Káposztákról és királyokról

géntechnológiai olvasókönyv és képregény

Bevezetés

MI A GÉNTECHNOLÓGIA?

Hogyan működik? Ha meg akarod érteni a géntechnológiát, a legjobb egy kis biológiával kezdeni

MI A SEJT?

A sejt a legkisebb élő egység, minden élőlény felépítésének és működésének alapvető építőköve, legyen az növény, állat vagy gomba. Léteznek olyan szervezetek, mint az amőba, baktérium, néhány alga és gomba, amelyek egysejtűek, azaz az egész szervezet egyetlen sejtből áll. Az ember merőben más, körülbelül 3 trillió (3 000 000 000 000) sejtből épül fel.

A sejtek, működésüktől függően, sokféle alakot ölthetnek, általában egy legömbölyített sarkú téglához vagy egy pacához hasonlítanak - egy építőkockához. A sejtek csoportjai képezik a szöveteket, szerveket és az élőlények szerkezeteit (például, a májat, a csontokat, a bőrt, a faleveleket, a gyümölcsöket stb.). A sejtek együttes működése különféle műveleteket, feladatokat lát el a szervezeten belül; Valamelyik enzimet termel; míg mások képesek elraktározni a cukrot és az olajat; más sejtek a csontvázat építik fel és akadnak olyanok, az idegsejtekhez hasonlóan, amelyek az információ-áramlásért felelnek, megint mások, a védelmi rendszert látják el, mint a fehérvérsejtek vagy a medúzák és növények csalánsejtjei.

Ahhoz, hogy az egységesen működő egész részei legyenek, a legtöbb sejt ugyanazzal az információkkal, forrásokkal és alap felépítéssel kell, hogy rendelkezzen.

Egy fejlettebb szervezet (például állat vagy növény) sejtfelépítése:

Fehérjék

A fehérjék a sejt alapvető építőanyagai, amelyeket maga a sejt állít elő. Közelről szemügyre véve, aminosavláncokból épülnek fel, olyan sajátos építőkockákból, amelyek könnyeden összekapcsolódnak egymással. Jóllehet a fehérjék alapszerkezete lineáris, többnyire bonyolult szerkezetekbe rendeződnek, fonódnak. A különféle fehérjék más-más feladatokat látnak el. Lehetnek szállító molekulák (például a vörösvérsejtek oxigén-megkötő hemoglobinja), vagy lehetnek antitestek, hírvivők, enzimek (például emésztőenzim), vagy hormonok (például növekedési hormonok vagy inzulin). Egy másik csoport a strukturális fehérjék csoportja az ide tartozó típusok határvonalakat képeznek a szervezetben, valamint biztosítják a mozgékonyságot, rugalmasságot és az összehúzódás képességet. Az izomrostokat például főleg fehérjék alkotják. Ekképpen a fehérjék döntő fontossággal bírnak a sejtek információ-ellátásában és a sejtek megfelelő működésének biztosításában.

Kromoszómák

A kromoszóma szó azt jelenti, hogy "színes test" (mivel különleges fénymikroszkóp alatt láthatóvá válnak). Úgy néznek ki, mint egy hosszú, vékony fonálon lévő csomók vagy hurkok. A kromoszómák az összes genetikai - örökletes - információ raktározói. Ez az információ a vékony fonal mentén egy óriásmolekulában van feljegyezve, amit DNS-nek hívunk. A DNS, a dzoxiribonukleinsav rövidítése, egy sajátos molkuláris lánc, ami a sejtmagban található. A genetikai információ kód formájában van beleírva, majdnem úgy, mint a hangszalagon elhelyezkedő kód. A dupla szálból sodort fonál, a híres kettős spirál biztosítja az információ stabilitását és biztonságosságát. Amikor egy sejt osztódik, az utódsejt az egész DNS-t lemásolja. Egy szervezet teljes genetikai információját hívjuk genomnak. Az ember sejtjei például két sorozat 23 különféle kromoszómából állnak, az egyik az anyától, a másik az apától származik. Ha kihúznánk az ember egy sejtjének DNS-ét, egy 2 méteres DNS láncot kapnánk. Ezért elengedhetetlen, hogy a DNS kromoszómákba rendeződjenek, azért is hogy ne csomósodjanak be, ne gabalyodjanak össze és ne törjenek el. Az emberi testben található összes DNS hosszúsága, körülbelül 60 billió (60 000 000 000) kilóméter. Ez egyenlő 8 ezerszer a Föld és a Hold távolsága oda-vissza!

