В. В. Гриценко

В.В. ГРИЦЕНКО Истоки генной инженерии растений
Есть в словах «научное открытие» некоторая мистика. Может быть, некие из нас к концу XX века и разучились удивляться новостям науки, но практически у всех В. В. Гриценко при известии об следующем открытии чувства обостряются, как, может быть, было еще у старых людей при встрече с кое-чем неведомым. Любопытство и настороженность сразу. Как нам жить с этим «новорожденным» познанием? Может быть В. В. Гриценко, оно изменит нашу жизнь? В наилучшую ли сторону? А вдруг оно небезопасно? В чем его смысл, как создателю удалось сделать открытие? В последние десятилетия революционные открытия в биологии вызывают бурные В. В. Гриценко споры и держат в напряжении практически все население земли.

Всем известны страсти, кипящие по поводу трансгенных животных и растений. Общество разделилось на ярых врагов и приверженцев сотворения таких организмов и использования приобретенных из их товаров В. В. Гриценко. Есть либо не есть продукты из трансгенной сои? Как реагировать на все новые диковинные химеры – картофель, убивающий колорадского жука; землянику, препятствующую образованию инея в саду; персики, растущие за Полярным кругом; коз В. В. Гриценко, дающих вкупе с молоком вакцины против заболеваний? Есть ли предел фантазии ученых, может быть, для их не осталось ничего неосуществимого?

Чтоб ответить на эти вопросы, попробуем откинуть эмоции и разобраться В. В. Гриценко в том, какие открытия, изготовленные на различных шагах развития науки, воздействовали на возникновение в наше время технологий получения трансгенных растений – методов целенаправленного конфигурации их геномов методом вставки в их генов чужеродных организмов В. В. Гриценко. История открытия – вещь сама по для себя увлекательная. Попытайтесь представить, как можно было угадать, куда приведет узенькая тропинка событий, робко вьющаяся по задворкам ботаники, микробиологии, фитопатологии. Можно ли было заблаговременно представить, что она не В. В. Гриценко оборвется, а выведет ученых на широкую дорогу. Где ее начало?

Пожалуй, корешки необходимо находить в том времени, когда ученые в первый раз заинтересовались взаимодействием микробов и растений. Так мы оказываемся во 2-ой В. В. Гриценко половине XIX в. Германский ученый Герман Гельрих 20 сентября 1886 г. делает в Берлине, в Обществе германских естествоиспытателей и докторов, доклад «В какой форме азот доступен для растений». Результаты его тестов обосновывают В. В. Гриценко роль в фиксации азота микробов. Правда, это открытие не стало для ученых большой неожиданностью, оно уже было подготовлено ходом науки, – мысль, что именуется, носилась в воздухе. Гельриху просто посчастливилось первому обосновать то, что В. В. Гриценко большая часть ученых уже издавна подразумевали…

Создадим еще шаг вспять, в век XVIII, и окунемся в развернувшийся уже тогда спор о том, откуда растения берут азот. Британский химик Дж.Пристли и В. В. Гриценко голландец Ян Ингенгус считают, что они поглощают этот элемент из воздуха, а швейцарский физиолог растений Соссюр и германский агрохимик Либих настаивают на том, что растения берут его из земли. Результаты тестов нередко противоречат друг дружке В. В. Гриценко. Исключительно в XIX в., в 1838 г., французский ученый Жан Батист Бусенго показал, что пшеница усваивает азот только из земли, а горох и трилистник получают его из воздуха. Равномерно выяснилось В. В. Гриценко, что большая часть видов растений не могут всасывать азот из воздуха, и только бобовые владеют этой умопомрачительной и полезной способностью.

Таким макаром, бобовые растения – особенный случай в физиологии растений, случай с непонятными причинами, а В. В. Гриценко может быть, и с перспективами практической полезности! Естественно, внимание ученых было привлечено конкретно к ним. Загадкой бобовых в XIX в. стали заниматься и институты, и бывалые станции, и личные сельскохозяйственные В. В. Гриценко фермы в Европе и Америке. Какие особенности отличают бобовые от всех других растений? На корнях фактически всех представителей этого семейства находили не характерные другим видам бессчетные мелкие вздутия – клубеньки. А в их под В. В. Гриценко микроскопом можно было следить мельчайшие организмы. Разумно было представить, что клубеньки, мельчайшие организмы и фиксация азота воздуха как-то связаны, и во 2-ой половине XIX в. возникают бессчетные публикации, в каких В. В. Гриценко высказывается идея, что клубеньковые бактерии участвуют в азотфиксации. Но догадок не много, требуется экспериментальная проверка. Вот тут-то первым и добивается фуррора Герман Гельрих. Спустя куцее время огромное количество ученых в различных странах В. В. Гриценко подтвердили его результаты.

