Maklumat

Apakah organisma yang paling kompleks secara genetik?

Apakah organisma yang paling kompleks secara genetik?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya faham bahawa genom baru disusun setiap hari dan jawapan ini sering menggantikannya; walaupun pada hari ini, apa yang telah terbukti sebagai organisme yang paling kompleks secara genetik (Tentu saja selain daripada manusia)? Saya terus mendapat pelbagai jawapan yang berbeza seperti Daphnia pulex, Axolotl, Paris japonica atau Adder's Tongue semuanya daripada tarikh dan sumber yang berbeza jadi menjadi sukar untuk mengetahui jawapan yang betul di sini jika ada. Sekiranya soalan ini tidak cukup spesifik, saya dengan senang hati akan menyemaknya.

Sunting: Saya akan mentakrifkan kerumitan genetik sebagai sama ada saiz genom atau bilangan gen. Sama ada jawapan akan berfungsi. Jika anda ingin memberikan maklumat lain seperti kromosom atau isoform daripada sebarang definisi lain, itu akan membantu. Apa sahaja yang terbaik dari yang terbaik.


Sunting: Saya akan mentakrifkan kerumitan genetik sebagai sama ada saiz genom atau bilangan gen. Sama ada jawapan atau maklumat akan berjaya.

Genom terbesar: Paris japonica, tumbuhan yang jarang berlaku. Genomnya berukuran 149,000,000,000 pasangan asas besar. Kira-kira 50 kali lebih besar daripada genom manusia, berdasarkan bilangan pasangan asas.

Bilangan gen yang lebih tinggi dalam organisma: Daphnia pulex, spesies kutu air yang sangat biasa. 31,000 gen pengekodan protein.

Seperti yang telah dijelaskan, organisma yang paling kompleks secara genetik adalah soalan yang tidak jelas. Kerumitan dapat ditafsirkan dengan cara yang berbeza, dan saya rasa kita tidak boleh bersetuju dengan ukuran yang memuaskan (atau definisi, dalam hal ini) kerumitan genetik.


Masa Lalu, Sekarang, dan Masa Depan Organisma yang Diubahsuai secara Genetik

Apabila saya memulakan penyelidikan saya untuk bahagian ini, saya sangat berminat dengan kontroversi mengenai rang undang-undang yang agak baru di Amerika Syarikat yang memerlukan label pada makanan yang mengandungi bahan-bahan yang diubah suai secara genetik. Saya tidak tahu bahawa semasa saya mengumpulkan sumber saya, pertikaian GMO baharu akan muncul, yang ini berkisar tentang epal bukan perang bioengineered. Oleh itu, saya menukar tumpuan saya daripada rang undang-undang kepada ketibaan epal ini ke kedai-kedai di seluruh A.S. - ketibaan yang bermakna penyiasatan terhadap sejarah dan sains di sebalik produk makanan kejuruteraan genetik adalah lebih tepat pada masanya daripada yang saya fikirkan pada asalnya.

Di kedai-kedai runcit di seluruh negara bulan ini, Arctic Apples akan memasuki rak. Epal ini, yang dihasilkan oleh Okanagan Specialty Fruits (OSF), telah diubah suai secara genetik supaya ia tidak menjadi perang apabila selnya pecah, tidak seperti semua epal lain yang ada di pasaran. Catatan blog di laman web Arctic Apples OSF memberikan gambaran keseluruhan teknik yang digunakan syarikat untuk membuat epal seperti di bawah siaran, komen banyak. Reaksi terhadap Arctic Apples dalam komen ini berkisar dari "Wow, sungguh luar biasa apa yang dapat anda lakukan dengan bioteknologi hari ini" hingga "Kami tidak mahu anak-anak kami memakan racun anda!" [1]

Organisma yang diubahsuai secara genetik (GMO) tidak asing dengan kontroversi. Pada tahun 1975 - beberapa dekad sebelum GMO pertama muncul di kedai runcit - kumpulan saintis, peguam, wartawan, dan pegawai pemerintah bertemu untuk membincangkan DNA rekombinan (rDNA) [2, 3]. Persidangan ini didorong oleh kemajuan saintifik terkini yang berkaitan dengan rDNA, yang menyatukan helai DNA daripada dua organisma berbeza. Walaupun beberapa pertemuan lain telah dilakukan sebelumnya, itu adalah persidangan tahun 1975 yang akan dikenang oleh sejarah, kerana ia menjadi landasan untuk panduan selanjutnya mengenai penyelidikan rDNA tanpa sepenuhnya membataskan penyelidikan tersebut [3, 4].

Pada tahun-tahun selepas persidangan itu, bidang kejuruteraan genetik berpecah dalam beberapa arah. Sebilangan saintis melihat potensi rDNA untuk merevolusikan ubat-ubatan, sementara yang lain lebih berminat dengan penerapannya ke alam sekitar. Paten pertama untuk GMO, yang dikeluarkan pada tahun 1981, sebenarnya adalah untuk bakteria yang dapat menurunkan hidrokarbon kompleks seperti minyak mentah [5]. Pada masa yang sama, penyelidikan mengenai korelasi antara enzim polygalacturonase (PG) dan pelembutan buah berada di peringkat awal di Calgene, Inc. Penyelidik mendapati bahawa memasukkan salinan antisense gen yang menghasilkan PG ke dalam tomato boleh melambatkan kematangannya. Pada tahun 1994, syarikat ini memperkenalkan tomato seperti itu ke pasar dengan nama tomato FLAVR SAVR. Walaupun permintaan untuk tomato adalah tinggi, keuntungannya adalah tipis disebabkan oleh kos pembuatannya, dan kebimbangan orang ramai terhadap keselamatan mereka akhirnya menyebabkan mereka keluar dari kedai runcit [6].

