Informație

Care este cel mai complex organism genetic?


Înțeleg că genomurile noi sunt secvențiate în fiecare zi și aceste răspunsuri se înlocuiesc adesea; deși până în prezent, care s-a dovedit a fi cel mai complex organism genetic (Altul decât un om, desigur)? Întotdeauna primesc o mulțime de răspunsuri diferite, cum ar fi Daphnia pulex, Axolotl, Paris japonica sau Adder's Tongue, toate din date și surse diferite, astfel încât devine dificil să spun care este răspunsul corect aici, dacă există. Dacă această întrebare nu este suficient de specifică, aș fi fericit să revizuiesc.

Edit: aș defini complexitatea genetică fie ca mărime a genomului, fie ca număr de gene. Oricare răspuns ar funcționa. Dacă doriți să oferiți alte informații, cum ar fi cromozomi sau izoforme din orice altă definiție, ar fi util. Orice este cel mai bun dintre cei mai buni.


Edit: aș defini complexitatea genetică fie ca mărime a genomului, fie ca număr de gene. Ori răspunsul sau informațiile ar funcționa.

Cel mai mare genom: Paris japonica, o plantă rară. Genomul său este mare de 149.000.000.000 de perechi de baze. De aproximativ 50 de ori mai mare decât genomul uman, după numărul de perechi de baze.

Număr mai mare de gene într-un organism: Daphnia pulex, o specie foarte comună de purici de apă. 31.000 de gene care codifică proteine.

După cum sa subliniat deja, cel mai complex organism genetic este o întrebare neclară. Complexitatea poate fi interpretată în diferite moduri și nu cred că am putea fi de acord asupra unei măsuri satisfăcătoare (sau a unei definiții, de altfel) a complexității genetice.


Trecutul, prezentul și viitorul organismelor modificate genetic

Când mi-am început cercetările pentru această piesă, m-a interesat în primul rând controversa cu privire la proiectul de lege destul de nou din Statele Unite, care impune etichete pe alimentele care conțin ingrediente modificate genetic. Nu știam puțin că, pe măsură ce îmi adunam sursele, va apărea o nouă dispută cu privire la OMG-uri, care se învârte în jurul merelor bioinginerate care nu se rumenesc. Astfel, mi-am schimbat atenția de la factură la sosirea acestor mere în magazinele din SUA - o sosire care înseamnă o investigație asupra istoriei și științei din spatele produselor alimentare prelucrate genetic este chiar mai timidă decât credeam inițial.

Luna aceasta, în magazinele alimentare din întreaga țară, Arctic Apples urmează să intre pe rafturi. Aceste mere, produse de Okanagan Specialty Fruits (OSF), au fost modificate genetic astfel încât să nu se rumenească atunci când celulele lor sunt rupte, spre deosebire de toate celelalte mere existente pe piață. O postare pe blog pe site-ul Arctic Apples al OSF oferă o imagine de ansamblu asupra tehnicilor folosite de companie pentru a crea astfel de mere sub postare, comentariile abundând. Reacțiile la Merele arctice din aceste comentarii variază de la „Uau, este uimitor ce poți face cu biotehnologia în aceste zile” până la „Nu vrem ca copiii noștri să mănânce otrava ta!” [1]

Organismele modificate genetic (OMG-uri) nu sunt străine de controverse. În 1975 – cu zeci de ani înainte ca primele OMG-uri să apară în magazinele alimentare – un grup amestecat de oameni de știință, avocați, jurnaliști și oficiali guvernamentali s-au întâlnit pentru a discuta despre ADN-ul recombinant (rDNA) [2, 3]. Această conferință a fost determinată de progresele științifice recente referitoare la rDNA, care împletește fire de ADN din două organisme diferite. Deși au avut loc mai multe alte întâlniri înainte de aceasta, conferința din 1975 pe care istoria și-ar aminti-o, deoarece a stabilit bazele pentru orientările ulterioare privind cercetarea ADNr fără a restricționa în totalitate aceste cercetări [3, 4].

În anii care au urmat conferinței, tărâmul ingineriei genetice s-a împărțit în mai multe direcții. Unii oameni de știință au văzut potențialul ADNr-ului de a revoluționa medicamentele, în timp ce alții au fost mai interesați de aplicațiile sale în mediu. Primul brevet pentru un OMG, eliberat în 1981, a fost de fapt pentru o bacterie care putea degrada hidrocarburi complexe precum țițeiul [5]. În același timp, cercetările privind corelația dintre enzima poligalacturonază (PG) și înmuierea fructelor au fost în stadiile inițiale la Calgene, Inc. Cercetătorii au descoperit că inserarea unei copii antisens a genei care produce PG în roșii ar putea întârzia coacerea lor. În 1994, compania a introdus pe piață astfel de roșii sub denumirea de roșii FLAVR SAVR. Deși cererea de roșii a fost mare, profiturile au fost reduse datorită costului fabricării lor, iar îngrijorarea publicului cu privire la siguranța lor le-a eliminat în cele din urmă din magazinele alimentare [6].

În ciuda acestui eșec, cercetările referitoare la culturile alimentare transgenice au început să se aprindă. Până în 1996, culturile modificate genetic acopereau peste 4,2 milioane de acri de pe planetă [7]. Acest număr a crescut la 444 milioane până în 2015 - în primul an, de fapt, suprafața globală a scăzut de la un an la altul [8].

Dezvoltări mai recente

OMG-urile au fost introduse din nou în arena publică în iulie anul trecut, când președintele de atunci, Barack Obama, a semnat un proiect de lege care impune etichetarea alimentelor modificate genetic. Departamentul Agriculturii din SUA are până în 2018 să rezolve detaliile legii, iar companiilor alimentare li se va acorda mai mult timp pentru a se conforma noilor reglementări. Companiile vor avea, de asemenea, o serie de opțiuni de divulgare a OMG-urilor: text, un simbol, un număr de telefon sau chiar un cod QR care îi va direcționa pe consumatori către mai multe informații. Cu toate acestea, merită remarcat faptul că legea definește produsele alimentare realizate prin bioinginerie ca conținând „material genetic”. Aceasta înseamnă că OMG-urile care se găsesc cel mai frecvent în magazine - siropul de porumb și uleiul de canola, de exemplu - vor fi probabil scutite, deoarece sunt foarte rafinate. În plus, limbajul legii indică faptul că probabil că nu se va aplica cărnii, păsărilor de curte sau ouălor [9, 10, 11].

Legea federală a apărut ca răspuns la adoptarea unor legi mai restrictive de etichetare în Vermont, Connecticut și Maine [12]. Aceste legi, la rândul lor, au provenit parțial din incertitudinea publică cu privire la siguranța OMG-urilor, în ciuda consensului general din comunitatea științifică că nu s-a demonstrat că OMG-urile prezintă riscuri grave pentru sănătate sau mediu [13]. Un sondaj din SUA din 2016, realizat ca parte a proiectului Annenberg Science Knowledge, a constatat că 88% dintre participanți susțin legile obligatorii de etichetare, iar 91% au spus că oamenii au dreptul să știe dacă există OMG-uri în alimentele lor. Cu toate acestea, aceste opinii contrastează puternic cu faptul că 58% au spus că au doar o înțelegere corectă sau slabă a OMG-urilor, doar 1 din 5 participanți știau chiar că oamenii de știință nu au găsit nicio dovadă care să indice că OMG-urile au efecte adverse asupra sănătății umane [14] .