A kromoszómákon elhelyezkedő DNS-ben megtalálható információ úgy van írva avagy kódolva, hogy a földön élő szinte valamennyi faj számára értelmezhető legyen. Ezért az élet egyetemes kódjaként emlegetik.

Ebben a kódrendszerben, csak négy szimbólumra (ún. nukleotidra) van szükség bármilyen fehérje előállításához szükséges utasítások leolvasásához. A nukleotidok a DNS alkotóegységei, amelyek külön elnevezéseit általában négy betű szimbolizálja, A, C, G és T. Ezek 3-betűs szavakká rendeződnek, így egy bizonyos aminosav kódját határozzák meg (lásd a fenti táblázatot). Egy sejt felépítését és működését meghatározó bizonyos fehérje egy megkülönböztethető génbe van bekódolva. A gén, a DNS fonál egy szegmense (darabja), ami sajátos utasításokat tartalmaz egy közönséges fehérje előállításának utasításaira vonatkozóan. Egy gén kódszekvenciáját, átlagosan körülbelül ezer betű alkotja. Ilyen az inzulin, az emésztőenzim, a véralvadási faktor, vagy a festékanyag.

A GÉNÁTÍRÁS SZABÁLYOZÁSA Honnan tudja egy sejt, hogy mikor, milyen és mennyi fehérjét termeljen?

Valamennyi gén előtt egy DNS szakasz helyezkedik el, ami tartalmazza aza dott gén sajátos szabályozóelemeit - ezt többnyire promoternek nevezik. Ez egy "irányítótoronyként" üzemelve, szüntelen "zászlójeleket" ad le a fennhatósága alatt lévő génnek. Nézzük meg az inzulintermelés példáját (amit azért termelünk, hogy a vércukor eléghessen). Amikor molekula formájában üzenet érkezik, és azt mondja, "több inzulint", az inzulin irányítótorony jelzi az inzulingén helyét és azt mondja, "ide". Az üzenet-molekula "leszáll" és aktiválja a "gombot", így beindul a génátírás folyamata.

A DNS-ben lévő információ hogyan változik a megfelelő időben fehérjévé?

Az összes gén három összetevőből áll: egy "irányító toronyból" (promoter), egy információs részlegből és egy "poly-A" jelelemből.

Ha egy sejtben nincs egy bizonyos fehérjből elegendő mennyiség, az üzenetet visszaküldi a sejtmagnak, hogy megtalálja a megfelelő gént. Ha az irányítótorony érvényesnek találja az üzenetet, megnyitja az információs részleg "kapuját". Azonnal lemásolja - vagy átírja - az információt egy fonálszerű molekulára, az RNs-ra. Az RNs nagyon hasonlít a DNS-hez, kivéve hogy egyfonalú. Miután a másolat elkészült, egy közel 200 "A"-típusú nukleotid jelzésből álló farok csatlakozik a szál végéhez. Ezt az eljárást poliadenilációnak hívjuk. Ezt a poly-A jel jelzi, hogy mi található a gén végén. Úgy gondolják, hogy poly-A fonál egy meghatározott időre stabilizálja az RNS üzenetet, hogy az ne hulljon szét. Ezután az RNS másolat elhagyja a sejtmagot és kis munkaegységekben (a riboszómákon) oszlik el a sejten belül, amelyek lefordítják az információt fehérjékké.

Soha, semelyik sejt sem használja fel a DNS-ében kódolt valamennyi információt. A sejtek felosztják egymás között a munkát, specializálódnak. Az agysejtek nem termelnek inzulint, a májsejtek nem állítanak elő nyálat, a bőrsejtek pedig nem képeznek csontot. Különben káosz uralkodna a testünkben. Ugyanez áll a növényekre is: a gyökérsejtek nem állítanak elő klorofillt, a levelek sem termelnek pollent és nektárt. Ráadásul, ez a munkamegosztás korfüggő: a fiatal hajtások nem határoznak meg olyan géneket, amelynek köze van a gyümölcsérleléshez, míg az idős emberek általában nem növesztenek új fogsort (kivételek akadtak a történelemben).