Walaupun kegagalan ini, penyelidikan tanaman makanan GMO terus maju. Menjelang tahun 1996, tanaman yang diubahsuai secara genetik meliputi lebih daripada 4.2 juta ekar planet ini [7]. Jumlah itu telah meningkat kepada 444 juta menjelang 2015 — tahun pertama, sebenarnya, keluasan global menurun dari satu tahun ke tahun yang lain [8].

Perkembangan yang lebih baru

GMO sekali lagi dilemparkan ke arena awam pada Julai tahun lalu apabila presiden ketika itu Barack Obama menandatangani rang undang-undang yang memerlukan label pada makanan yang diubah suai secara genetik. Jabatan Pertanian A.S. hingga 2018 untuk menyusun perincian undang-undang, dan syarikat makanan akan diberi lebih banyak masa selepas itu untuk mematuhi peraturan baru. Syarikat itu juga akan mempunyai pelbagai pilihan pendedahan GMO: teks, simbol, nombor telefon atau bahkan kod QR yang mengarahkan pengguna kepada maklumat lanjut. Perlu diingat, bagaimanapun, bahwa undang-undang mendefinisikan produk makanan bioengineine sebagai "bahan genetik." Ini bermakna bahawa GMO yang paling biasa ditemui di kedai - sirap jagung dan minyak kanola, sebagai contoh - mungkin akan dikecualikan kerana ia sangat halus. Selain itu, bahasa undang-undang menunjukkan bahawa kemungkinan tidak akan berlaku untuk daging, unggas, atau telur [9, 10, 11].

Undang-undang persekutuan muncul sebagai tindak balas kepada berlalunya undang-undang pelabelan yang lebih ketat di Vermont, Connecticut, dan Maine [12]. Undang-undang ini, pada gilirannya, berpunca dari ketidakpastian masyarakat mengenai keselamatan GM, walaupun terdapat persetujuan umum dalam komuniti saintifik bahawa GM tidak terbukti menimbulkan risiko kesihatan atau persekitaran yang serius [13]. Tinjauan A.S. 2016, yang dilakukan sebagai sebahagian daripada projek tinjauan Pengetahuan Sains Annenberg, mendapati bahawa 88 peratus peserta menyokong undang-undang pelabelan mandatori, dan 91 peratus mengatakan bahawa orang mempunyai hak untuk mengetahui sama ada terdapat GMO dalam makanan mereka. Pendapat ini berbeza dengan ketara, bagaimanapun, dengan fakta bahawa 58 peratus mengatakan mereka hanya mempunyai pemahaman yang adil atau lemah tentang GMO hanya 1 dalam 5 peserta malah tahu bahawa saintis tidak menemui sebarang bukti yang menunjukkan bahawa GMO mempunyai kesan buruk terhadap kesihatan manusia [14] .

Debut Arctic Apples

Di tengah kekeliruan ini, Arctic Apples memasuki tempat kejadian. Para saintis telah mengetahui selama beberapa dekad bahawa dengan adanya oksigen - yang berlimpah apabila, katakan, seseorang menggigit atau memotong epal - enzim polifenol oksidase (PPO) bertindak balas dengan fenol dalam sel epal, akhirnya mengakibatkan pigmentasi coklat [1, 15] . Organisasi Penyelidikan Ilmiah dan Industri Komanwel (CSIRO) di Australia mengembangkan idea menggunakan teknik membungkam gen untuk menghalang PPO, walaupun penyelidikan mereka lebih memusatkan perhatian pada kentang daripada epal [16]. OSF melesenkan teknik ini pada tahun 1997, menghabiskan bertahun-tahun dalam penyelidikan dan pembangunan, dan akhirnya melancarkan Arctic Apples pada tahun 2015 [16, 17].

Untuk Arctic Apples, urutan gen yang dipanggil GEN-03 terletak di tengah-tengah proses pembungkaman gen. GEN-03 ditulis sedemikian rupa sehingga dalam epal dengan urutan, ekspresi PPO dikurangkan secara mendadak [16]. Pasukan sains OSF menggunakan Agrobacterium tumefaciens , organisma yang sering digunakan untuk transformasi dalam dunia bioteknologi, untuk memperkenalkan GEN-03 ke dalam tisu daun [18]. Dilampirkan pada urutan GEN-03 ialah gen penanda yang menghasilkan protein NPTII, yang memberikan rintangan kepada kanamisin antibiotik oleh itu, untuk memastikan transformasi berjaya, saintis menguji tisu daun untuk rintangan kanamisin [19]. Jika lulus ujian ini, tisu tersebut dibiarkan tumbuh menjadi plantlet, yang kemudiannya dicantumkan pada pokok penanti epal yang akan ditanam dan tumbuh seperti pokok epal biasa [18].