Debutul Arctic Apples

În mijlocul acestei confuzii, Merele Arctic au intrat în scenă. Oamenii de știință știu de zeci de ani că, în prezența oxigenului - care abundă atunci când, să zicem, cineva mușcă sau taie un măr - enzima polifenol oxidază (PPO) reacționează cu fenoli din celulele mărului, ducând în cele din urmă la pigmentarea brună [1, 15] . Organizația de cercetare științifică și industrială a Commonwealth-ului (CSIRO) din Australia a dezvoltat ideea utilizării tehnicilor de reducere a genei pentru a inhiba PPO, deși cercetările lor s-au concentrat mai degrabă pe cartofi decât pe mere [16]. OSF a licențiat aceste tehnici în 1997, a petrecut ani în cercetare și dezvoltare și, în cele din urmă, a dezvăluit Arctic Apples în 2015 [16, 17].

Pentru merele arctice, o secvență genetică numită GEN-03 se află în centrul procesului de reducere a genei. GEN-03 este scris astfel încât în ​​merele cu secvența, expresia PPO este redusă dramatic [16]. Echipa științifică a OSF folosește Agrobacterium tumefaciens , un organism folosit adesea pentru transformări în lumea biotehnologiei, pentru a introduce GEN-03 în țesutul frunzelor [18]. Atașată la secvența GEN-03 este o genă marker care produce proteina NPTII, care conferă rezistență la antibioticul kanamicină, pentru a se asigura că o transformare a avut succes, oamenii de știință testează țesutul frunzelor pentru rezistența la kanamicină [19]. Dacă trece acest test, țesutul este lăsat să crească într-o plantă, care este apoi altoită pe portaltoiul de mere care va fi plantat și va crește ca un măr normal [18].

Deși unii susțin că merele care nu se rumenesc nu sunt un demers care merită, alții subliniază că milioane de kilograme de mere sunt irosite în fiecare an, deoarece pigmentarea lor maro le face mai puțin atrăgătoare pentru consumatori [17, 20]. La rândul său, OSF adaugă că merele care se rumenesc enzimatic degradează și antioxidanții și alți nutrienți, ceea ce înseamnă că merele arctice pot fi mai sănătoase decât omologii lor tradiționali [21]. Rezultatele inițiale ale sondajului au indicat că 80% dintre consumatori erau interesați să cumpere merele după ce au fost disponibile comercial, dar numai timpul va spune adevăratul lor succes pe piață [20].

Este un moment ciudat pentru merele arctice să își facă debutul, deoarece li se va aplica noua lege de etichetare [9]. Viitorul nu numai al acestor mere, ci și al OMG-urilor în general, rămâne incert. Trebuie remarcat, totuși, că oamenii modifică genetica culturilor alimentare de mii de ani, începând cu fermierii care încrucișează culturile pentru a ajunge la hibrizi de dorit [22]. Având în vedere acest fapt, se pare că, în ciuda certurilor publice asupra OMG-urilor, acestea vor rămâne o parte a vieții - cel puțin într-o oarecare măsură - pentru anii următori. Ce zici de mere?


Care este cel mai complex organism genetic? - Biologie

Informațiile genetice ale unui organism sunt stocate în molecule de ADN. Cum poate un singur tip de moleculă să conțină toate instrucțiunile pentru a face ființe vii complicate ca noi? Ce componentă sau caracteristică a ADN-ului poate conține aceste informații? Trebuie să provină din bazele de azot, deoarece, după cum știți deja, coloana vertebrală a tuturor moleculelor de ADN este aceeași. Dar există doar patru baze găsite în ADN: G, A, C și T. Secvența acestor patru baze poate oferi toate instrucțiunile necesare pentru a construi orice organism viu. S-ar putea fi greu de imaginat că 4 „litere” diferite pot comunica atât de multe informații. Dar gândiți-vă la limba engleză, care poate reprezenta o cantitate imensă de informații folosind doar 26 de litere. Și mai profund este codul binar folosit pentru a scrie programe de calculator. Acest cod conține doar unele și zerouri și gândiți-vă la toate lucrurile pe care computerul dvs. le poate face. Alfabetul ADN poate codifica instrucțiuni foarte complexe folosind doar patru litere, deși mesajele ajung să fie foarte lungi. De exemplu, E coli bacteria poartă instrucțiunile sale genetice într-o moleculă de ADN care conține mai mult de cinci milioane de nucleotide. Genomul uman (tot ADN-ul unui organism) este format din aproximativ trei miliarde nucleotide împărțit între 23 de molecule de ADN pereche sau cromozomii.

Informațiile stocate în ordinea bazelor sunt organizate în gene: fiecare genă conține informații pentru realizarea unui produs funcțional. Informația genetică este mai întâi copiată pe alta polimer de acid nucleic, ARN (acid ribonucleic), păstrând ordinea bazelor nucleotidice. Genele care conțin instrucțiuni pentru fabricarea proteinelor sunt convertite în ARN mesager (ARNm). Unele gene specializate conțin instrucțiuni pentru fabricarea unor molecule funcționale de ARN care nu produc proteine. Aceste molecule de ARN funcționează prin afectarea directă a proceselor celulare, de exemplu unele dintre aceste molecule de ARN reglează expresia ARNm. Alte gene produc molecule de ARN care sunt necesare pentru sinteza proteinei, transfer ARN (ARNt), și ARN ribozomal (ARNr).

Pentru ca ADN-ul să funcționeze eficient la stocarea informațiilor, sunt necesare două procese cheie. În primul rând, informațiile stocate în molecula de ADN trebuie copiate, cu erori minime, de fiecare dată când o celulă se divide. Acest lucru asigură că ambele celule fiice moștenesc setul complet de informații genetice de la celula părinte. În al doilea rând, informațiile stocate în molecula de ADN trebuie să fie tradus, sau exprimat. Pentru ca informațiile stocate să fie utile, celulele trebuie să poată accesa instrucțiunile pentru fabricarea proteinelor specifice, astfel încât proteinele corecte să fie realizate la locul potrivit la momentul potrivit.

Figura 1. ADN & # 8217s dublu helix. Grafic modificat din & # 8220DNA structură chimică, & # 8221 de Madeleine Price Ball, CC-BY-SA-2.0

Atât copierea, cât și citirea informațiilor stocate în ADN se bazează pe asocierea bazelor între două acid nucleic fire de polimer. Amintiți-vă că structura ADN-ului este o dublă helix (vezi Figura 1).

