Паук+коза, капуста+скорпион: самые невероятные генетические эксперименты

Вы наверняка слышали о светящихся в темноте кошках, выведенных в Южной Корее (если нет, то вот видео). Это генетически модифицированные кошки, в кожу которых добавлена люминесцентная пигментация, приводящая к тому, что под ультрафиолетовым светом они начинают светиться.

Затем ученые успешно клонировали таких кошек, а флуоресцентный ген передался следующему поколению. Хорошо это или плохо, непонятно, но, тем не менее, остается открытым вопрос: как мы узнаем, что зашли слишком далеко? Где находится грань между научным прогрессом и необратимыми изменениями ДНК формы жизни?

Если история про кошек вам показался чем-то экстремальным, то как насчет еще десятка подобных сюжетов?

Паутина применяется в огромном количестве отраслей, с каждым днем областей использования паучьего шелка становится все больше.

Благодаря своей невероятной силе по отношению к размеру, паутина была исследована на применение ее в пуленепробиваемых жилетах, искусственных сухожилиях, бинтах, даже компьютерных чипах и волоконно-оптических кабелях для хирургии.

Но получение достаточного количества шелка требует наличие десятков тысяч пауков и очень много времени ожидания, не говоря уже о том, что пауки зачастую убивают других пауков на своей территории, поэтому их нельзя выращивать также, как, к примеру, пчел.

Таким образом, исследователи обращаются к козам, единственным животным в мире, которые могли бы помочь в данной ситуации за счет обладания генами паука.

Профессор Рэнди Льюис (Randy Lewis) из университета Вайоминга изолировал ген, ответственный за производство драглайн шелка, самого сильного типа шелка, используемого пауками при создании своих сетей (большинство пауков производят шесть различных типов шелка).

Затем он скрестил полученный ген с козьим геном, ответственным за выработку молока, спарил козу и убедился в том, что трое из семерых козлят сохранили в своей структуре ДНК ген, производящий шелк.

Все, что осталось сделать сейчас, это получить молоко и отфильтровать паучий шелк. Профессор Льюис не застрахован и от иронии: весь его офис завешан постерами Человека-паука.

В большинстве случаев ученые проводят эксперименты, преследуя определенную цель. Иногда, однако, они просто "забрасывают" определенное количество генов в грызунов и ожидают, что произойдет.

Вот так и была получена мышь, которая чирикает как птица. Это было частью японского исследовательского проекта по использованию генной инженерии. Эксперты генетически модифицировали мышей, давая им породу, выращивали их и фиксировали результаты.

Во время проверки нового помета мышей однажды утром они обнаружили у одного из малышей грызунов способность "петь, как птица". Крайне заинтересованные этим, они сосредоточились на изучении этой особи, и теперь существует около 100 грызунов, которые могут петь. На одну из них можно посмотреть здесь.

Более того, эксперты заметили, что когда обычные мыши вырастали в окружении поющих, то они начинали использовать различные звуки и мелодии, наподобие того, как в человеческой популяции распространяется тот или иной диалект.

Для чего можно использовать таких мышей? Пока неизвестно, но цель проекта заключается в том, чтобы искусственно ускорить процесс эволюции, и, судя по всему, это происходит по не совсем ожиданным направлениям.

Профессор Такеши Яги (Takeshi Yagi) утверждает, что ему и его коллегам удалось вывести мышь с короткими конечностями и хвостом, как у таксы. Странно это все.

Этот генетически модифицированный атлантический лосось вырастает в два раза быстрее и в два раза крупнее обычного лосося. Созданная компанией AquaBounty, рыба является носителем двух измененных генов: первый ген от лосося чавычи, который не употребляется в пищу также широко, как атлантический, но гораздо быстрее растет в молодом возрасте.

Второй ген получен от налима, донного угря, который регулярно растет на протяжении всего года. Лосось, с другой стороны, как правило, растет только в летнее время года.

В результате этих экспериментов и был выведен быстро растущий лосось, причем, это первое генетически модифицированное животное, официально разрешенное к употреблению в пищу человеком.

В 2007 году индийская команда экспертов опубликовала свои исследования по созданию штамма бананов, которые прививают людей от гепатита В. Кроме того, специалисты успешно провели подобные эксперименты с морковью, салатом, картофелем и табаком, которые тоже в состоянии быть носителями вакцины.

Однако, самым надежным продуктом, по их мнению, являются все же бананы.

В итоге ослабленный вариант вируса попадает в ваш организм. Он недостаточно силен, чтобы спровоцировать развитие заболевания, но этого количества вируса хватает для того, чтобы ваша иммунная система начала производить антитела, которые защитят вас в случае полноценной попытки вируса проникнуть в ваш организм.

Однако, есть большая вероятность того, что события могут пойти не так, как нужно, начиная от появления аллергических реакций и заканчивая обычным сбоем в работе.

Почему рекомендуется каждый год делать прививку от гриппа?

Из-за того, что вирус обладает способностью быстро адаптироваться в ответ на введение вакцины, постоянно должны появляться новые штаммы бананов, то есть система должна идти в ногу с генетической гонкой вооружений.

А если вы не хотите прививаться? Крайне легко занести в свой организм вместе с пищей, какой-нибудь вирус, поскольку нет государств, в которых актуально на законодательном уровне требование маркировки продуктов с ГМО.

Мать природа невероятно умна. Сначала она дала нам мясо в виде животных, которые могут от нас убежать, потом сделала этих животных загрязнителями окружающей среды. К счастью, наука вовремя подоспела.

Встречайте свиней, экологически чистых свиней (Enviropig). Эти генетически модифицированные хрюшки поглощают больше фитиновой кислоты, которая, в свою очередь, уменьшает количество фосфорных отходов, производимых ими же.