Walaupun ada yang berpendapat bahawa epal yang tidak menjadi perang bukanlah satu usaha yang berfaedah, yang lain menunjukkan bahawa berjuta-juta paun epal dibazirkan setiap tahun kerana pigmentasi coklatnya menjadikan ia kurang menarik kepada pengguna [17, 20]. Bagi pihaknya, OSF menambah bahawa epal yang berenzimatik coklat juga merendahkan antioksidan dan nutrien lain, bermakna Epal Artik mungkin lebih sihat daripada rakan tradisional mereka [21]. Hasil tinjauan awal menunjukkan bahawa 80 peratus pengguna berminat untuk membeli epal setelah tersedia secara komersial, tetapi hanya masa yang akan menunjukkan kejayaan sebenar mereka di pasaran [20].

Ia adalah masa yang pelik untuk Arctic Apples untuk membuat debut mereka, kerana undang-undang pelabelan baharu akan dikenakan kepada mereka [9]. Masa depan bukan sahaja epal ini, tetapi GMO secara amnya, masih tidak menentu. Namun, harus diperhatikan bahawa manusia telah menganiaya genetik tanaman makanan selama ribuan tahun, bermula dengan petani tanaman silang untuk menghasilkan hibrida yang diinginkan [22]. Mengingat fakta ini, nampaknya walaupun bertengkar dengan umum mengenai GMO, mereka akan tetap menjadi sebahagian daripada kehidupan - sekurang-kurangnya dalam beberapa kapasiti - untuk tahun-tahun yang akan datang. Bagaimana dengan mereka epal?


Apakah organisma yang paling kompleks secara genetik? - Biologi

Maklumat genetik organisma disimpan dalam molekul DNA. Bagaimanakah satu jenis molekul boleh mengandungi semua arahan untuk membuat makhluk hidup yang rumit seperti kita? Apa komponen atau ciri DNA yang boleh mengandungi maklumat ini? Ia mesti datang dari asas nitrogen, kerana, seperti yang anda sedia maklum, tulang belakang semua molekul DNA adalah sama. Tetapi hanya terdapat empat asas yang terdapat dalam DNA: G, A, C, dan T. Urutan keempat-empat asas ini dapat memberikan semua petunjuk yang diperlukan untuk membina mana-mana organisma hidup. Mungkin sukar untuk membayangkan bahawa 4 "huruf" yang berbeza dapat menyampaikan begitu banyak maklumat. Tetapi fikirkan tentang bahasa Inggeris, yang boleh mewakili sejumlah besar maklumat menggunakan hanya 26 huruf. Lebih mendalam lagi ialah kod binari yang digunakan untuk menulis program komputer. Kod ini hanya mengandungi satu dan sifar, dan fikirkan semua perkara yang boleh dilakukan oleh komputer anda. Huruf DNA dapat menyandi arahan yang sangat kompleks dengan hanya menggunakan empat huruf, walaupun mesejnya sangat panjang. Sebagai contoh, E coli bakteria membawa petunjuk genetiknya dalam molekul DNA yang mengandungi lebih daripada lima juta nukleotida. Genom manusia (semua DNA organisma) terdiri daripada sekitar tiga bilion nukleotida dibahagikan antara 23 molekul DNA berpasangan, atau kromosom.

Maklumat yang disimpan mengikut urutan pangkalan disusun menjadi gen: setiap gen mengandungi maklumat untuk membuat produk yang berfungsi. Maklumat genetik pertama kali disalin ke yang lain polimer asid nukleik, RNA (asid ribonukleik), mengekalkan urutan asas nukleotida. Gen yang mengandungi arahan untuk membuat protein ditukar kepada messenger RNA (mRNA). Beberapa gen khusus mengandungi arahan untuk membuat molekul RNA berfungsi yang tidak dibuat protein. Molekul RNA ini berfungsi dengan mempengaruhi proses selular secara langsung contohnya beberapa molekul RNA ini mengawal ekspresi mRNA. Gen lain menghasilkan molekul RNA yang diperlukan untuk sintesis protein, pindahkan RNA (tRNA), dan RNA ribosom (rRNA).

Agar DNA berfungsi dengan berkesan dalam menyimpan maklumat, dua proses utama diperlukan. Pertama, maklumat yang disimpan dalam molekul DNA mesti disalin, dengan ralat yang minimum, setiap kali sel membahagi. Ini memastikan bahawa kedua-dua sel anak perempuan mewarisi set lengkap maklumat genetik dari sel induk. Kedua, maklumat yang tersimpan dalam molekul DNA mestilah diterjemahkan, atau dinyatakan. Agar maklumat yang disimpan berguna, sel mesti dapat mengakses arahan untuk membuat protein tertentu, jadi protein yang betul dibuat di tempat yang tepat pada waktu yang tepat.

Rajah 1. DNA’s double helix. Grafik diubah suai daripada “DNA struktur kimia,” oleh Madeleine Price Ball, CC-BY-SA-2.0

Kedua-dua menyalin dan membaca maklumat yang disimpan dalam DNA bergantung pada pasangan asas antara dua asid nukleik helai polimer. Ingat bahawa struktur DNA adalah heliks berganda (lihat Rajah 1).