Deoxiriboză zahăr cu grupa fosfat formează schela sau coloana vertebrală a moleculei (evidențiată în galben în Figura 1). Bazele sunt orientate spre interior. Bazele complementare formează legături de hidrogen între ele în dubla helix. Vedeți cum bazele mai mari (purine) împerechează cu cele mai mici (pirimidinele). Aceasta menține lățimea helixului dublu constantă. Mai precis, A se împerechează cu T și C se împerechează cu G. Pe măsură ce discutăm funcția ADN în secțiunile următoare, rețineți că există un motiv chimic pentru asocierea specifică a bazelor.

Pentru a ilustra legătura dintre informațiile din ADN și o caracteristică observabilă a unui organism, să luăm în considerare o genă care oferă instrucțiuni pentru construirea hormonului insulină. Insulina este responsabilă pentru reglarea nivelului de zahăr din sânge. Gena insulinei conține instrucțiuni pentru asamblarea proteinei insulinei din aminoacizi individuali. Schimbarea secvenței de nucleotide din molecula ADN poate schimba aminoacizii din proteina finală, ducând la funcționarea defectuoasă a proteinelor. Dacă insulina nu funcționează corect, este posibil să nu se poată lega de o altă proteină (receptorul de insulină). La nivel de organizare al organismului, acest eveniment molecular (modificarea secvenței ADN) poate duce la o stare de boală - în acest caz, diabet.

Întrebări practice

Ordinea nucleotidelor dintr-o genă (în ADN) este cheia modului în care sunt stocate informațiile. De exemplu, luați în considerare aceste două cuvinte: stabil și tabele. Ambele cuvinte sunt construite din aceleași litere (subunități), dar ordinea diferită a acestor subunități are ca rezultat semnificații foarte diferite. În ADN, informațiile sunt stocate în unități de 3 litere. Utilizați următoarea cheie pentru a decoda mesajul criptat. Acest lucru ar trebui să vă ajute să vedeți cum informațiile pot fi stocate în ordinea liniară a nucleotidelor din ADN.

ABC = a DEF = d GHI = e JKL = f
MNO = h PQR = i STU = m VWX = n
YZA = o BCD = r EFG = s HIJ = t
KLM = w NOP = j QRS = p TUV = y

Mesaj criptat: HIJMNOPQREFG - PQREFG - MNOYZAKLM - DEFVWXABC - EFGHIJYZABCDGHIEFG - PQRVWXJKLYZABCDSTUABCHIJPQRYZAVWX


Tipuri de celule

Celulele sunt identificate ca fiind una dintre cele două mari categorii procariote sau eucariote, care au mai multe caracteristici comune. [6] Toate organismele multicelulare au celule eucariote care au roluri foarte diferite și formează țesuturi specializate. Toate procariotele sunt organisme unicelulare (bacterii).

În plus, fiecare organism care se reproduce sexual începe viața ca o singură celulă, cusută împreună prin legarea spermatozoizilor masculini cu ovulul feminin. Această celulă conține codul digital necesar formării altor celule pentru a îndeplini numeroasele funcții ale corpului. Acestea includ mugurii noștri gustativi, celulele grase, celulele pielii, celulele sanguine și multe altele.

Trei categorii de bază de celule alcătuiesc corpul mamiferelor: celule germinale, celule somatice și celule stem. Fiecare dintre cele aproximativ 100.000.000.000.000 de celule dintr-un om adult are propria copie sau copii ale genomului, singura excepție fiind anumite tipuri de celule cărora le lipsesc nuclei în starea lor complet diferențiată, cum ar fi celulele roșii din sânge. Majoritatea acestor celule sunt diploide sau au două copii ale fiecărui cromozom. Aceste celule se numesc celule somatice. Această categorie de celule include majoritatea celulelor care alcătuiesc corpul nostru, cum ar fi celulele pielii și ale mușchilor. Celulele germinale sunt orice linie de celule care dau naștere gameților - ouă și spermatozoizi - și sunt continue de-a lungul generațiilor. Celulele stem, pe de altă parte, au capacitatea de a se diviza pe perioade nedeterminate și de a da naștere la celule specializate. [3]

Eucariote

Eucariotele includ ciuperci, animale și plante, precum și unele organisme unicelulare (protiști). Celulele eucariote au aproximativ 10 ori dimensiunea unui procariot și pot fi de 1000 de ori mai mari ca volum. Diferența majoră și extrem de semnificativă dintre procariote și eucariote este că celulele eucariote conțin compartimente legate de membrană în care au loc activități metabolice specifice. Cea mai importantă dintre acestea este prezența unui nucleu, un compartiment delimitat de membrană care găzduiește ADN-ul celulei eucariote. Acest nucleu este cel care dă eucariotului (literalmente, „nucă bună” sau „sâmbură bună”) numele său.

Organismele eucariote au și alte structuri specializate, numite organite, care sunt structuri mici în interiorul celulelor care îndeplinesc funcții dedicate. După cum sugerează și numele, vă puteți gândi la organele ca la organe mici. Există o duzină de tipuri diferite de organite care se găsesc în mod obișnuit în celulele eucariote. [3]

Procariote

Bacteriile sunt procariote, care diferă de eucariote prin faptul că ADN-ul lor nu este organizat în interiorul unui nucleu. Procariotele au, de asemenea, un singur cromozom, care este circular în loc de liniar. Deși celulele procariote sunt uneori numite „celule simple”, ele efectuează majoritatea proceselor metabolice ca și celulele eucariote. Multe dintre aceste reacții pur și simplu nu sunt sechestrate în organele. De exemplu, atât procariotele cât și eucariotele realizează fotosinteza și respirația celulară, dar numai eucariotele au cloroplaste și, respectiv, mitocondrii.

Procariotele sunt organisme unicelulare care nu se dezvoltă sau se diferențiază în forme multicelulare. Unele bacterii cresc în filamente sau mase de celule, dar fiecare celulă din colonie este identică și capabilă de existență independentă. Celulele pot fi adiacente unele cu altele, deoarece nu s-au separat după divizarea celulară sau pentru că au rămas închise într-o teacă comună sau nămol secretat de celule. De obicei, însă, nu există continuitate sau comunicare între celule. Procariotele sunt capabile să locuiască aproape în orice loc de pe pământ, de la adâncimea oceanului, la marginile izvoarelor termale, la aproape orice suprafață a corpului nostru. [3]


Dezvoltarea unui instrument de biosecuritate pentru detectarea organismelor modificate genetic în sălbăticie

Dacă un organism modificat genetic sau sintetic este eliberat în mediu, cum vom ști? Cum o putem deosebi de milioanele de microorganisme care există în mod natural în sălbăticie? Aceasta este provocarea luată de o echipă de cercetare multi-instituțională, inclusiv Eric Young, profesor asistent de inginerie chimică la Worcester Polytechnic Institute (WPI), care dezvoltă un instrument de biosecuritate care poate detecta microorganismele proiectate pe baza semnăturilor lor unice de ADN.