Через два года, в 1888 г., именитый голландский бактериолог М.Бейеринк, сумел выделить и вырастить чистую культуру азотфиксирующих микробов. Позже, по предложению Б.Франка, они получили заглавие Rhizobium (1889 г.).

Еще через В. В. Гриценко два года (1890) А.Празмовский показал, что эта культура удовлетворяет постулатам Роберта Коха о паразитарных микробах. Он вырастил растения гороха на стерильной почве, оказалось, что при таком выращивании клубеньков у их не В. В. Гриценко появляется. Позже ученый заразил выросший без клубеньков горох незапятанной культурой Rhizobium leguminozarum и следил, как после чего на корнях растений развиваются клубеньки. Из этих клубеньков Празмовский повторно выделил бактерии, которые оказались все В. В. Гриценко теми же Rhizobium leguminozarum.

В то время хоть какого отысканного в «чужом» организме микроорганизма было принято считать возбудителем заболевания, но этот «паразит» приносил растениям очевидную пользу – обеспечивал их труднодоступным для многоклеточных В. В. Гриценко (эукариотических) организмов азотом воздуха. При этом, свободноживущие бактерии Rhizobium leguminozarum не могли фиксировать азот. Таким макаром, при инфецировании меняли свои характеристики не только лишь растения, да и сами бактерии. Как позже узнали, это был один В. В. Гриценко из умопомрачительных примеров реального симбиоза – выгоду от совместной жизни получали оба вида организмов.

Хотя определенные детали этого взаимодействия длительное время оставались неведомыми, это не воспрепядствовало Ф.Ноббе и Л В. В. Гриценко.Хильтнер, сотрудникам Царской Саксонской опытнейшей станции по физиологии растений в Таранде (близ Дрездена), попробовать использовать клубеньковые бактерии в биотехнологии. Они заключили договор с компанией «Фарбверке Хоэкст» на создание продукта нитрагина – незапятанной культуры Rhizobium. По В. В. Гриценко их идее, крестьяне могли существенно повысить сбор, внося эту культуру в почву. Но затея провалилась – сбор если и повышался, то некординально. Как выяснилось позднее, различные виды бобовых ведут взаимодействие с различными видами микробов В. В. Гриценко, о чем тогда также не было ничего понятно. (Кстати, когда этот вопрос был довольно изучен, мысль Ф.Ноббе и Л.Хильтнер была-таки доведена в США до практического воплощения и на В. В. Гриценко данный момент с фуррором употребляется.) Вроде бы то ни было, уже в конце XIX в. неувязкой взаимодействия микробов и растений интересовалось не только лишь научное общество, да и крестьяне, и промышленники.



Но В. В. Гриценко, невзирая на бурное и многообещающее начало, новые идеи в этой области очень скоро закончили появляться. Всех заинтересовывало, как бактерии фиксируют азот, как ведут взаимодействие растения и бактерии, но как подступиться к В. В. Гриценко этим дилеммам, было непонятно. Для их решения не хватало способов современной биохимии и молекулярной биологии. Но конкретно этот «застой» вынудил ученых направить внимание на «менее интересные» факты: а конкретно, на другие В. В. Гриценко случаи опухолеобразования у растений, к примеру на известные ботаникам корончатые галлы. Многие виды галлов вызываются насекомыми-паразитами, но корончатые галлы появлялись очевидно без их роли. Первыми их исследователями были южноамериканский фитопатолог Э В. В. Гриценко.Смит и датский ветеринарный врач К.Енсен. При этом последний заинтересовался корончатыми галлами, изучая образование опухолей у животных (растения служили ему моделью). Енсен показал, что опухоль у свеклы может появиться, если заразить растение незапятанной В. В. Гриценко культурой Agrobacterium tumefaciens. Смиту и его сотруднику Гаунсенду удалось показать то же самое для хризантемы.

Таким макаром, был найден очередной увлекательный случай инфецирования растений микробами, при этом эти бактерии относились уже к другому В. В. Гриценко роду, а растения были не бобовыми. И хотя при всем этом на растении также появлялось разрастание тканей, на симбиоз бобовых с Rhizobium это очевидно не походило.