Gula deoksiribosa dengan kumpulan fosfat membentuk perancah atau tulang belakang molekul (diserlahkan dengan warna kuning dalam Rajah 1). Pangkalan menghala ke dalam. Pangkalan pelengkap membentuk ikatan hidrogen antara satu sama lain dalam heliks berganda. Lihat bagaimana pangkalan yang lebih besar (purin) pasangkan dengan yang lebih kecil (pirimidin). Ini memastikan lebar heliks berganda tetap. Lebih khusus lagi, pasangan A dengan pasangan T dan C dengan G. Semasa kita membincangkan fungsi DNA pada bahagian berikutnya, ingatlah bahawa ada sebab kimia untuk pasangan asas tertentu.

Untuk menggambarkan hubungan antara maklumat dalam DNA dan ciri organisma yang boleh diperhatikan, mari kita pertimbangkan gen yang menyediakan arahan untuk membina hormon insulin. Insulin bertanggungjawab untuk mengatur kadar gula dalam darah. Gen insulin mengandungi arahan untuk menyusun protein protein dari asid amino individu. Mengubah urutan nukleotida dalam molekul DNA boleh mengubah asid amino dalam protein akhir, yang membawa kepada kerosakan protein. Sekiranya insulin tidak berfungsi dengan betul, ia mungkin tidak dapat mengikat protein lain (reseptor insulin). Pada peringkat organisma organisasi, peristiwa molekul ini (perubahan urutan DNA) boleh membawa kepada keadaan penyakit—dalam kes ini, diabetes.

Soalan Latihan

Urutan nukleotida dalam gen (dalam DNA) adalah kunci bagaimana maklumat disimpan. Sebagai contoh, pertimbangkan dua perkataan ini: stabil dan jadual. Kedua-dua perkataan dibina dari huruf yang sama (subunit), tetapi susunan subunit yang berbeza ini menghasilkan makna yang sangat berbeza. Dalam DNA, maklumat disimpan dalam unit 3 huruf. Gunakan kekunci berikut untuk menyahkod mesej yang disulitkan. Ini akan membantu anda melihat bagaimana maklumat dapat disimpan dalam susunan linear nukleotida dalam DNA.

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

Mesej Disulitkan: HIJMNOPQREFG - PQREFG - MNOYZAKLM - DEFVWXABC - EFGHIJYZABCDGHIEFG - PQRVWXJKLYZABCDSTUABCHIJPQRYZAVWX


Jenis Sel

Sel dikenal pasti sebagai salah satu daripada dua kategori luas prokariot atau eukariota, yang mempunyai beberapa ciri yang sama. [6] Semua organisma multiselular mempunyai sel eukariotik yang mengambil peranan yang sangat berbeza dan membentuk tisu khusus. Semua prokariot adalah organisma bersel tunggal (bakteria).

Di samping itu, setiap organisma yang membiak secara seksual memulakan kehidupan sebagai satu sel, dijahit bersama oleh ikatan sperma lelaki dengan telur wanita. Sel ini mengandungi kod digital yang diperlukan untuk pembentukan sel lain untuk melaksanakan banyak fungsi badan. Ini termasuk selera kita, sel lemak, sel kulit, sel darah dan banyak lagi.

Tiga kategori asas sel membentuk badan mamalia: sel kuman, sel somatik, dan sel stem. Setiap kira-kira 100,000,000,000,000 sel pada manusia dewasa mempunyai salinan atau salinan genomnya sendiri, dengan satu-satunya pengecualian adalah jenis sel tertentu yang kekurangan nukleus dalam keadaannya yang berbeza sepenuhnya, seperti sel darah merah. Sebilangan besar sel ini diploid, atau mempunyai dua salinan setiap kromosom. Sel-sel ini dipanggil sel somatik. Kategori sel ini merangkumi sebahagian besar sel yang membentuk tubuh kita, seperti sel kulit dan otot. Sel garis kuman ialah sebarang barisan sel yang menimbulkan gamet—telur dan sperma—dan berterusan sepanjang generasi. Sel stem, sebaliknya, mempunyai kemampuan untuk membahagi untuk jangka masa yang tidak tentu dan menimbulkan sel khusus. [3]

Eukariota

Eukariota meliputi kulat, haiwan, dan tumbuhan serta beberapa organisma uniselular (protista). Sel eukariotik berukuran kira-kira 10 kali ganda dari prokariota dan jumlahnya 1000 kali lebih besar. Perbezaan utama dan sangat ketara antara prokariota dan eukariota adalah bahawa sel eukariotik mengandungi petak yang membran di mana aktiviti metabolik tertentu berlaku. Paling penting di antara ini ialah kehadiran nukleus, petak yang digariskan membran yang menempatkan DNA sel eukariotik. Inti inilah yang memberikan namanya eukariota (secara harfiah, "kacang yang baik" atau "biji yang baik").

