Dziś takie słowa i wyrażenia jak DNA, inżynieria genetyczna, genetycznie zmodyfikowana żywność (GMO) stały się powszechnie znane. Pomimo faktu, że genetyka jako nauka istnieje od ponad stu lat, wciąż nie ma jasnej definicji, kim jest genetyk i czym się zajmuje. Czy ta specjalność jest zawodem, a jeśli tak, do jakiej należy jej dziedziny: nauka czy medycyna? Niejednoznaczny jest także stosunek społeczeństwa do wyników pracy genetyków. Wciąż trwa debata na temat tego, czy żywność GMO jest szkodliwa lub korzystna dla ludzi.
Genetyka - narodziny nowej nauki
Założycielem genetyki jest Gregor Johann Mendel. Chociaż przed nim byli naukowcy, którzy próbowali wyjaśnić, jak przechodzi przekazywanie cech dziedzicznych od rodziców do dzieci, ale te teorie nie były oparte na faktach. Tak więc teoria Karola Darwina, że przenoszenie cech dziedzicznych odbywa się przez krew, została obalona eksperymentalnie za życia naukowca.
Mendel jest pierwszym naukowcem, któremu udało sięustalić, w jaki sposób zachodzi przenoszenie cech dziedzicznych. Odkrył to, przeprowadzając serię eksperymentów z nasionami grochu ogrodowego, z którymi pracował przez dwa lata. Wyniki badań stały się podstawą do nowych odkryć i rozwoju genetyki jako nauki. Dlatego Mendel jest uważany za twórcę genetyki. Jako pierwszy wysunął pomysł, że przekazywanie cech dziedzicznych odbywa się na poziomie komórkowym. Jako pierwszy odkrył prawa przekazywania informacji dziedzicznych. Dowiedział się, że istnieją dwa rodzaje cech dziedzicznych: recesywne i dominujące, między którymi toczy się walka.
Krótka biografia założyciela genetyki
Pierwszy genetyk urodził się 20 lipca 1822 r. w Heinzendorf, małej wiosce położonej na granicy morawsko-śląskiej. Johann Mendel otrzymał pierwszą edukację w zwykłej wiejskiej szkole. Po wstąpieniu do gimnazjum w Troppau, gdzie uczył się przez 6 lat. Ukończył studia w 1840 roku.
W 1843 został mnichem w klasztorze augustianów św. Tomasza w Brunn, gdzie otrzymał nowe imię Gregor. Od 1844 do 1848 studiował w Brunn Theological Institute. W 1847 otrzymał kapłaństwo. Mendel przez cały czas nie przestawał nauczać. Samodzielnie uczył się greki i matematyki. Mimo że nie zdał egzaminów, był w stanie zaangażować się w działalność dydaktyczną.
W latach 1849-1851 uczył matematyki, łaciny iGrecki. W latach 1851-1853 dzięki rektorowi rozpoczął studia z historii naturalnej na Uniwersytecie Wiedeńskim. Mendel studiował nauki przyrodnicze, a jednym z jego nauczycieli był Franz Unger, jeden z pierwszych cytologów na świecie. Podczas pobytu w Wiedniu Mendel zainteresował się badaniami naukowymi w zakresie hybrydyzacji roślin. Zaczął samodzielnie przeprowadzać eksperymenty i obserwacje z niektórymi rodzajami roślin i zwierząt. Największym wkładem naukowym były jego eksperymenty z groszkiem ogrodowym, w wyniku których przygotował raport.
W 1865 dwukrotnie, 8 lutego i 8 marca, wygłosił prezentację przed Towarzystwem Przyrodników w Brunn. Raport nosił tytuł „Eksperymenty na hybrydach roślin”. Raport był następnie powielany i rozpowszechniany. Sam Mendel wykonał 40 kopii swojej pracy i wysłał je do głównych naukowców zajmujących się botaniką, ale nigdy nie otrzymał od nich uznania. Jego praca została doceniona później, ale w tym czasie nie istniała jeszcze wiedza na temat genetyki i tego, kim był genetyk. Była to pierwsza praca w tej dziedzinie wiedzy.
Historia rozwoju
Historia rozwoju genetyki można podzielić na dwa etapy. Pierwszy etap obejmuje odkrycie prawa przenoszenia cech dziedzicznych przez Mendla, odkrycie chromosomów, DNA, składu chemicznego genów i ich struktury.
Drugi etap - kiedy genetycy odkryli sposób na zmianę struktury DNA, przegrupowanie genów, wprowadzenie i usunięcie poszczególnych jego fragmentów, a nawet stworzenie zupełnie nowych organizmów o pożądanych właściwościach. Na tym etapie nastąpiło pełne rozszyfrowanie DNA ludzi, zwierząt i roślin (tylko kilka).
Pierwszy etap
Na pierwszym etapie rozwoju genetyki jako nauki miały miejsce następujące odkrycia:
- W 1865 Gregor Mendel sporządził raport na temat „Eksperymenty na hybrydach roślin”. Ta praca stanowiła podstawę genetyki, chociaż nie istniała jeszcze jako nauka.
- W 1869 Friedrich Miescher odkrył istnienie DNA jako głównego składnika jądra komórkowego. Nazwał to nukleiną.
- W 1901 opublikowano teorię zmiany (mutacji) Hugo de Vriesa: eksperymenty i obserwacje dotyczące dziedziczności gatunków w królestwie roślin.
- W 1905 roku termin „genetyka” został ukuty przez Williama Batsona.
- W 1909 r. W. Johansen wprowadził koncepcję jednostki dziedzicznej – genu.