Целью данного эксперимента было снижение загрязнений фосфором, которым свиной навоз заполняет землю. Более того, большинство свиноферм имеют дело с избыточным количеством отходов, а, следовательно, и с избыточным количеством фосфора.

Избыток фосфора накапливается в почве и в близлежащих источниках воды, что является серьезной проблемой. С дополнительным количеством фосфора в воде водоросли начинают расти с повышенной скоростью, забирая весь кислород из воды, тем самым лишая рыбу возможности жить.

Проект осуществлялся на протяжении 10 поколений Enviropig, однако, потерял финансирование в 2012 году.

Если у вас рак, вы сможете от него избавиться, употребляя в пищу больше яиц. Но не обычных яиц, а яиц, снесенных курами, ДНК которых было смешено с человеческими генами. Британская исследовательница Хелен Санг (Helen Sang) создала кур, генетическая система которых переплетается с человеческой ДНК, содержащей борющиеся с раком кожи белки.

Когда куры несут яйца, половина белка, из которого состоит яйцо, - это белок, использующийся в противораковых препаратах.

Идея состоит в том, что производство лекарственных препаратов таким образом будет дешевле и эффективнее, без использования дорогих био-реакторов, являющихся отраслевым стандартом в настоящее время.

У этой системы есть много потенциальных преимуществ, но некоторые общественные деятели подняли вопрос о том, что куры, используемые для производства лекарств, будут классифицироваться как "медицинское оборудование", а не "животные", что позволяет ученым обходить законы по защите прав животных.

Если создание "очеловеченных" куры вам не показалось чем-то очень странным, то стоит знать, что ученые в Китае занимались сращиванием генов человека и двух сотен коров с целью получения от них человеческого молока.

И это сработало. По заявлению ведущего специалиста исследования Нинг Ли (Ning Li), все 200 коров в настоящее время производят молоко, которое по своему составу идентично молоку кормящей человеческой матери.

В рамках своей работы они клонировали человеческие гены и смешивали с ДНК эмбриона коровы. Затем эмбрион имплантировался в матку животного. Основная их цель – это создать генетически модифицированную альтернативу человеческому молоку, которое можно будет давать младенцам.

Тем не менее, ясно, что люди обеспокоены тем, насколько безопасным будет этот продукт для маленьких детей.

Androctonus australis - это один из самых опасных скорпионов в мире. Его яд также токсичен, как и яд черной мамбы, а укус может привести к повреждению тканей и кровотечению, не говоря уже о ежегодной гибели нескольких человек.

Капуста, с другой стороны, это всем известный овощ. В 2002 году команда исследователей из колледжа естественных наук в Пекине решила объединить "этих двоих", получив в итоге безопасный для потребления человеком продукт.

В частности, они выделили конкретный токсин из яда скорпиона и изменили геном капусты таким образом, что по мере роста овощ должен был его, токсин, вырабатывать. Для чего необходимо создание ядовитой капусты?

Предположительно, они использовали токсин, который действует только на насекомых, не на людей.

Другими словами, он работает как встроенный пестицид, поэтому, когда насекомое вроде гусеницы претендует на капусту, его сразу же парализует, а затем появляются настолько сильные спазмы, что насекомое умирает от судорог.

Тревожным является тот факт, что генетический измененный овощ приобретает все новые очертания с каждым последующим поколением. Поскольку токсин уже содержится в капусте, то сколько должно пройти времени, чтобы гены мутировали в нечто, что будет токсичным для человека?

Несколько отдельных исследовательских групп начали выращивать свиней с человеческими органами, пригодными для трансплантации людям.

Ксенотрансплантация (трансплантация между видами) была на самом деле проблемой в деле по пересадке органов от свиньи к человеку из-за специфического фермента, который есть у свиней, но который отвергает человеческий организм.

Рэндалл Пратер (Randall Prather), исследователь из университета Миссури, клонировал четырех свиней, причем зашел в своих экспериментах настолько далеко, что у его свиней уже нет гена, который вырабатывает этот фермент.

Шотландская компания, которая произвела на свет всем известную овечку Долли, также сумела успешно клонировать пятерых свиней, в ДНК которых отсутствует этот ген.

Вполне возможно, что в ближайшем будущем генетически модифицированные свиньи будут выращиваться массового. Еще один вариант развития событий – это возможность выращивания человеческих органов внутри свиней.

Такие исследования являются еще более спекулятивными, хотя уже удалось вырастить поджелудочную железу крысы внутри мыши.

Американская компания министерства обороны DARPA на протяжении многих лет была заинтересована в изучении человеческого генома, и, как следовало ожидать от компании, которая создала 99 процентов всех самых опасных роботов в мире, их интерес существовал не только в образовательных целях.

Обойти американский закон о запрете на создание человеческой химеры очень сложно, но они, судя по всему, пришли к высоким результатам путем исследований генома человека.

На один из проектов 2013 года было выделено 44,5 миллиона долларов для создания и развития "биологической системы, которая соответствует работе различных биологических архитектур на молекулярном и генетическом уровне".

Иными словами цель проекта – повысить работоспособность солдат в боевой зоне.

Однако, есть еще один проект, который, откровенно говоря, устрашает: нейронная программа, цель которой определить "может ли сеть нейронов быть дифференциально модулирована посредством оптогенетического нервного возбуждения в животных моделях".

Оптогенетика – это до конца неизученная область неврологии, которая используется для манипулирования нейронной активностью и для контролирования поведения животных.

Причем, стоит отметить, что уже в этом году ученые надеются провести рабочую демонстрацию этой технологии с участием "нечеловеческих приматов". Это говорит о том, что прогресс идет очень быстро, и что, безусловно, в конечном итоге, они планируют испытание своей технологии на людях.