Ingineria genetică, în care genele sunt adăugate la genomurile organismelor, și biologia sintetică, care se concentrează pe înțelegerea și proiectarea unor secvențe de ADN mai bune, sunt ambele utilizate astăzi pentru a face o gamă largă de produse, cum ar fi produsele farmaceutice, cum ar fi insulina și culturile agricole . Ingineria genetică este, de asemenea, utilizată de companiile de biotehnologie - de la start-up-uri la corporații multinaționale - pentru a fabrica produse precum detergenți, ingrediente alimentare și biocombustibili.

De zeci de ani, guvernul SUA a sponsorizat cercetarea și dezvoltarea de organisme proiectate și modalități mai bune de a proiecta ADN-ul, în timp ce guvernul și comunitatea de biologie sintetică au lucrat împreună pentru a dezvolta practici de siguranță și etice pentru a se asigura că organismele care sunt produse sunt sigure și pot fi cuprins. De exemplu, guvernul a sponsorizat dezvoltarea unor „switch-uri kill” care fac imposibilă supraviețuirea organismelor proiectate în afara laboratorului.

Recent, guvernul SUA și oamenii de știință au identificat nevoia de noi instrumente care pot identifica organismele modificate atunci când sunt amestecate cu o multitudine de microorganisme naturale. Aceste instrumente ar putea fi implementate în cele din urmă pentru a detecta organisme modificate în mediu. Acestea ar putea fi folosite pentru a proteja proprietatea intelectuală a unei companii în cazul în care un organism pe care l-a proiectat scăpa accidental din laborator sau pentru a detecta eliberări intenționate de organisme potențial dăunătoare.

Aceasta este sarcina asumată de echipa multi-instituțională însărcinată cu dezvoltarea unui astfel de instrument. Proiectul este finanțat de un premiu de 18 luni din programul Finding Engineering Linked Indicators (FELIX), care este derulat prin Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), o organizație din cadrul Biroului Directorului Informației Naționale care finanțează cercetarea pentru a aborda provocări cu care se confruntă comunitatea de informații din SUA. Premiul are o a doua fază care ar putea fi reînnoită pentru încă 24 de luni. Raytheon, un antreprenor de apărare din Massachusetts, este antreprenorul principal. Young, care a primit un premiu de 377.746 USD pentru partea sa din proiect, este unul dintre cei cinci subcontractanți. Celelalte sunt Universitatea Johns Hopkins, Universitatea Princeton, Universitatea California din San Francisco și Mission Bio, o companie de biotehnologie din San Francisco.

„Ne dăm seama de puterea ingineriei și a bioingineriei”, a spus Young, a cărui expertiză este în biologia sintetică, inclusiv ingineria genetică a bacteriilor, drojdiei și ciupercilor. „Suntem încântați de promisiunea biologiei sintetice, dar avem și responsabilitatea etică de a ne gândi la utilizările potențial negative ale tehnologiilor pe care le dezvoltăm.

"Laboratorul meu dezvoltă organisme proiectate pentru a rezolva probleme și folosim practici de siguranță dincolo de ceea ce ni se cere să folosim", a adăugat el. „Sperăm că acest proiect ne va conduce la un instrument cu costuri reduse pe care îl putem folosi pentru a ne asigura că toată lumea lucrează pentru a preveni eliberarea de organisme în mediu, de la universități la fabrici, până la pasionații de bio-DIY în garajele lor”.

Oamenii de știință creează microorganisme proiectate prin introducerea de noi gene în genomul lor, care le permit să producă medicamente valoroase, biocombustibili sau produse alimentare. O bacterie care conține gena umană pentru producerea de insulină sau o drojdie care poartă gene multiple de la mai multe organisme pentru a produce medicamentul antimalaric artemisinină sunt exemple. Deoarece multe dintre genele din aceste organisme artificiale există în natură, diferențierea lor de organismele neproiectate în probele de sol sau de apă poate fi o provocare. „Este asemănător cu a găsi acul proverbial într-un car de fân”, a spus Young.

El a adăugat că cheia pentru a face această distincție va fi identificarea semnăturilor genetice pentru fiecare organism. În virtutea modului în care sunt produse, majoritatea organismelor modificate genetic au una sau mai multe secțiuni scurte de ADN care sunt unice pentru genomurile lor și le fac diferite de verii lor neinginerie. Aceste semnături ADN pot fi folosite ca markeri pentru a identifica rapid un organism proiectat într-o populație de microorganisme naturale. Rolul lui Young în proiectul de cercetare este de a genera exemple de organisme realizate prin bioinginerie care conțin acești markeri specifici.

„Furnizăm informațiile„ de specialitate ”pe care dispozitivul de detectare le va căuta”, a spus el. „Ținem cont de ingineria genetică din ultimii 50 de ani și reducem toate aceste cunoștințe și informații la un set de semnături esențiale pentru organismele bioinginerești pe care cel mai probabil ar trebui să le găsim. Depinde de sponsorul nostru și de echipa să le găsim. decide ce organisme sunt importante și ajutăm să decidem ce semnături trebuie să analizăm. Este o lucrare foarte interesantă. "

Inițial, Young, care lucrează cu doi studenți absolvenți, se va concentra pe drojdia de bere, despre care spune că devine din ce în ce mai mult organismul de alegere pentru companiile de bioinginerie, deoarece este ușor de proiectat și ușor de crescut, având în vedere deceniile mari de experiență de fermentare la scară în industria berii. Semnăturile pe care le identifică vor fi utile pentru detectarea organismelor artificiale cunoscute care ar putea fi provenite din laboratoarele corporative și universitare. Detectarea organismelor potențial dăunătoare care ar fi putut fi eliberate intenționat în mediu va fi o provocare mai mare.

„Este mult mai complicat atunci când nu știi ce organisme ai putea avea nevoie să cauți”, a spus el. „Trebuie să ne gândim la ceea ce este cel mai probabil să fie acolo și ce ar crea cineva cu resurse limitate. Trebuie să creăm instrumente care să poată detecta o gamă largă de organisme proiectate. Și trebuie să fie suficient de flexibile pentru a putea detecta un un set specific de semnături, dar apoi detectăm semnăturile nou adăugate pe măsură ce se găsesc. Ajutăm la dezvoltarea unei tehnologii pentru a face acest lucru. "

Cunoștințele pe care le generează Young vor fi încorporate în cele din urmă într-un dispozitiv de detectare de pe bancă, care va fi dezvoltat de alți membri ai echipei de cercetare. Alți membri ai echipei creează algoritmi de învățare automată care vor găsi semnături noi pe care experții nu le pot identifica. Young a spus că se așteaptă ca un dispozitiv de detectare utilizabil pentru drojdie să fie gata la încheierea programului, dar ar putea trece cinci până la 10 ani înainte ca provocările mai complexe să fie rezolvate.