^ Корончатые галлы
Исследования Енсена и Смита В. В. Гриценко продолжил А.Браун, ставший самым большим спецом по корончатым галлам первой половины XX в. Его заинтересовывало, почему клеточки здоровой растительной ткани после инфецирования агробактериями вдруг теряют свои специальные признаки и начинают В. В. Гриценко делиться, образуя аморфную опухоль. В 1947 г. Брауну удалось найти наинтереснейший факт, разъяснение которому было найдено существенно позднее. Пытаясь излечить нездоровое растение, он нагревал его до температуры 46–47 °С, при которой агробактерии В. В. Гриценко гибли, но эта температура была недостаточно высока, чтоб уничтожить клеточки самого растения. Казалось бы, после таковой процедуры оно должно было вылечиться: нет возбудителя заболевания – не должно остаться и самой заболевания. Но не тут В. В. Гриценко-то было! Опухоль не исчезала, более того, она продолжала расти. Брауну не оставалось ничего, как отметить, что конфигурации, произошедшие с клеточкой, трансформировавшейся в опухолевую, размеренны. После того как бактерии, вызвавшие такую трансформацию В. В. Гриценко, были убиты, автономный рост опухолевых клеток длился. Вероятной предпосылкой этой стабильности, считал Браун, может быть то, что из бактерии в растительную клеточку переносится ДНК. Для перевоплощения обычной клеточки в опухолевую необходимо В. В. Гриценко роль не целостной бактерии, а только ее наследного материала.

Напомним, что статью, из которой следовало, что носителем параметров наследственности являются молекулы ДНК (а не белки, как считали ранее), сотрудник Рокфеллеровского института в Нью В. В. Гриценко-Йорке Освальд Теодор Эвери с соавторами выпустили всего только за три года ранее – в 1944 г. Подтверждение их утверждения было основано на серьезном опыте, проведенном на 2-ух штаммах пневмококков. Один штамм был способен вызывать пневмонию В. В. Гриценко, а другой – нет. Оказалось, что если к микробам, не способным вызывать болезнь, добавить погибшие от нагревания патогенные формы, то 1-ые преобразовывались во вторых, другими словами сами становились патогенными. Для того В. В. Гриценко, чтоб узнать, какое вещество служит предпосылкой этого перевоплощения, к культуре безобидных микробов стали добавлять не целые клеточки патогенного штамма, а выделенные из их отдельные куски. Ничто не вызывало магического перевоплощения, пока очередь не В. В. Гриценко дошла до ДНК. При ее добавлении вышло то же самое, что наблюдалось при добавлении самих мертвых клеток патогенных кокков, – трансформация, т.е. перевоплощение безобидных микробов в болезнетворные. Но даже этот итог показался В. В. Гриценко исследователям недостаточно убедительным, и они провели контрольные опыты – добавляли ту же самую ДНК, но разрушенную, испорченную. В данном случае конфигураций не происходило. Но, может быть, к ДНК прикреплялись какие-то молекулы В. В. Гриценко белка, которые и были настоящей предпосылкой передачи новых наследных параметров? Чтоб отпровергнуть и это вероятное возражение, продукт ДНК был обработан ферментами, разрушающими белки (протеазами). На трансформацию безобидного штамма в болезнетворный это В. В. Гриценко не воздействовало.

Но вернемся к исследованиям Брауна. Обосновать свою смелую догадку экспериментально ему не удалось. Эпоха исследовательских работ ДНК только начиналась, результаты изготовленных попыток были разноплановы и оспаривались многими учеными. В конце концов Браун В. В. Гриценко и сам отказался от собственного догадки и стал приверженцем той точки зрения, согласно которой опухоли растений (ну и вообщем раковые опухоли) появляются в итоге конфигураций в функционировании генов самих растений и никак не В. В. Гриценко связаны с чужеродным (бактериальным) генетическим материалом.
^ Опухоль на корнеплоде свеклы
Тем временем последовало сообщение о еще одном открытии, сыгравшем важную роль в способности современных разработок, но значение которого, как и В. В. Гриценко значение открытия Брауна, тогда осталось непонятным. В 1956 г. Ж.Морель и К.Лиор на заседании Французского общества физиологии растений сделали доклад об обнаружении ими в клеточках корончатых галлов неведомой до сего времени В. В. Гриценко аминокислоты, получившей заглавие октопин (позднее выяснилось, что это производное аргинина). В 1960 г. Лиоре и его сотрудники нашли в корончатых галлах еще одну необыкновенную аминокислоту, нареченную лизопин. Значение этих необыкновенных аминокислот было В. В. Гриценко непонятно. Сначала даже разгорелся спор о том, специфичны ли эти они для клеток галловой опухоли либо же встречаются и в обычных тканях растения. Но группе Мореля удалось обосновать специфика октопина, используя очень В. В. Гриценко чувствительный биохимический анализ с ролью радиоактивной метки. К 1966 г. были обнаружены в общей трудности уже 4 необыкновенные аминокислоты: октопин, лизопин, октопиновая кислота и нопалин – все это необыкновенное семейство получило заглавие опинов. Рабочая догадка исследователей была ординарна В. В. Гриценко: опины возникают только у опухолевых клеток, означает они – следствие перевоплощения обычной клеточки в опухолевую. Если мы узнаем биохимические реакции, которые приводят к возникновению опинов, то узнаем, как клеточка становится опухолевой. При В. В. Гриценко этом, определенный вид опина будет зависеть от метаболизма клеток растений – если метаболические процессы кое-чем различаются, то синтезируются разные виды этих аминокислот.