Organisme eukariotik juga mempunyai struktur khusus lain, yang disebut organel, yang merupakan struktur kecil di dalam sel yang melakukan fungsi khusus. Seperti namanya, anda boleh menganggap organel sebagai organ kecil. Terdapat sedozen jenis organel yang biasa ditemui dalam sel eukariotik. [3]

Prokariota

Bakteria adalah prokariot, yang berbeza daripada eukariota kerana DNA mereka tidak tersusun di dalam nukleus. Prokariot juga mempunyai hanya satu kromosom, iaitu bulat dan bukannya linear. Walaupun sel Prokariotik kadang-kadang disebut "sel sederhana", mereka melakukan sebahagian besar proses metabolik yang sama dengan sel eukariotik. Sebilangan besar reaksi ini tidak diasingkan di dalam organel. Sebagai contoh, kedua-dua prokariota dan eukariota melakukan fotosintesis dan respirasi sel, tetapi hanya eukariota yang mempunyai kloroplas dan mitokondria masing-masing.

Prokariota adalah organisma uniselular yang tidak berkembang atau dibezakan menjadi bentuk multiselular. Sesetengah bakteria tumbuh dalam filamen, atau jisim sel, tetapi setiap sel dalam koloni adalah sama dan mampu kewujudan bebas. Sel-sel mungkin bersebelahan antara satu sama lain kerana ia tidak berpisah selepas pembahagian sel atau kerana ia kekal tertutup dalam sarung atau lendir biasa yang dirembeskan oleh sel. Biasanya, tidak ada kesinambungan atau komunikasi antara sel. Prokariota mampu mendiami hampir setiap tempat di bumi, dari lautan dalam, ke tepi mata air panas, hingga hampir di setiap permukaan badan kita. [3]


Membangunkan alat biosecurity untuk mengesan organisma rekayasa genetik di alam liar

Sekiranya organisma rekayasa genetik atau sintetik dilepaskan ke persekitaran, bagaimana kita tahu? Bagaimana kita dapat membezakannya daripada berjuta-juta mikroorganisma yang wujud secara semula jadi di alam liar? Itulah cabaran yang digalas oleh pasukan penyelidik pelbagai institusi, termasuk Eric Young, penolong profesor kejuruteraan kimia di Institut Politeknik Worcester (WPI), yang sedang membangunkan alat biosekuriti yang boleh mengesan mikroorganisma kejuruteraan berdasarkan tandatangan DNA unik mereka.

Kejuruteraan genetik, di mana gen ditambahkan ke genom organisma, dan biologi sintetik, yang berfokus pada pemahaman dan merancang urutan DNA yang lebih baik, kedua-duanya digunakan hari ini untuk membuat pelbagai jenis produk, seperti farmaseutikal, seperti insulin, dan tanaman pertanian . Kejuruteraan genetik juga digunakan oleh syarikat bioteknologi - dari syarikat permulaan hingga syarikat multinasional - untuk mengeluarkan produk seperti detergen, bahan makanan, dan biofuel.

Selama beberapa dekad, pemerintah AS telah menaja penyelidikan dan pengembangan organisma rekayasa dan cara yang lebih baik untuk merancang DNA, sementara pemerintah dan komuniti biologi sintetik telah bekerjasama untuk mengembangkan amalan keselamatan dan etika untuk memastikan organisma yang dibuat selamat dan dapat dibendung. Sebagai contoh, pemerintah telah menaja pengembangan "kill switches" yang menjadikan organisma yang direkayasa tidak dapat bertahan di luar makmal.

Baru-baru ini, kerajaan A.S. dan saintis penyelidikan telah mengenal pasti keperluan untuk alat baharu yang boleh mengenal pasti organisma kejuruteraan apabila ia bercampur dengan pelbagai mikroorganisma yang wujud secara semula jadi. Alat-alat ini akhirnya dapat digunakan untuk mengesan organisma yang direkayasa di lingkungan. Mereka dapat digunakan untuk melindungi kekayaan intelektual syarikat sekiranya organisma yang dirancangnya secara tidak sengaja melarikan diri dari makmal atau untuk mengesan pelepasan organisma yang berpotensi berbahaya.

Inilah tugas yang dipikul oleh pasukan multi-institusi yang ditugaskan untuk mengembangkan alat tersebut. Projek ini dibiayai oleh anugerah 18 bulan dari program Finding Engineering Linked Indikator (FELIX), yang dijalankan melalui Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), sebuah organisasi dalam Pejabat Pengarah Perisikan Nasional yang membiayai penyelidikan untuk menangani cabaran yang dihadapi oleh komuniti perisik AS. Anugerah ini mempunyai fasa kedua yang dapat diperbaharui selama 24 bulan tambahan. Raytheon, kontraktor pertahanan yang berpangkalan di Massachusetts, adalah kontraktor utama Young, yang telah menerima anugerah $377,746 untuk bahagiannya dalam projek itu, adalah salah satu daripada lima subkontraktor. Yang lain adalah Johns Hopkins University, Princeton University, University of California di San Francisco, dan Mission Bio, sebuah syarikat bioteknologi yang berpusat di San Francisco.

"Kami menyedari kuasa kejuruteraan dan kejuruteraan bio," kata Young, yang kepakarannya dalam biologi sintetik, termasuk kejuruteraan genetik bakteria, yis dan kulat. "Kami gembira dengan janji biologi sintetik, tetapi kami juga mempunyai tanggungjawab etika untuk memikirkan penggunaan teknologi berpotensi negatif yang kami kembangkan.