Producție mai ieftină și mai ușor de gestionat

Biotehnologia poate oferi fermierilor instrumente care pot face producția mai ieftină și mai ușor de gestionat. De exemplu, unele culturi biotehnologice pot fi proiectate pentru a tolera erbicide specifice, care fac combaterea buruienilor mai simplă și mai eficientă. Alte culturi au fost concepute pentru a fi rezistente la bolile specifice ale plantelor și la dăunătorii insectelor, ceea ce poate face combaterea dăunătorilor mai fiabilă și mai eficientă și / sau poate reduce utilizarea pesticidelor sintetice. Aceste opțiuni de producție a culturilor pot ajuta țările să țină pasul cu cererile de alimente reducând în același timp costurile de producție.


Institutul pentru Cercetarea Creației

Dumnezeu a dăruit creaturile Sale vii cu capacitatea de a se adapta la medii noi sau în schimbare. Diversitatea genetică în adaptare se referă la variația în cadrul unor tipuri de organisme create. De exemplu, luați în considerare marea varietate de câini și câini, care vin în toate formele, culorile și dimensiunile. Oamenii prezintă, de asemenea, o cantitate mare de variație. Variația observabilă a aspectului diferitelor tipuri de creaturi este denumită fenotip. Diversitatea fenotipică se bazează în mare măsură pe un organism și rsquos machiaj genetic (genomului). Genomul prezintă variații ale secvenței ADN numite diversitate genetică.

Diversitatea genetică este o caracteristică importantă a adaptării, dovadă fiind faptul că animalele experimentează acumularea și exprimarea mutațiilor dăunătoare în timpul consangvinizării (împerecherea rudelor apropiate). Consangvinizarea scade diversitatea genetică dintr-o populație și face creaturile mai puțin robuste și adaptabile. Chiar și printre unele tipuri de plante care au flori auto-fertilizante, niveluri semnificative de trecere a polenului sunt transferate prin vânt, insecte etc.

Diversitatea genetică este legată de diferite părți ale genomului unui organism. Atunci când genomurile sunt comparate în tipurile create, anumite porțiuni sunt foarte stabile și rămân foarte asemănătoare în rândul indivizilor, în timp ce alte părți ale genomului sunt extrem de variabile. În mod clar, variabilitatea genetică face parte din designul lui Dumnezeu pentru plante și animale, dar este folosită ca un sistem proiectat cu limitări. Aceste sisteme de variabilitate genetică abia încep să fie înțelese, ele implică nu numai diversitatea în secvența reală a ADN-ului, ci și diversitatea în modificările chimice ereditare ale ADN-ului (metilare) și în proteinele care împachetează ADN-ul (acetilare). Acest tip de variație ereditară se numește modificarea epigenetică. De fapt, nu schimbă secvența de bază a ADN-ului, ci îi influențează funcția și adaugă un alt aspect important variației genetice.

Diferența dintre trăsăturile simple și moștenirea multigenică asociată cu trăsăturile complexe a provocat o oarecare confuzie în rândul creaționștilor. Moștenirea simplă se referă, în general, la trăsăturile controlate în mare parte de una sau doar câteva regiuni din genom. Exemple de acest tip de moștenire includ lucruri precum culoarea ochilor, culoarea părului etc. Un articol creaționist recent despre culoarea hainei la căprioare arată cum funcționează acest tip de variabilitate în natură. 1

Cu toate acestea, așa cum sa discutat în articolul anterior din această serie, cele mai multe 2 trăsături exprimate sunt legate de adaptări asociate cu răspunsuri complexe din punct de vedere biologic. Aceste adaptări implică rețele de multe gene, denumite trăsături cantitative, și sunt studiate prin experimente complexe de cartografiere a ADN-ului în medii multiple. Pentru acest tip de date, sunt folosite modele statistice complicate care permit identificarea mai multor regiuni genomice și procentul de variabilitate pe care punctele cartografice de-a lungul cromozomilor contribuie la o anumită trăsătură.

O altă întrebare în jurul variabilității genetice este tipul de caracteristici ale secvenței ADN genomice care stau la baza funcției sale. O varietate de oameni de știință din creație, inclusiv Jean Lightner, Todd Wood, Peter Borger și alții, au prezentat date și modele care implică diversificarea genetică a tipurilor create prin elemente transpozabile și alte tipuri de ADN care nu codifică proteinele. Aceste secvențe par să ofere cele mai multe oportunități pentru modele de diversitate genetică și diversificarea tipurilor create. Oamenii de stiinta au caracterizat aceste portiuni ale genomului ca continand un depozit extrem de bogat de caracteristici functionale care regleaza multe aspecte ale expresiei genelor. 3

Cercetătorii în biologie de la ICR examinează în prezent literatura creaționistă și seculară despre ADN-ul necodificator pentru a determina noi locuri de cercetare în domeniul diversității genetice și rolul pe care îl joacă în adaptare.

  1. Catchpoole, D. 2012. Dragă căprioară: când &lsquomutanții&rsquo albi au un avantaj selectiv. Creare. 34 (1): 28-31.
  2. Tomkins, J. 2012. Mecanisme de adaptare în biologie: biologie celulară moleculară. Acte și fapte. 41 (4): 6.
  3. Shapiro, J. A. și R. von Sternberg. 2005. De ce ADN-ul repetitiv este esențial pentru funcționarea genomului. Revizuiri biologice. 80 (2): 227-250.

* Dr. Tomkins este asociat de cercetare la Institutul pentru Cercetarea Creației și și-a luat doctoratul. în Genetică de la Clemson University.

Citează acest articol: Tomkins, J. 2012. Mecanisme de adaptare în biologie: diversitate genetică. Acte și fapte. 41 (5): 8.


Ultimul strămoș comun universal mai complex decât se credea anterior

Oamenii de știință îl numesc LUCA, Ultimul strămoș comun universal, dar nu știu prea multe despre acest străbunic al tuturor ființelor vii. Mulți cred că LUCA a fost puțin mai mult decât un ansamblu brut de părți moleculare, o supă chimică din care evoluția a construit treptat forme mai complexe. Unii oameni de știință încă dezbat dacă a fost chiar o celulă.

Noi dovezi sugerează că LUCA a fost un organism sofisticat la urma urmei, cu o structură complexă recunoscută ca o celulă, relatează cercetătorii. Studiul lor apare în jurnal Biologie directă.

Studiul se bazează pe mai mulți ani de cercetare asupra unei caracteristici trecute cu vederea a celulelor microbiene, o regiune cu o concentrație mare de polifosfat, un tip de monedă energetică în celule. Cercetătorii raportează că acest loc de depozitare a polifosfatului reprezintă de fapt primul organel universal cunoscut, o structură odată considerată a fi absentă din bacterii și verișorii lor microbieni îndepărtați, arheile. Această organetă, indică dovezile, este prezentă în cele trei domenii ale vieții: bacterii, arhee și eucariote (plante, animale, ciuperci, alge și orice altceva).

Existența unui organit în bacterii merge împotriva definiției tradiționale a acestor organisme, a declarat profesorul Manfredo Seufferheld de la Universitatea din Illinois, științele culturilor.

