabile de transmiterea bolil or genetice și luarea
unor măsuri de prevenire a răspândirii lor.
O altă mare realizare a ingineriei genetice este clonarea: se înlătură ADN -ul
din nucleul unui ovul luat de la mama surogat și se înlocuiește cu ADN -ul preluat
dintr -o celulă a individului care urmează să fie clonat. Ovulul care conține numai
ADN -ul viitoarei clone, după ce se implantează în uterul mamei purtătoare, se
dezvoltă ca orice embrion normal. Dacă în cazul reproducerii sexuate individul
este rezultatul combinării a două ADN -uri, un ul provenit de la tată, celălalt de la
mamă, clonarea poate fi considerată o reproducere asexuată, deoarece clona are un
singur părinte, acela care a donat ADN -ul și di9n acest motiv reprezintă copia la
indigo a donatorului.
Deocamdată s -au făcut experime nte numai pe animale. Prima clonare reușită
a fost oaia Dolly, realizată în 1996 la Institutul Roslin din Edinburgh, Scoția .
Ulterior au fost clonate vaci, porci, ma imuțe și șoareci. Prin clonare se pot obține
animale cu calități programate: de ex. o vacă ce produce lapte cu calități apropiate
de cele ale laptelui uman etc.
Următorul pas ar putea fi clonarea omului. S -a declanșat un mare scandal
când cercetătorul Pan ayiotis Zavos, profesor la Universitatea din Kentucky, S.U.A.
și Severino Antinori, un medic care a reușit să implanteze în uterul unei femei de
62 de ani un ovul însămânțat, au anunțat că vor să obțină prima clonă umană, o
operație ce comportă mari riscur i atât pentru mamă cât și pentru copil. În cazul
clonărilor pe animale numai 1% din încercări au reușit, dar și din acestea
majoritatea clonelor aveau probleme serioase de sănătate, din cauza funcționării
defectuoase a organelor interne (ficatul, plămânii) , tensiunii arteriale și mai ales
deficiențelor grave ale sistemului imunitar. Ne putem deci aștepta ca și în cazul
clonelor umane să apară aceleași probleme, atât pentru mamă cât și pentru copil,
rezultatul fiind aducerea pe lume a unor nefericiți, copii palide ale originalului.
Totuși, clonarea umană ar putea fi folosită în scopuri terapeutice. Cu ADN –
ul bolnavului se poate obține un embrion -clonă, care nu mai este introdus în uterul

unei femei, ci este utilizat pentru culturi de celule -stem în eprubetă („în vitro”),
celule ne diferențiate, capabile să formeze orice fel de țesut. S -ar obține astfel
autotransplanturi compatibile, deoarece sunt cu „materialul clientului”.
O a treia direcție de utilizare ar putea fi clonarea indivizilor decedați,
pornind de la mostre de ADN preluate din țesuturile celui decedat, sau chiar din
fosile de plante și animale. În acest fel s -ar putea repopula pământul cu specii rare,
în prezent dispărute (de ex. un dinozaur în carne și oase!) sau copii ale unor
personalități ale c ăror rămășițe s -au păstrat (imaginați -vă o întâlnire cu
Tutankamon!). Toate acestea par de domeniul S.F. în prezent dar, concomitent cu
perfecționarea tehnicilor de inginerie genetică, devin posibile în viitor.
Este ușor de înțeles că ingineria genetică ș i în special clonarea ridică un alai
întreg de probleme noi, de ordin juridic, etic și religios. În prezent s -a creat un
curent de opinie împotriva experimentelor de clonare umană, cu excepția celei
efectuate în scop terapeutic, cu menirea de a găsi metode de tratament pentru boli
incurabile, dar cu obligația respectării unor norme foarte stricte: embrionii obținuți
să fie utilizați numai în primele etape ale dezvoltării lor (până când ei ajung în
stadiul de blastocite, cu un număr de câteva sute de celule) ; este strict interzisă
combinarea materialului genetic uman cu cel provenit de la animale; rezultatele
experiențelor să fie în permanență aduse la cunoștința societății, pentru a se asigura
o transparență totală etc.
La această poziție s -au alăturat și r eprezentanții principalelor culte
religioase, care s -au declarat împotriva clonării umane în scopul reproducerii unor
indivizi programați genetic, dar, în general pentru clonarea terapeutică și ingineria
genetică, cu respectarea unor norme stricte unanim a cceptate.
Dezvoltarea ingineriei genetice a făcut necesară inventarierea tuturor genelor
conținute de ADN -ul celor 23 de perechi de cromozomi umani. Ideea a fost lansată
în 1984 de Robert Sinsheimer, rectorul Universității California din Santa Cruz. Ea
a fost imediat susținută și preluată de Departamentul pentru energie al Statelor
Unite, care era interesat de studiul influenței negative a radiațiilor asupra genelor și
de Institutul Național pentru sănătate. Așa a apărut Proiectul Genomului Uman a
cărui conducere a fost acceptată de James Watson, cel care a descoperit în 1953,
împreună cu F.Crick, structura dublă elicoidală a ADN -ului.

Proiectul a deputat oficial în 1989, pe baza unui plan eșalonat pe 15 ani,
apreciindu -se că el va costa aproximativ trei m iliarde de dolari! Datorită
complexității proiectului, s -a căzut de acord ca sarcinile de cartografiere
(întocmirea hărții cu poziționarea genelor în dublă spirală a lanțului ADN) să fie
împărțite pe grupe de cercetători, fiecare grupă să studieze un anumi t cromozom
sau un set de cromozomi. Munca a fost planificată în cele mai mici amănunte, de la
modul de alocare a banilor până la cel de transmitere a informațiilor și au fost
adoptate reguli severe pe care toți cercetătorii s -au obligat să le respecte. La
realizarea Proiectului Genomului Uman au participat cercetători nu numai din
S.U.A., ci și din Anglia, Germania, Japonia și China.
Proiectul a fost contestat de unii cercetători care se temeau că datele obținute
ar putea duce la noi discriminări în cazul persoanelor cu „gene proaste”, sau la
controverse pe motive rasiale, dar cu toate acestea s -a continuat munca de aducere
a lui la îndeplinire. Astfel s -au obținut informații noi, deosebit de prețioase,
referitoare la evoluția speciei umane și a celorlalte specii, care arată că linia umană
(homo sapiens) s -a separat de marile maimuțe antropoide acum aproximativ cinci
milioane de ani.
În anul 2000 conducătorii proiectului au anunțat că s -a reușit identificarea
tuturor celor 30 000 – 40 000 de secvențe (fragm ente) de ADN (gene), care
formează genomul uman. Dar cu acestea munca cercetătorilor nu s -a încheiat.
Următoarea etapă ce trebuie parcursă, care nu este deloc ușoară, este realizarea
proiectului numit „proteinomul”, studiul totalității proteinelor necodifi cate din
interiorul celulei, care sunt de fapt cărăușii și, totodată, materialele cu care se
construiesc celulele vii.

BIBLIOGRAFIE
Farndon,John ,50 de idei geniale care au schimbat omenirea,2012