Inginerie genetică

Introducere

Cu exceptia fizicii nucleare, nici una dintre stiintele secolului XX n-a generat, poate, discutii mai contradictorii, temeri mai profunde sau valuri de entuziasm mai mari decat Genetica.

Aceasta stiinta s-a nascut odata cu zorii secolului XX (1928) din nevoile acute ale microbiologiei (bacteriologie), agriculturii si zootehniei. Dar atunci cand inca nu-si gasise locul printre stiinte, cand, de fapt, stia doar ca ereditatea se supune unor legi, genetica era convinsa ca va cuceri universul ereditar si apoi va schimba lumea biologica. Pana la inceputul deceniului VII al secolului XX, genetica constituia o promisiune, poate cea mai fascinanta dintre toate promisiunile stiintei, o promisiune care intra adanc in domeniul mobil al fantasticului. Cu toate acestea era o certitudine ca, mai devreme sau mai tarziu omul de stiinta va controla ereditatea.

In numai cativa ani o serie uluitoare de descoperiri au facut inteligibil universul genetic. Elucidarea structurii cromozomilor, genei, intelegerea intregului complex de fenomene care asigura sinteza proteinelor si sinteza primelor gene au deschis drumul „ ingineriei gentice”, una dintre cele mai extraordinare performante ale secolului XX. In laboratoare au aparut himere, organisme care poarta genele unei specii indepartate filogenetic, iar la orizont se profileaza dirijarea ereditatii propriei noastre specii. Incepe, asadar, o noua „aventura” a geneticii, o aventura care poate da noi sensuri evolutiei. Incepe de fapt un nou si mare capitol al istoriei civilizatiei noastre.

Primele cercetari de inginerie genetica

Ingineria genetica care s-a dezvoltat rapid in ultimii ani, poate fi definita ca un ansamblu de metode si tehnici moderne prin care este posibila manipularea materialului genetic la nivel celular si molecular. Astfel, prin cultura „in vitro” de celule vegetale este posibila obtinerea de organisme haploide si diploide, pornind de la o singura celula, transferul de gene in celulele lipsite de peretele celular (protoplasti) sau chiar hibridarea intre celule vegetale, intre celule animale, sau celule vegetale X animale.

Primele cercetari de inginerie genetica s-au realizat in anul 1944 cand s-a reusit transferul artificial al unor gene de la un tip de Pneumococi la altul, prin intermediul ADN. Aceasta experienta celebra care marcheaza actul de nastere al biologiei moleculare, constituie in acelasi timp si prima experienta de inginerie genetica.

Istoricul acestei experiente este foarte interesant si el incepe in 1928 cand bacteriologul englez Griffith a initiat o serie de experiente cu Pneumococi ale caror rezultate au permis ulterior descoperirea rolului genetic al acizilor nucleici. Pneumococii sunt agentii patogeni ai pneumoniei. Se cunoaste faptul ca la Pneumococi exista doua tulpini:

- Tulpini de tip „S” (de la cuvantul englezesc smooth – neted) care cresc pe medii de cultura solide in colonii netede, sunt virulenti, provocand pneumonia la om si animale si au o capsula formata dintr-un polizaharid;

- Tulpini de tip „R” (de la cuvantul englezesc rough – rugos) care cresc pe medii de cultura solide, in colonii rugoase, sunt nevirulenti si lipsiti de capsula.

Deoarece la tulpinile „S” capsula poate fi formata din diversi polizaharizi, Pneumococii au fost notati in mod diferit, pentru a fi deosebiti intre ei: S1, S2 si S3. S-a constatat ca aproximativ unul la zece milioane de celule de Pneumococi „S” se transforma spontan printr-o mutatie, in tipul „R”. De aceea si la Pneumococii fara capsula exista mai multe feluri de indivizi si anume: R1, R2 si R3, dupa tipul „S” din care provin. Pneumococii de tip S3 obtinuti prin transformarea celor de tip R2 sunt capabili sa reproduca tulpina respectiva, adica transmit la descendenti caracterele si insusirile lor. Aceasta a fost posibila prin injectarea la soareci a unui mic numar de Pneumococi, vii, nevirulenti de tip R2 impreuna cu un numar mare de Pneumococi de tip S3 care fusesera in prealabil omorati prin caldura. Multa vreme cauza transformarii Pneumococilor „in vivo” si „in vitro” a ramas necunoscuta. In 1944 un grup de cercetatori americani si-au pus problema indentificarii chimice a substantei care determina transformarea Pneumococilor avirulenti in Pneumococi virulenti. In acest scop ei au extras ADN-ul de la Pneumococii de tipul S3 si l-au introdus in mediul de cultura al Pneumococilor de tipul R2. S-a constatat, cu acest prilej, ca printre Pneumococii R2 apare un numar mic de celule de Pneumococ de tip S3, dovedindu-se astfel ca agentul transformator este ADN-ul de la tipul donator. Ca si in experientele mai vechi ale lui Griffith, Pneumococii transformati isi transmit la descendenti caracterele ereditare.

Cercetarile de acest tip efectuate mai intai la microorganisme au primit denumirea de transformare genetica, deoarece prin intermediul ADN se transfera gene de la un organism la altul care le modifica ereditatea. Astfel, experientele de transformare genetica pot fi considerate primele cercetari de inginerie genetica, prin care geneticianul are posibilitatea sa transfere artificial gene.