„A fost o dogmă a microbiologiei că organitele nu erau prezente în bacterii”, a spus el. Dar, în 2003, într-o lucrare din Journal of Biological Chemistry, Seufferheld și colegii săi au arătat că structura de depozitare a polifosfatului în bacterii (au analizat o agrobacterie) era la fel din punct de vedere fizic, chimic și funcțional cu un organel numit acidocalcizom (uh-SID-oh). -KAL-sih-zohm) găsit în multe eucariote unicelulare.

Their findings, the authors wrote, "suggest that acidocalcisomes arose before the prokaryotic (bacterial) and eukaryotic lineages diverged." The new study suggests that the origins of the organelle are even more ancient.

The study tracks the evolutionary history of a protein enzyme (called a vacuolar proton pyrophosphatase, or V-H+PPase) that is common in the acidocalcisomes of eukaryotic and bacterial cells. (Archaea also contain the enzyme and a structure with the same physical and chemical properties as an acidocalcisome, the researchers report.)

By comparing the sequences of the V-H+PPase genes from hundreds of organisms representing the three domains of life, the team constructed a "family tree" that showed how different versions of the enzyme in different organisms were related. That tree was similar in broad detail to the universal tree of life created from an analysis of hundreds of genes. This indicates, the researchers said, that the V-H+PPase enzyme and the acidocalcisome it serves are very ancient, dating back to the LUCA, before the three main branches of the tree of life appeared.

"There are many possible scenarios that could explain this, but the best, the most parsimonious, the most likely would be that you had already the enzyme even before diversification started on Earth," said study co-author Gustavo Caetano-Anollés, a professor of crop sciences and an affiliate of the Institute for Genomic Biology at Illinois. "The protein was there to begin with and was then inherited into all emerging lineages."

"This is the only organelle to our knowledge now that is common to eukaryotes, that is common to bacteria and that is most likely common to archaea," Seufferheld said. "It is the only one that is universal."

The study lends support to a hypothesis that LUCA may have been more complex even than the simplest organisms alive today, said James Whitfield, a professor of entomology at Illinois and a co-author on the study.

"You can't assume that the whole story of life is just building and assembling things," Whitfield said. "Some have argued that the reason that bacteria are so simple is because they have to live in extreme environments and they have to reproduce extremely quickly. So they may actually be reduced versions of what was there originally. According to this view, they've become streamlined genetically and structurally from what they originally were like. We may have underestimated how complex this common ancestor actually was."

The study team also included Kyung Mo Kim, of the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology and Alejandro Valerio, of the Museum of Biological Diversity in Columbus, Ohio.

The National Institute of Allergy and Infectious Diseases and the National Science Foundation provided funding for this study.


What is the most genetically complex organism? - Biologie

Celulele are the structural and functional unit of all living organisms. Some organisms, such as bacteria, are unicelular , consisting of a single cell. Other organisms, such as humans, are multicelular , or have many cells an estimated 100,000,000,000,000 cells! Each cell can take in nutrients, convert these nutrients into energy, carry out specialized functions, and reproduce as necessary. Even more amazing is that each cell stores its own set of instructions for carrying out each of these activities.

It is important to know what organism the cell comes from. There are two general categories of cells: procariote și eucariote . Prokaryotes are capable of inhabiting almost every place on the earth, from the deep ocean, to the edges of hot springs, to just about every surface of our bodies. Procariote also lack any of the intracellular organelles and structures that are characteristic of eukaryotic cells. Most of the functions of organelles, such as mitochondria and the Golgi apparatus, are taken over by the prokaryotic plasma membrane. Eucariote are about 10 times the size of a prokaryote and can be as much as 1000 times greater in volume. The major and extremely significant difference between prokaryotes and eukaryotes is that eukaryotic cells contain membrane-bounded compartments in which specific metabolic activities take place, and have small specialized structures called organite that are dedicated to performing certain specific functions. Most important among these is the presence of a nucleu , a membrane-delineated compartment that houses the eukaryotic cell s DNA.

Cell Structures: The Basics

The Plasma Membrane A Cell's Protective Coat

The outer lining of a eukaryotic cell is called the membrană plasmatică . This membrane serves to separate and protect a cell from its surrounding environment and is made mostly from a double layer of proteins and lipids, fat-like molecules. Embedded within this membrane are a variety of other molecules that act as channels and pumps, moving different molecules into and out of the cell. A form of plasma membrane is also found in prokaryotes, but in this organism it is usually referred to as the membrana celulara .

The Cytoskeleton A Cell's Scaffold

The citoscheletul is an important, complex, and dynamic cell component. It acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endocitoza (the uptake of external materials by a cell) and moves parts of the cell in processes of growth and motility. There are a great number of proteins associated with the cytoskeleton, each controlling a cell s structure by directing, bundling, and aligning filaments.

The Cytoplasm A Cell's Inner Space

Inside the cell there is a large fluid-filled space called the citoplasma , sometimes called the citosol . In prokaryotes, this space is relatively free of compartments. In eukaryotes, the citosol is the "soup" within which all of the cell's organelles reside. It is also the home of the cytoskeleton. The cytosol contains dissolved nutrients, helps break down waste products, and moves material around the cell. The nucleus often flows with the cytoplasm changing its shape as it moves. The cytoplasm also contains many salts and is an excellent conductor of electricity, creating the perfect environment for the mechanics of the cell. The function of the cytoplasm, and the organelles which reside in it, are critical for a cell's survival.

Two different kinds of genetic material exist: acidul dezoxiribonucleic (DNA) and Acid ribonucleic (ARN). Most organisms are made of DNA, but a few viruses have RNA as their genetic material. The biological information contained in an organism is encoded in its DNA or RNA sequence.

Prokaryotic genetic material is organized in a simple circular structure that rests in the cytoplasm. Eukaryotic genetic material is more complex and is in units called gene . The nuclear genome is divided into 24 DNA molecules, each contained in a different cromozom .

The human body contains many different organs, such as the heart, lung, and kidney, with each organ performing a different function. Cells also have a set of "little organs", called organite , which are adapted and/or specialized for carrying out one or more vital functions. Organelles are found only in eukaryotes and are always surrounded by a protective membrane. It is important to know some basic facts about the following organelles.

The Nucleus A Cell's Center

The nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis occurs. The nucleus is spheroid in shape and separated from the cytoplasm by a membrane called the plic nuclear . The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing.

The Ribosome The Protein Production Machine

Ribozomii se găsesc atât în ​​procariote, cât și în eucariote. The ribozom is a large complex composed of many molecules, including RNA and proteins, and is responsible for processing the genetic instructions carried by mRNA. Protein synthesis is extremely important to all cells, and therefore a large number of ribosomes sometimes hundreds or even thousands can be found throughout a cell.

Ribosomes float freely in the cytoplasm or sometimes bind to another organelle called the endoplasmic reticulum.