Mindent összevetve, a génszabályozás azon környezet sajátosságaitól függ, amelyben a sejt elhelyezkedik, s ennek köze van a szervezet fejlődési szakaszaihoz. Ehhez hasonlóan, ha azt akarjuk, hogy egy mák vörös virágszirmokat hozzon, azt a hagyományos növénynemesítési módszerekkel nem lehetne elérni, annak ellenére, hogy a levélben az összes genetikai információ megtalálható. Egy gátoló tényező tesz arról, hogy a levél ne legyen vörös színű. Ezt két dolog idézheti elő:

Természetesen, - ahogy talán magad is rájöhettél, - létezik egy trükk, amivel be lehet csapni a növényt, a saját akarata ellenére vörösre lehet változtatni. Bevihetjük a vörös gént a trójai faló mintájára, egy másik gén irányítótornya mögött elbujtatva. Azonban ehhez fel kell vágni a gént, s ezután egy eltérő összeállításban újra össze kell ragasztani. Itt végződik a nemesítés, és itt kezdődik a géntechnológia.

GÉNTECHNOLÓGIA

A géntechnológiát úgy használják, hogy fogják egy faj DNS-ének bizonyos génjeit és szegmenseit (például halét), majd egy merőben eltérő fajba ültetik (például paradicsomba). Ehhez a géntechnológia egy sor technikát ismer, amivel a DNS-t vagy vaktában vagy meghatározott helyeken felvágják. Amint külön van választva, meg lehet vizsgálni a DNS különböző szegmenseit, sokszorosítani és darabolni lehet és egy másik sejt vagy szervezet bármelyik másik DNS-éhez hozzá lehet ragasztani. A géntechnológia lehetővé teszi, hogy áthidalják a fajokat megkülönböztető korlátokat; például a lepényhal fagyálló génjeit paradicsomba vagy eperbe lehet ültetni; egy baktérium rovarölő génjeit kukoricába, gyapotba vagy repcébe vagy emberi géneket sertésbe. Mégis, a dolog nem ilyen egyszerű - a hal génjei nem működnek a paradicsomban, hacsak nem ültetnek abba egy olyan "zászlóval" ellátott hordozót, amit fel tud ismerni. Az ilyen parancs-szekvenciák, sem a paradicsom szekvenciájához, sem más szekvenciához nem hasonlíthatók. A legtöbb cég és a legtöbb tudós itt levágja az utat és még csak nem is izgatja magát amiatt, hogy megfelelő paradicsom promotert találjon, mivel évekbe telne, mire megértenék, hogyan működnek egy sejt belső kapcsolatai és parancsai. Annak érdekében, hogy elkerüljék az időigényes teszteléseket és vizsgálatokat, a legtöbb növényi génmódosítást víruspromoterekkel (hordozókkal) végzik. A vírusok - amint bizonyára tudod - nagyon aktívak. Semmi, vagy szinte semmi sem állítja meg őket, ha egyszer egy új áldozatra, avagy gazdára találtak. Beleágyazzák a genetikai információjukat a gazdasejt DNS-ébe (mint a sajátodba), ott ezmegsokszorozódik, megfertőzi a mellette lévő sejtet, majd ott ismét megsokszorozódik. Ez azért lehetséges, mert a vírusok rendkívül erős promotereik vannak, amelyek azt parancsolják a gazdasejtnek, hogy megállás nélkül a vírusgént, majd vírusfehérjét termeljen. Nem kell mást tenni, mint egy növényi vírusból ki kell emelni egy irányítóelemet (promotert) és felragasztani a halgén információs részlegének elejére, így el lehet érni azt, hogy a kombinált vírus-hal gén (amit úgy hívnak, hogy "konstruktum"), akkor és ott működjön, ahol akarod.

Géntechnológiai eljárások semitikus ábrája
Géntechnológiai eljárások semitikus ábrája - részlet.
A teljes kép megtekintéséhez kattints az ábrára!