"Makmal saya sedang mengembangkan organisma yang direkayasa untuk menyelesaikan masalah, dan kami menggunakan amalan keselamatan di luar apa yang wajib kami gunakan," tambahnya. "Mudah-mudahan, projek ini akan membawa kita ke alat kos rendah yang dapat kita gunakan untuk memastikan semua orang berusaha untuk mencegah pelepasan organisma ke alam sekitar, dari universiti hingga kilang pembuatan hingga peminat bio DIY di garaj mereka."

Para saintis mencipta mikroorganisma kejuruteraan dengan memperkenalkan gen baharu ke dalam genom mereka yang membolehkan mereka menghasilkan ubat, biofuel atau produk makanan yang berharga. Bakteria yang mengandungi gen manusia untuk menghasilkan insulin, atau ragi yang mengandungi banyak gen dari beberapa organisma untuk menjadikan ubat antimalarial artemisinin adalah contohnya. Oleh kerana banyak gen dalam organisma kejuruteraan ini wujud dalam alam semula jadi, membezakan mereka daripada organisma bukan kejuruteraan dalam sampel tanah atau air boleh mencabar. "Ini serupa dengan mencari jarum pepatah di tumpukan jerami," kata Young.

Beliau menambah bahawa kunci untuk membuat perbezaan itu adalah mengenal pasti tandatangan genetik untuk setiap organisma. Berdasarkan cara ia dihasilkan, majoriti organisma kejuruteraan genetik mempunyai satu atau lebih bahagian pendek DNA yang unik untuk genom mereka dan menjadikannya berbeza daripada sepupu bukan kejuruteraan mereka. Tanda tangan DNA ini dapat digunakan sebagai penanda untuk melihat organisma yang direkayasa dengan cepat pada populasi mikroorganisma yang berlaku secara semula jadi. Peranan Young dalam projek penyelidikan adalah untuk menghasilkan contoh-contoh organisma bioengekurian yang mengandungi penanda spesifik ini.

“Kami membekalkan maklumat ‘pakar’ yang akan dicari oleh peranti pengesan,” katanya. "Kami mempertimbangkan kejuruteraan genetik selama 50 tahun yang lalu dan mengurangkan semua pengetahuan dan maklumat itu kepada satu set tanda tangan penting untuk organisma bioengineen yang kemungkinan besar perlu kami temukan. Terserah kepada penaja dan pasukan kami untuk tentukan organisma mana yang penting, dan kami membantu menentukan tandatangan yang perlu kami lihat. Ia kerja yang sangat menarik."

Pada mulanya, Young, yang bekerja dengan dua pelajar siswazah, akan memberi tumpuan kepada yis pembuat bir, yang katanya semakin menjadi organisma pilihan untuk syarikat biokejuruteraan kerana ia mudah untuk kejuruteraan dan mudah untuk berkembang, memandangkan dekad besar- pengalaman penapaian skala dalam industri pembuatan bir. Tanda tangan yang dikenalinya akan berguna untuk mengesan organisma rekayasa yang diketahui yang mungkin berasal dari makmal korporat dan universiti. Mengesan organisma berpotensi berbahaya yang mungkin sengaja dilepaskan ke persekitaran akan menjadi cabaran yang lebih besar.

"Ia jauh lebih rumit apabila anda tidak tahu organisma apa yang mungkin anda perlu cari, " katanya. "Kita harus memikirkan apa yang paling mungkin ada di luar sana dan apa yang akan dibuat oleh seseorang dengan sumber daya yang terhad. Kita perlu membuat alat yang dapat mengesan pelbagai organisma yang direkayasa. Dan mereka harus cukup fleksibel sehingga mereka dapat mengesan set tandatangan tertentu tetapi kemudian mengesan tandatangan yang baru ditambah apabila ia ditemui. Kami membantu membangunkan teknologi untuk melakukannya."

Pengetahuan yang dihasilkan Young pada akhirnya akan dimasukkan ke dalam alat pengesan benchtop yang akan dikembangkan oleh anggota pasukan penyelidikan yang lain. Ahli pasukan lain membuat algoritma pembelajaran mesin yang akan menemui tandatangan baru yang mungkin tidak dikenal pasti oleh pakar. Young mengatakan bahawa dia menjangkakan alat pengesan yang dapat digunakan untuk ragi akan siap pada akhir program, tetapi mungkin lima hingga 10 tahun sebelum cabaran yang lebih kompleks diselesaikan.


Pengeluaran Lebih Murah dan Lebih Boleh Diurus

Bioteknologi boleh menyediakan petani dengan alat yang boleh membuat pengeluaran lebih murah dan lebih mudah diurus. Sebagai contoh, beberapa tanaman bioteknologi dapat dibuat untuk mentolerir racun herba tertentu, yang menjadikan kawalan rumpai lebih mudah dan lebih berkesan. Tanaman lain telah direkayasa agar tahan terhadap penyakit tanaman dan hama serangga tertentu, yang dapat membuat pengendalian hama lebih dipercayai dan efektif, dan / atau dapat mengurangi penggunaan racun perosak sintetik. Pilihan pengeluaran tanaman ini dapat membantu negara-negara mengikuti permintaan makanan sambil mengurangkan biaya produksi.