В 1967 г. А.Браун приезжает во Францию, и во время встречи В. В. Гриценко с одним из исследователей опинов – Ж.Тампе ученые выдумывают, как проверить эту догадку. Если она верна, то чем далее зашла трансформация обычной ткани растения в опухоль, тем больше должно в В. В. Гриценко ней накопиться опинов. У Брауна была богатая коллекция культур тканей корончатых галлов. Одна ткань, невзирая на то, что была опухолевой, безпрерывно продуцировала почки, из которых потом вырастали побеги. Брауну удалось даже получить из В. В. Гриценко этих почек целые здоровые растения. Другие культуры тканей были вполне опухолевыми. Тампе представил, что в клеточках почек не содержится опинов, а в окружающей их опухолевой ткани этих веществ должно быть много.

Но опыты В. В. Гриценко проявили, что все клеточки эталона содержат много опинов. 1-ое предположение оказалось неправильным.

Но и отвергнутые догадки бывают полезны по той обычной причине, что дают поле для новых. В этом случае последующим В. В. Гриценко предположением было то, что возникновение опинов и их вид зависят не от растения, а от бактерии. При этом различные штаммы микробов будут вызывать возникновение различных видов опинов. Тут исследователей ждал фуррор. Были В. В. Гриценко найдены штаммы агробактерий, которые поражали различные виды растений, но при всем этом всегда приводили к возникновению в их тканях только октопина. Инфецирование другим видом микробов обуславливало синтез только нопалина, т. е В. В. Гриценко. характеристики модифицированной ткани растения зависели конкретно от параметров поражающих микробов.

Ученые переключились на опыты с микробами – необходимо было осознать, чем они отличаются друг от друга. Пробовали вынудить бактерии синтезировать опины без роли В. В. Гриценко клеток растения, растя их на различных культуральных средах. Напрасно. В пробирках бактерии не желали синтезировать таинственные аминокислоты даже в малых количествах. Пробовали отыскать значительные различия штаммов микробов по их биохимическим свойствам. Снова В. В. Гриценко беда. Штаммы, которые отличались друг от друга по нраву воздействия на ткани растения, в пробирках оказывались практически близнецами. Тогда вспомнили о факте, показавшемся сначала малозначительным: в 1968 г. Б.Лежен сказал о способности разложения В. В. Гриценко лизопина микробами. Опины стали добавлять в культуральные среды, и выяснилась увлекательная вещь – если амеба вызывает при инфецировании синтез нопалина, то она может расщеплять только нопалин, бактерии, вызывающие рост октопиновых опухолей, могут В. В. Гриценко расщеплять только октопин и т.д.

Итак, опины синтезируются клеточками пораженного растения, но самому растению они не необходимы. Их поедают бактерии, вызвавшие опухоль. И в 1970 г. Ж.Тампе вновь выдвигает казалось бы уже отвергнутую В. В. Гриценко догадку: при инфецировании растения бактерией из ее генома в геном растительной клеточки переносятся какие-то гены, которые кодируют бактериальные ферменты. При этом эти гены микробов могут работать в составе генома растения В. В. Гриценко.