Mitochondria--The Power Generator

Mitocondriile are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. Mitochondria contain their own genome that is separate and distinct from the nuclear genome of a cell. Mitochondria have two functionally distinct membrane systems separated by a space: the outer membrane, which surrounds the whole organelle and the inner membrane, which is thrown into folds or shelves that project inward. These inward folds are called cristae . The number and shape of cristae in mitochondria differ depending on the tissue and organism in which they are found, and serve to increase the surface area of the membrane. Mitochondria play a critical role in generating energy in the eukaryotic cell, and this process involves a number of complex pathways. They are the powerhouses of the cell.

The Endoplasmic Reticulum and the Golgi Apparatus Macromolecule Managers

The endoplasmic reticulum (ER) is the transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that will float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the rough ER si smooth ER . The rough ER is labeled as such because it has ribosomes adhering to its outer surface, whereas the smooth ER does not. The smooth ER serves as the recipient for those proteins synthesized in the rough ER. Proteins to be exported are passed to the aparate Golgi , sometimes called a Golgi body sau Complexul Golgi , for further processing, packaging, and transport to a variety of other cellular locations.

Lysosomes and Peroxisomes The Cellular Digestive System

Lizozomi și peroxisomes are often referred to as the garbage disposal system of a cell. Both organelles are somewhat spherical, bound by a single membrane, and rich in digestive enzime , naturally occurring proteins that speed up biochemical processes. For example, lysosomes can contain more than three dozen enzymes for degrading proteins, nucleic acids, and certain sugars called polysaccharides. Here we can see the importance behind compartmentalization of the eukaryotic cell. The cell could not house such destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system.


Celulă animală

Note: The animal eukaryotic cell concept map is based upon this article, and these two are meant either to be given out as homework or to be done in class as a team exercise to fill in the concept map blanks. I think it is best utilized as a normal homework assignment to clarify in the students minds exactly how the parts of the cell are connected.


Interesting Examples of Genetic Engineering That’ll Leave You in Awe

Genetic engineering is the technique that gives the power to desirably manipulate the genome of an organism. This ability has been explored and experimented in several organisms, some of which have been commercialized whereas the practical applications of some are being tested.

Genetic engineering is the technique that gives the power to desirably manipulate the genome of an organism. This ability has been explored and experimented in several organisms, some of which have been commercialized whereas the practical applications of some are being tested.

The first genetically modified organism was created by Herbert Boyer and Stanley Cohen in 1973. It was a bacterium Escherichia coli that contained genes for antibiotic resistance.

Doriți să scrieți pentru noi? Ei bine, căutăm scriitori buni care vor să răspândească vestea. Luați legătura cu noi și vom vorbi.

Genetic engineering refers to a fast-growing technology that enables modifications in the genetic make up of an organism. This includes addition of new gene(s), deletion of gene(s) or even manipulation of the existing genes to introduce or get rid of specific traits and characteristics.

The resultant organisms, containing a genome altered in such a way, are collectively termed as genetically modified organisms (GMOs). In case of manipulation by addition of genes, the organisms which contain genes added from a different variety of the same species are called cisgenic organisms whereas those containing genes from a foreign species are called transgenic organisms.

Since the first successful attempt in 1973, several organisms were experimented with, giving rise to several interesting genetic engineering examples. Some of the significant ones have been described below.

Insulin-producing Bacteria

Insulin injection is a routine part of diabetes treatment today. But this insulin actually comes from a genetically engineered strain of E. coli. Prior to this, insulin was sourced from pancreas of pigs and other animals.

At the well-known biotech company Genentech Inc. (short for Genetic Engineering Technology), scientists were exploring genetic engineering to develop human hormones in bacteria. One of the examples include the development of E.coli that produced human insulin. For this, they isolated the human gene for insulin, and accordingly designed a gene that would specifically produce human insulin protein, when inserted in the bacterial genome. These man-made genes were introduced in the bacterial genome to get the production of insulin on a large scale.

In 1982, this synthetic insulin was approved by U.S. Food and Drug Administration (FDA). Sold under the brand name Humulin, it is the first-ever therapeutic product that was generated through genetic engineering. This genetic engineering attempt not only changed the scenario for treatment of diabetes, but for several other conditions as well. Now owned by F. Hoffmann-La Roche Ltd., Genentech continues to be known as the founder of the biotechnology industry.

Terminator Seeds

The ability to modify plant genomes and introduce genes for a specific desired trait into a desired plant, gave rise to an array of experiments on several commercially important crops. Several biotech companies developed seeds for plants that are disease-resistant, pest-resistant, herbicide-resistant, or that give high yields. But, in order to protect their intellectual property rights, a new technology known as the Genetic Use Restriction Technology (GURT) or Terminator Technology, was born. The seeds generated through this technology are called terminator seeds or suicide seeds.

The characteristic feature of terminator seeds is their ability to generate plants that give rise to sterile seeds. In simple terms, a farmer buys the seeds, sows them to reap a good harvest of a crop that is genetically modified to possess a desirable trait. But, the new seeds that are formed in these genetically modified (GM) crops are sterile and cannot be used for the next season. He has to buy the seeds again.

Doriți să scrieți pentru noi? Ei bine, căutăm scriitori buni care vor să răspândească vestea. Luați legătura cu noi și vom vorbi.

An advancement over this technology is the development of a genetically engineered crop that yields sterile seeds, but the desired trait that has been engineered will be functional only when an inducer chemical is administered. This inducer chemical needs to be purchased from the respective company. Thus, the farmer may save the seeds from his harvest but needs to purchase the inducer every year.

A huge controversy surrounds this technology since its proposition by Monsanto in the 1990s, with claims that it is a new way to rob farmers and make profits. But the proponents argue that they need to make up for the costs incurred in developing the technology. Apart from protection of intellectual property, the biggest advantage conferred by such a technology is that it prevents the genetically altered trait from spreading to wild plants, which is one of the risks involved in use of GM crops. Nevertheless, the agribusiness giant agreed not to commercialize terminator seeds.

Glowing Organisms

Certain organisms possess a natural ability to produce light through a chemical reaction, a property known as bio luminescence. It is more commonly seen in marine animals, and the most famous example is a type of jellyfish called Aequorea victoria. It produces a protein called green fluorescence protein (GFP) that confers the ability to glow.

This protein was discovered and engineered by a trio of scientists, who won the Nobel Prize in Chemistry (2008) for their work. Later, the gene for GFP was introduced in an array of organisms leading to the development of genetically engineered glow-in-the-dark bacteria, fungi, plants, fish, mice, cats, dogs, marmosets, rabbits, pigs, etc.

GloFish is a genetically modified, fluorescent variety of zebrafish that has been trademarked by Yorktown Technologies. Varieties of this GloFish are available in different colors, including red, green, purple, etc., in several pet stores in USA. It is the only genetically modified pet that is commercially available.

This gene revolutionized genetic engineering techniques by providing a way to see the expression of genes. When combined with the gene of interest and introduced into an organism, it serves as a visible tag to know if the particular gene of interest has been expressed or not.

Drug-producing Chickens

Imagine a drug factory containing an array of chickens that lay eggs loaded with medicinal proteins. Some scientists are trying hard to ensure that such a day arrives soon.