Institut Penyelidikan Penciptaan

Tuhan menganugerahkan makhluk hidup-Nya dengan keupayaan untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran yang baru atau berubah. Kepelbagaian genetik dalam penyesuaian merujuk kepada variasi dalam jenis organisma yang diciptakan. Sebagai contoh, pertimbangkan pelbagai jenis anjing & mereka boleh didapati dalam pelbagai bentuk, warna, dan saiz. Manusia juga menunjukkan banyak variasi. Variasi yang dapat dilihat dalam penampilan berbagai jenis makhluk disebut sebagai fenotip. Kepelbagaian fenotip sebahagian besarnya berdasarkan susunan genetik organisma (genom). Genom mempamerkan variasi dalam urutan DNA yang dipanggil kepelbagaian genetik.

Kepelbagaian genetik adalah ciri penting penyesuaian, seperti yang dibuktikan oleh fakta bahawa haiwan mengalami pengumpulan dan ekspresi mutasi berbahaya semasa pembiakan (kawin saudara terdekat). Ternakan pembiakan menurunkan kepelbagaian genetik dalam populasi dan menjadikan makhluk kurang kuat dan mudah menyesuaikan diri. Malah di antara beberapa jenis tumbuhan yang mempunyai bunga yang membaja sendiri, tahap penyeberangan yang ketara&mdash di mana debunga dipindahkan melalui angin, serangga, dll.&mdash masih berlaku dan menyumbang kepada peningkatan kepelbagaian genetik.

Kepelbagaian genetik berkaitan dengan bahagian berlainan genom organism&rsquos. Apabila genom dibandingkan dengan jenis yang dibuat, bahagian tertentu sangat stabil dan tetap serupa di antara individu, sementara bahagian lain dari genom sangat berubah-ubah. Jelas sekali, kebolehubahan genetik adalah sebahagian daripada reka bentuk Tuhan untuk tumbuhan dan haiwan, tetapi ia digunakan sebagai sistem kejuruteraan dengan pengehadan. Sistem kebolehubahan genetik ini baru mulai difahami, ia melibatkan bukan sahaja kepelbagaian dalam urutan DNA yang sebenarnya, tetapi juga kepelbagaian dalam pengubahsuaian kimia yang dapat diwariskan kepada DNA (metilasi) dan dalam protein yang mengemas DNA (asetilasi). Jenis variasi warisan ini dipanggil pengubahsuaian epigenetik. Ia sebenarnya tidak mengubah urutan asas DNA, tetapi mempengaruhi fungsinya dan menambahkan aspek penting lain untuk variasi genetik.

Perbezaan antara sifat sederhana dan warisan multigenik yang dikaitkan dengan sifat kompleks telah menimbulkan beberapa kekeliruan di kalangan pencipta. Warisan mudah secara amnya merujuk kepada sifat yang sebahagian besarnya dikawal oleh satu atau hanya beberapa kawasan dalam genom. Contoh jenis warisan ini termasuk perkara seperti warna mata, warna rambut, dan lain-lain. Artikel pencipta baru-baru ini mengenai warna kot pada rusa menunjukkan bagaimana jenis kebolehubahan ini berfungsi secara semula jadi. 1

Walau bagaimanapun, seperti yang dibincangkan dalam artikel sebelumnya dalam siri ini, 2 sifat yang paling banyak dinyatakan adalah berkaitan dengan penyesuaian yang dikaitkan dengan tindak balas yang kompleks secara biologi. Penyesuaian ini melibatkan rangkaian banyak gen, disebut sebagai sifat kuantitatif, dan dikaji oleh eksperimen pemetaan DNA yang kompleks di pelbagai persekitaran. Untuk jenis data ini, model statistik yang rumit digunakan sehingga memungkinkan untuk mengenal pasti beberapa kawasan genom dan peratusan kebolehubahan yang memetakan titik di sepanjang kromosom menyumbang kepada sifat tertentu.

Satu lagi persoalan mengenai kebolehubahan genetik adalah jenis ciri urutan DNA genom yang mendasari fungsinya. Pelbagai saintis penciptaan, termasuk Jean Lightner, Todd Wood, Peter Borger, dan lain-lain, telah membentangkan data dan model yang melibatkan kepelbagaian genetik jenis ciptaan melalui unsur transposable dan jenis DNA bukan pengekodan protein yang lain. Urutan ini nampaknya menawarkan peluang paling banyak untuk model kepelbagaian genetik dan kepelbagaian jenis yang diciptakan. Para saintis mencirikan bahagian genom ini sebagai gudang yang sangat kaya dengan fungsi yang mengatur banyak aspek ekspresi gen. 3

Penyelidik biologi di ICR kini mengkaji literatur kreasionis dan sekular mengenai DNA bukan pengekodan untuk menentukan tempat penyelidikan baru ke dalam bidang kepelbagaian genetik dan peranannya dalam penyesuaian.