Ez lehet, hogy nagyszerűen hangzik, azonban az a hátránya, hogy nem lehet visszafordítani - nem lehet kikapcsolni. A növénynek többé nincs beleszólása az új gén irányításába, még akkor sem, ha az a folyamatos "új" géntermelődésre kényszeríti, ami legyengíti a növény védelmi rendszerét és növekedését.

Ráadásul, az elmélet nem felel meg a valóságnak. Gyakran, látszólag minden ok nélkül, az új gén csak egy korlátozott ideig működik, azután "elcsendesedik". Azt viszont, lehetetlenség előre megállapítani, hogy ez mikor következik be.

Noha, gyakran pontos eljárásnak harangozzák be, az új gén fejlettebb szervezetbe való átültetésének végső szakasza inkább durva, súlyosan mellőzi a pontosságot és a kiszámíthatóságot. Az "új" gén eltévedhet bárhova, bármelyik gén mellé vagy akár egy másik génbe is beférkőzhet, megzavarva annak működését és irányítását. Ha az "új" gén megtelepedik a sejt DNS-ének "csendes" nem-működő szakaszán, valószínűleg kihat az egész terület géntermelésének szabályozására. Előidézheti, hogy a DNS "csendes" génjei működésbe lépjenek.

Gyakran megesik, hogy a géntechnológia nem csak egy gén információját használja fel ahhoz, hogy egy másik gén promotere mögé helyezze, hanem belekeveredhetnek más gének, más fajok darabkái és részei. Habár, az lenne a cél, hogy előnyösebb legyen az "új" gén működése és fehérjetermelése, ez mégis zavarokat okozhat és fokozhatja a kiszámíthatatlan hatások kockázatát.

MI A BAJ A GÉNTECHNOLÓGIÁVAL?

A géntechnológia egy kísérleti tudomány, amelyet felelőtlenül alkalmaznak az élelmiszergyártásban. Egy kémcsőben vizsgált génről csak annyit lehet megállapítani, hogy abban a bizonyos kémcsőben hogyan reagál és hogyan viselkedik. Azonban az nem derül ki, hogy mi szerepe és működése abban a szervezetben, ahonnan ki lett szakítva, illetve hogy hogyan reagál arra, ha egy merőben más fajba ültetik. A petúnia virágba ültetett vörös színt kódoló gének nemcsak a szirmok színét változtatták meg, de lecsökkentették a termékenységet és módosították gyökerek és a levelek növekedését is. Egy növekedési hormongénnel módosított lazac nemcsak túl gyorsan és túl nagyra nőtt, hanem zöldszínű is lett. Ezek kiszámíthatatlan mellékhatások, tudományos kifejezéssel élve pleiotropikus hatások.

Arról is nagyon keveset tudunk, hogy egy gén (és hamár itt tartunk, a DNS kódszekvenciája) milyen hatásokat vált ki vagy milyen működéseket zavar meg, attól függően, hogy az új gazda (növény vagy állat) melyik részébe ültetik. Ezek a helyfüggő hatások megválaszolatlan kérdések. Továbbá, mi a helyzet a génlappangással és a géningadozással?

Biztosak lehetünk-e abban, hogy egy élelmiszernek szánt, génmódosított növény nem termel-e majd új mérgető és allergén anyagokat, vagy hogy nem növeli-e meg a rejtett mérgek és allergének szintjét? Mi a helyzet a tápértékkel? És milyen hatással van ez a természetre és az élővilágra? Ezek igen fontos kérdések, mégis egyenlőre megválaszolatlanul maradnak. Addig, amíg mindezekre választ kapunk, a géntechnológiát a kémcsövekben kellene tartani. A biotechnológia és a cégek házassága sokszor figyelmen kívül hagyja a megelőzés elvét, sőt néhány alapvető tudományos elvet is.

- A szövegrészletek és az illusztrációkat a "Mi a Géntechnológia"
című kiadványból kölcsönöztük a Women's Environmental Network (WEN) engedélyével

További információért kapcsolat:
Women's Environmental Network
Women's Environmental Network

 
| Tartalomjegyzék | Következő: 1. Trendek, tények és számok |

© ETK, 2001., ASEED 2000.