- 1913 Alfred Sturtevant tworzy pierwszą na świecie mapę genetyczną.
- 1953 Jason Watson i Francis Crick po raz pierwszy rozszyfrowali strukturę DNA.
- W 1970 roku odkryto, że kod genetyczny składa się z trojaczków.
- W 1970 roku podczas badania bakterii Haemophilus influenzae udało się wykryć enzymy restrykcyjne, które umożliwiają wycinanie i wklejanie fragmentów cząsteczek DNA.
Drugi etap
Drugi etap rozwoju nowej nauki rozpoczął się, gdy genetycy zaczęli przeprowadzać eksperymenty mające na celu zmianę struktury DNA poprzez dodawanie, usuwanie i zastępowanie genów. Zastosowanie odkryć z dziedziny genetyki do celów praktycznych:
- 1972. Zdobycie pierwszych próbek roślin zmodyfikowanych genetycznie.
- W 1994 roku pierwszyŻywność GMO - pomidory.
- 2003. Rozszyfrowanie ludzkiego DNA. Umożliwiło to diagnozowanie chorób genetycznych płodu we wczesnych stadiach ciąży.
- 2010 rok. Tworzenie organizmu ze sztucznym DNA w laboratorium.
- W 2015 roku do sprzedaży trafił pierwszy genetycznie zmodyfikowany łosoś, łosoś atlantycki.
Rozszyfrowanie ludzkiego DNA
Najważniejszym odkryciem we współczesnej historii genetyki jest pełne rozszyfrowanie ludzkiego DNA. Dzięki temu udało się poznać nie tylko cały rodowód zarówno pojedynczej osoby, jak i całej ludzkości. Możliwe stało się przewidywanie prawdopodobieństwa pojawienia się i rozwoju chorób dziedzicznych u ludzi, a ponadto leczenie poważnych chorób na wczesnym etapie rozwoju lub zapobieganie narodzinom dziecka z poważnymi nieprawidłowościami genetycznymi.
Jednak w tym sensie genetyka jest często krytykowana w porównaniu z eugeniką. Rozwikłanie zagadki ludzkiego DNA, wraz z umiejętnością kontrolowania jego struktury i pozyskiwania ludzi o pożądanych właściwościach, doprowadziło do pojawienia się problemów etycznych. Były okresy w historii ludzkości, kiedy idee eugeniki i odkrycia naukowe w genetyce doprowadziły do masowej eksterminacji ludzi na gruncie narodowym lub rasowym.
Inżynieria genetyczna
Jeżeli w stosunku do ludzi jakiekolwiek eksperymenty genetyczne są zabronione, to w stosunku do zwierząt i roślin takie eksperymenty ibadania są nie tylko dozwolone. Zachęcają je stany, duże firmy rolnicze i farmaceutyczne. Pomimo krytyki ze strony niektórych genetyków, postępy w produkcji genetycznie modyfikowanych roślin są wykorzystywane od dawna. Obecnie prawie cała soja jest modyfikowana genetycznie. Niektóre rośliny GMO są wykorzystywane w rolnictwie od ponad 40 lat.
Uprawy modyfikowane genetycznie są całkowicie nieszkodliwe dla człowieka, ale jednocześnie dają stabilny wysoki plon, są odporne na złe warunki pogodowe i pasożyty. Ich uprawa wymaga mniej nawozu, co oznacza, że takie uprawy zawierają mniej azotanów i innych szkodliwych dla człowieka substancji. Ale sprawdzonych odmian jest niewiele. Większość wszystkich istniejących upraw GMO pojawiła się mniej niż 30 lat temu, a ich wpływ na ludzi wciąż jest słabo poznany.
Jednak inżynieria genetyczna już udowodniła, że przedmiot i zadania współczesnej genetyki nie ograniczają się do badań i eksperymentów laboratoryjnych. To nowa nauka, która pomoże ludziom przystosować się do nowych warunków życia na planecie i zapewnić sobie niezbędną żywność.
Kto jest genetykiem? W jakich obszarach może pracować?
Genetyk to specjalista, który bada strukturę i zmiany w materiale genetycznym ludzi i innych żywych istot. Bada mechanizmy i wzorce dziedziczności. Zawód genetyka zyskał największą popularność w medycynie, farmacji i rolnictwie. Wykorzystanie dorobku naukowego wDziedzina badań genetycznych umożliwiła opracowanie nowych rodzajów leków na hemofilię i inne choroby dziedziczone z rodziców na dzieci.
Możliwe stało się przepisywanie leków, które nie spowodują reakcji alergicznej u pacjenta lub będą dla niego bezużyteczne. Leczenie w najbliższym czasie będzie przepisywane indywidualnie, na podstawie informacji uzyskanych w wyniku badań DNA konkretnej osoby. W kryminalistyce genetyka pomaga znaleźć przestępcę za pomocą cząsteczek potu, krwi, skóry.
Genetyka w medycynie
Genetyk pracujący w medycynie musi znać podstawy genetyki, umieć posługiwać się mikroskopem elektronowym, spektrometrem i pracować ze specjalnymi programami komputerowymi. Jako materiał do analizy lekarz wykorzystuje krew żylną pacjenta, wymaz z błony śluzowej jamy ustnej, płyn łożyskowy tj. musi wiedzieć, jak i kiedy pobierać próbki do analizy.
Więc kim jest genetyk? Najczęściej ta nazwa oznacza lekarza, ale zawód inżyniera genetycznego i agronoma genetycznego w końcu stanie się bardziej powszechnym pojęciem niż jest teraz. Zakres osiągnięć naukowych w genetyce tylko się poszerzy.