  1. Catchpoole, D. 2012. Rusa yang dihormati: apabila putih & lsquomutants & rsquo mempunyai kelebihan selektif. Ciptaan. 34 (1): 28-31.
  2. Tomkins, J. 2012. Mekanisme Penyesuaian dalam Biologi: Biologi Sel Molekul. Fakta & Fakta. 41 (4): 6.
  3. Shapiro, J. A. dan R. von Sternberg. 2005. Mengapa DNA berulang penting untuk fungsi genom. Kajian Biologi. 80 (2): 227-250.

Tomkins adalah Associate Penyelidikan di Institut Penyelidikan Penciptaan dan memperoleh Ph.D. dalam Genetik dari Universiti Clemson.

Memetik artikel ini: Tomkins, J. 2012. Mekanisme Penyesuaian dalam Biologi: Kepelbagaian Genetik. Fakta & Fakta. 41 (5): 8.


Nenek moyang sejagat yang terakhir lebih kompleks daripada yang difikirkan sebelumnya

Para saintis memanggilnya LUCA, Leluhur Umum Universal Terakhir, tetapi mereka tidak tahu banyak mengenai datuk dan nenek moyang ini dari semua makhluk hidup. Banyak yang percaya bahawa LUCA lebih dari sekumpulan bahagian molekul kasar, sup kimia yang evolusi secara beransur-ansur membina bentuk yang lebih kompleks. Sebilangan saintis masih membahaskan sama ada ia adalah sel.

Bukti baru menunjukkan bahawa LUCA adalah organisme canggih, dengan struktur kompleks yang dikenali sebagai sel, lapor penyelidik. Kajian mereka muncul dalam jurnal Biologi Langsung.

Kajian ini berdasarkan beberapa tahun penyelidikan mengenai ciri sel mikroba yang pernah diabaikan, kawasan dengan kepekatan polifosfat yang tinggi, sejenis mata wang tenaga dalam sel. Penyelidik melaporkan bahawa tapak penyimpanan polifosfat ini sebenarnya mewakili organel sejagat pertama yang diketahui, struktur yang pernah dianggap tidak wujud daripada bakteria dan sepupu mikrob mereka yang berkait jauh, archaea. Organel ini, bukti menunjukkan, terdapat dalam tiga bidang kehidupan: bakteria, archaea dan eukariota (tumbuhan, haiwan, kulat, alga dan segala yang lain).

Kewujudan organel dalam bakteria bertentangan dengan definisi tradisional organisma ini, kata profesor sains tanaman Universiti Illinois Manfredo Seufferheld, yang mengetuai kajian itu.

"Ini adalah dogma mikrobiologi bahawa organel tidak terdapat dalam bakteria," katanya. Tetapi pada tahun 2003 dalam makalah dalam Jurnal Kimia Biologi, Seufferheld dan rakan sekerja menunjukkan bahawa struktur penyimpanan polifosfat dalam bakteria (mereka menganalisis agrobakteria) secara fizikal, kimia dan fungsinya sama dengan organel yang dipanggil asidokalsisom (uh-SID-oh). -KAL-sih-zohm) terdapat dalam banyak eukariota bersel tunggal.

Penemuan mereka, penulis menulis, "menunjukkan bahawa asidokalcisomes muncul sebelum garis keturunan prokariotik (bakteria) dan eukariotik menyimpang." 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? - Biologi

sel are the structural and functional unit of all living organisms. Some organisms, such as bacteria, are unisel , consisting of a single cell. Other organisms, such as humans, are multiselular , 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: prokariot dan eukariota . 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. Prokariota 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. Eukariota 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 organel that are dedicated to performing certain specific functions. Most important among these is the presence of a nukleus , 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 membran plasma . 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 membran sel .

The Cytoskeleton A Cell's Scaffold

The sitoskeleton is an important, complex, and dynamic cell component. It acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endositosis (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 sitoplasma , sometimes called the sitosol . In prokaryotes, this space is relatively free of compartments. In eukaryotes, the sitosol 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: asid deoksiribonukleik (DNA) and asid ribonukleik (RNA). 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 gen . The nuclear genome is divided into 24 DNA molecules, each contained in a different kromosom .

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 organel , 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 sampul nuklear . 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

Ribosom terdapat dalam kedua-dua prokariot dan eukariota. The ribosom 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

Mitokondria 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 dan juga 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 radas Golgi , sometimes called a Golgi body atau Kompleks Golgi , for further processing, packaging, and transport to a variety of other cellular locations.

Lysosomes and Peroxisomes The Cellular Digestive System

Lisosom dan 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 enzim , 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.


Sel Haiwan

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.

Adakah anda ingin menulis untuk kami? Baiklah, kami mencari penulis yang baik yang ingin menyebarkan berita. Hubungi kami dan kami akan bercakap.

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.

Adakah anda ingin menulis untuk kami? Baiklah, kami mencari penulis yang baik yang ingin menyebarkan berita. Hubungi kami dan kami akan bercakap.

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? Mudah. 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.

Catatan Berkaitan

Ketahui beberapa etika kejuruteraan genetik berkaitan dengan amalan seperti pengklonan, yang di mata banyak, tidak bermoral dan serangan sesat terhadap penciptaan.

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


Tonton videonya: Genetika Mendelian 1 (Disember 2022).