Сам Тампе подразумевал, что переносятся те же гены, которые в бактериальной клеточке отвечают за расщепление опинов. Согласно его догадке, в клеточке растения ферментативный путь расщепления преобразуется в путь синтеза, за В. В. Гриценко который отвечают те же самые ферменты. В пользу этого гласил тот факт, что путь синтеза опинов по своим стадиям противоположен пути их расщепления. Для проверки догадки довольно было получить штаммы микробов, которые в В. В. Гриценко итоге мутации утеряли способность расщеплять опины, и заразить ими растения. По идее, они уже не должны были вызывать образование опухолей, так как в растительные клеточки переносилась «испорченная» ДНК. И снова, как и В. В. Гриценко ранее у Брауна, догадка не подтвердилась.

Ключом к решению препядствия стало обнаружение в 1974 г. у агробактерий плазмид – маленьких кольцевых молекул ДНК. Это открытие было изготовлено Генте в лаборатории Дж.Шелла. А Тампе удалось В. В. Гриценко найти, что гены, участвующие в синтезе и расщеплении опинов, находятся как раз в плазмиде. В 1977 г. в Сиэтле М.Чилтон с сотрудниками в конце концов обосновали (с помощью способа гибридизации ДНК), что наследный В. В. Гриценко материал микробов вправду переносится в клеточки растений и встраивается там в хромосомы. И оказалось, что переносятся как раз куски ДНК плазмиды.

Открытием плазмид у агробактерий заинтересовались бессчетные коллективы молекулярных генетиков, началась В. В. Гриценко реальная гонка исследований – тогда и стала обрисовываться перспектива разработки способа получения трансгенных растений. Узенькая научная тропинка вывела на широкую дорогу открытий – практически каждое новое исследование шаг за шагом продвигало вперед решение старенькой В. В. Гриценко задачи.

В 1978 г. различные группы ученых (под управлением Тампе и Пти во Франции, М. ван Монтегю в Бельгии, Шелла и Холстера в Германии) обрисовали способность Тi-плазмиды (Ti – от tumor В. В. Гриценко-inducing, индуцирующие опухоль) передаваться от одной бактерии к другой методом конъюгации. При этом вызывали эту передачу плазмиды знакомые нам опины.

Выяснилось, что бактерии вправду «заставляют» клеточки растений синтезировать опины. Самому растению они, как уже В. В. Гриценко было сказано, не необходимы, использовать их они не могут, так как у их нет подходящих для этого ферментов. Зато такие ферменты имеются у микробов, заразивших растение, – после чего им уже не нужно растрачивать В. В. Гриценко энергию на добычу пропитания, опухоль хворого растения поставляет им еду в излишке. Это и была разгадка роли опинов.

Были расшифрованы и все детали взаимодействия бактерии и растения при участии Ti-плазмиды. Оказалось В. В. Гриценко, что в растительную клеточку переносится не вся плазмида полностью, а только один ее участок (Т-ДНК). В этом участке закодированы гены, заставляющие клеточки растения усиленно делиться и синтезировать при всем этом В. В. Гриценко какой-нибудь из опинов. Любопытно, что эти гены так похожи по собственной организации на гены растений, что они беспрепятственно работают в геноме растительной клеточки, хотя ни один из реальных бактериальных генов на это В. В. Гриценко не способен.
^ Агробактерии и растения


* * *

Так закончилась история исследования роли опинов. Отныне начинается уже другая история – история эпохи генной инженерии растений. В 1978 г. Шеллом было показано, что Тi-плазмиду можно использовать В. В. Гриценко как переносчик всех чужеродных генов, если только воткнуть их в область Т-ДНК плазмиды. В том же году эту возможность показали Схильперорт и Ледебур в Голландии, а позднее, в 1980 г., Нестер В. В. Гриценко и Чилтон в США. С этого началась не только лишь новенькая дорога научных поисков, да и новенькая эпоха в развитии сельского хозяйства и мировой экономики.
Литература
Миллер Дж. Опыты в молекулярной В. В. Гриценко генетике. – М: Мир, 1976.

Способы генетики соматических клеток //Под ред. Дж.Шелл. Т.2. – М.: Мир, 1985.

Тампе Ж., Пти А. Тропа опинов // Молекулярная генетика взаимодействия микробов с растениями. – М.: ВО «Агропромиздат», 1988 г.

Хойман У В. В. Гриценко. Исторический обзор исследования взаимодействия микробов с растениями // Там же.

 


v-uchet-osnovnih-sredstv.html
v-uchrezhdeniyah-organizaciyah.html
v-udmurtii-polnostyu-likvidirovali-tleyushie-ochagi-pozhara-gazeta-rg-privolzhe-internet-versiya-05062011.html