A group of scientists at the Roslin Institute in Scotland, have developed a GM chicken that lays eggs containing medicinal proteins. Egg-whites are naturally loaded with a protein called ovalbumin. What the group of scientists did was introduced the gene for a foreign protein, instead of the ovalbumin gene, in a set of chickens. Consequently, the eggs of these GM chickens were loaded with the foreign protein.

Although a bit bizarre, this attempt if successful, will provide an easy way to generate large amounts of medicinal proteins useful for treatment of anemia, certain cancers, hematological disorders, etc. The ultimate result one may expect is availability of these drugs at comparatively lower prices.

Cows that Make Human-like Milk

How cool would it be if you could drink a bottle of milk, and get nutrition as well as antimicrobial agents!

There is a significant difference in the composition of cow milk and human breast milk. Apart from nutrients, human breast milk contains a variety of antimicrobial agents as well as antibodies and other proteins required for immunity. These proteins are vital for proper development of the immune system in infants, as well as to maintain a healthy gut microflora.

At the State Key Laboratory for Agrobiotechnology in China, a group of scientists developed transgenic cows that were engineered to produce an antimicrobial enzyme that is present in large amounts in human milk. In another set of experiments, they genetically engineered cows to produce milk containing certain immunity-providing proteins of human milk.

As a step ahead, they have managed to develop cattle that produce milk with a fat content similar to that of human milk. They claim that in cases where lactation is not feasible, such humanized milk can prove to be a better substitute rather than the infant formulas.

Anti-freeze Tomatoes

Ever wondered why fish do not freeze even at extremely low temperatures? What if this property could be transferred to fruits and vegetables, and be able to preserve them for a long time. In an attempt to explore this idea, scientists isolated a gene that makes an antifreeze protein in a fish called winter flounder, which is known to survive in extremely cold conditions.

This gene was integrated into the DNA of tomato plant cells, which were used to develop a new variant of tomato plants. Whether these tomatoes were frost-resistant is still unclear, and were never commercialized. However, they became the center-point of the huge debate over the development and commercialization of GM crops, and are infamously known as fish tomatoes.

Cress that Detects Land Mines

The safe removal of land mines is a major challenge and progressing at the current rate, removal of all the mines that have been laid till now would take more than a thousand years. Therefore, the need to develop a method to tag land mines, and avoid the innumerable accidents that occur during de-mining, is immense.

With this intention in mind, a company called Aresa Biodetection (Copenhagen, Denmark), has developed a GM thale cress (Arabidopsis thaliana), the favorite model of botanists and geneticists. This genetically engineered plant changes its color from green to reddish brown in the presence of land mines. Such a change occurs when the roots of the plant detect nitric oxide that evaporates from the explosives present in land mines. This detection system is active once the plant is 3-5 weeks old, and hence offers not just safe but faster way to spot land mines as compared to the current methods.

However, the practical applicability of this method is still not clearly evaluated. The company stopped its research on thale cress in 2008, and closed down in the following year.

Diesel-producing Bacteria

Although the arena of biofuels is being explored since the time of Henry Ford, only 10-20% of the fuel demand can be met through the currently available biofuels. In addition, the biofuel must be compatible with the current vehicle technology or should not demand significant technical modifications.

As a step towards this goal, a group of scientists at the University of Exeter (UK), genetically modified the pet experimental bacteria E. coli. This bacteria is known to produce certain long chain alkanes in order to build its cell membranes. Through genetic modification, the metabolic pathways of this organism were altered such that it produces and secretes hydrocarbons similar to those present in diesel. These hydrocarbons can be easily purified and used as a replacement for diesel.

Although at a preliminary stage as yet, this genetic engineering example has contributed significantly to the progress in biofuel techniques.

Singing Mice

Singing in mice has been reported by several scientists from all over the world, however, the frequencies at which they sing is not audible to humans. Especially famous is the Alston’s brown mouse or Alston’s singing mouse. It would be surely interesting if we could hear these songs too.

At the University of Osaka in Japan, geneticists were trying to study the effects of mutations in a strain of genetically engineered mice that are prone to mutations. One of the effects of a mutation may have altered vocalization in the mice, and a mouse that could sing at frequencies audible to humans was born.

This accidental genetic modification may provide an easy way to study communication patterns in mice as well as its similarities and differences with respect to other mammals.

Banana Vaccines

Scared of an injection but need to get vaccinated? Simplu. Eat a banana and get vaccinated for diseases like cholera and hepatitis. Known for their high potassium content but infamous as high-fat fruits, bananas are one of the contenders in the development of edible vaccines.

A gene for the antigen required for immunity against a specific pathogen is introduced into the banana genome such that the antigen is present in the bananas. When an individual eats the banana, the antigen is picked up by certain specialized gut cells which initiate a cascade of immune processes. An immune memory for the antigen is generated, and the person is vaccinated for the respective disease.

Other plants being developed to produce edible vaccines include tomatoes, potatoes, corn, rice, wheat, soy, etc., with target diseases including malaria, cancers, hepatitis B, gastroenteritis, etc. But, an even more amazing advancement would be if the immunity could be passed to developing fetus. A pregnant woman eats a fruit or vegetable, gets vaccinated, and passes the chemical information required for immunity to the fetus.

Disease-preventing Mosquitoes

Mosquito is considered to be the most dangerous animal, since it has killed more humans than any other animals, as well as killed more humans than even wars and plague. What if this same mosquito is used to prevent the spread of diseases?

Aedes aegypti is the mosquito species responsible for the spread of dengue, yellow fever, and chikungunya. An interesting fact about them is that only females can bite and thus transfer the pathogenic virus. A single female lays about 500 eggs in her lifetime.

On the other hand, the male mosquito cannot bite since it does not have the mouth parts for biting. The more important fact about this male is that it is exceptionally adept at finding the female mosquitoes. Taking advantage of these two properties, scientists at the Oxford University developed the male mosquito that carries a gene which results in the death of the offspring. In a field experiment in Cayman islands, this technique yielded about 85% reduction in the mosquito population in four months.

A production unit at Oxford is being developed to produce such mosquitoes on a larger scale with plans of producing about 20 million mosquitoes in a single week.

Genetic engineering has opened up an array of approaches to tackle several challenges, that are not just limited to the medical community. However, this technology has to cross several hurdles including safety concerns, stability of the resultant GMOs, transfer of genes into the wild, as well as ethical and social issues.

Postări asemănatoare

Aflați câteva etici de inginerie genetică atunci când vine vorba de practici precum clonarea, care sunt în ochii multora, imorale și un atac pervers asupra creației.

Despite all that controversy surrounding it, genetic engineering is here to stay and progress, as biomedical engineering technologies become smarter. Read about the different types of genetic engineering in the&hellip

Genetic engineering has created a wave of interest among scientists and common man. While some consider it to be a curse, others a boon. We have provided you with important&hellip


Priveste filmarea: COVID-19 Update: imunitate, vaccin, booster + întrebări și răspunsuri cu Dr. Gily Ionescu (Ianuarie 2022).