Mūsdienās plaši pazīstami ir kļuvuši tādi vārdi un izteicieni kā DNS, gēnu inženierija, ģenētiski modificēta pārtika (ĢMO). Neskatoties uz to, ka ģenētika kā zinātne pastāv jau vairāk nekā simts gadus, joprojām nav skaidras definīcijas, kas ir ģenētiķis un ar ko viņš nodarbojas. Vai šī specialitāte ir profesija, un, ja jā, tad kādai darbības jomai tā pieder: zinātnei vai medicīnai? Neviennozīmīga ir arī sabiedrības attieksme pret ģenētiķu darba rezultātiem. Joprojām notiek diskusijas par to, vai ĢMO pārtika ir kaitīga vai labvēlīga cilvēkiem.
Ģenētika - jaunas zinātnes dzimšana
Ģenētikas pamatlicējs ir Gregors Johans Mendels. Lai gan pirms viņa bija zinātnieki, kas mēģināja izskaidrot, kā iedzimto īpašību pārnešana no vecākiem pāriet bērniem, taču šīs teorijas nebija balstītas uz faktiem. Tātad, Čārlza Darvina teorija, ka iedzimto īpašību pārnešana notiek ar asinīm, tika eksperimentāli atspēkota zinātnieka dzīves laikā.
Mendels ir pirmais zinātnieks, kuram tas izdevāsnoteikt, kā notiek iedzimto īpašību pārnešana. Viņš to atklāja, veicot virkni eksperimentu ar dārza zirņu sēklām, ar kurām viņš strādāja divus gadus. Pētījuma rezultāti kļuva par pamatu jauniem atklājumiem un ģenētikas kā zinātnes attīstībai. Tāpēc Mendels tiek uzskatīts par ģenētikas pamatlicēju. Viņš bija pirmais, kurš izvirzīja ideju, ka iedzimto īpašību pārnešana notiek šūnu līmenī. Viņš bija pirmais, kurš atklāja iedzimtas informācijas pārraides likumus. Viņš atklāja, ka ir divu veidu iedzimtas pazīmes: recesīvā un dominējošā, starp kurām notiek cīņa.
Ģenētikas pamatlicēja īsa biogrāfija
Pirmais ģenētiķis dzimis 1822. gada 20. jūlijā Heincendorfā, mazā ciematā, kas atrodas uz Morāvijas un Silēzijas robežas. Johans Mendels savu pirmo izglītību ieguva parastā lauku skolā. Pēc tam, kad viņš iestājās ģimnāzijā Tropau, kur mācījās 6 gadus. Viņš absolvēja 1840. gadā.
1843. gadā viņš kļuva par mūku St. Tomasa augustīniešu klosterī Brunnā, kur ieguva jauno vārdu Gregors. No 1844. līdz 1848. gadam studējis Brunnas Teoloģijas institūtā. 1847. gadā viņš saņēma priesterību. Visu laiku Mendels nepārstāja mācīt. Patstāvīgi studējis grieķu valodu un matemātiku. Pat ja viņš nenokārtoja eksāmenus, viņš varēja iesaistīties mācību darbā.
1849.–1851. gadā viņš mācīja matemātiku, latīņu valodu ungrieķu valoda. Laika posmā no 1851. līdz 1853. gadam, pateicoties rektoram, viņš uzsāka dabas vēstures studijas Vīnes Universitātē. Mendels studēja dabaszinātnes, un viens no viņa skolotājiem bija Francs Ungers, viens no pirmajiem citologiem pasaulē. Atrodoties Vīnē, Mendels sāka interesēties par zinātniskiem pētījumiem augu hibridizācijas jomā. Viņš sāka patstāvīgi veikt eksperimentus un novērojumus ar noteiktiem augu un dzīvnieku veidiem. Nozīmīgākais zinātniskais ieguldījums bija viņa eksperimenti ar dārza zirņiem, kuru rezultātā viņš sagatavoja ziņojumu.
1865. gadā viņš divas reizes, 8. februārī un 8. martā, uzstājās ar prezentāciju Brunnas dabaszinātņu biedrībā. Ziņojuma nosaukums bija "Eksperimenti ar augu hibrīdiem". Pēc tam ziņojums tika pavairots un izplatīts. Pats Mendels izgatavoja 40 sava darba kopijas un nosūtīja to lielākajiem botāniskajiem zinātniekiem, taču viņš nekad nesaņēma no viņiem atzinību. Viņa darbs tika atzīts vēlāk, taču tajā laikā zināšanas par ģenētiku un to, kas ir ģenētiķis, vēl nepastāvēja. Tas bija pirmais darbs šajā zināšanu jomā.
Attīstības vēsture
Ģenētikas attīstības vēsturi var iedalīt divos posmos. Pirmajā posmā Mendels atklāj iedzimto pazīmju pārnešanas likumu, atklāj hromosomas, DNS, gēnu ķīmisko sastāvu un to struktūru.
Otrais posms - kad ģenētiskie zinātnieki atklāja veidu, kā mainīt DNS struktūru, pārkārtot gēnus, ieviest un izņemt tās atsevišķās sadaļas un pat radīt pilnīgi jaunus organismus ar vēlamām īpašībām. Šajā posmā notika pilnīga cilvēku, dzīvnieku un augu (tikai dažu) DNS dekodēšana.
Pirmais posms
Ģenētikas kā zinātnes attīstības pirmajā posmā notika šādi atklājumi:
- 1865. gadā Gregors Mendels sagatavoja ziņojumu par tēmu "Eksperimenti ar augu hibrīdiem". Šis darbs veidoja ģenētikas pamatu, lai gan tas vēl neeksistēja kā zinātne.
- 1869. gadā Frīdrihs Mišers atklāja DNS kā galvenās šūnas kodola sastāvdaļas esamību. Viņš to sauca par nukleīnu.
- 1901. gadā tika publicēta Hugo de Vrīsa Pārmaiņu (mutāciju) teorija: Eksperimenti un novērojumi par sugu iedzimtību augu valstībā.
- 1905. gadā terminu "ģenētika" ieviesa Viljams Batsons.
- 1909. gadā V. Johansens ieviesa iedzimtas vienības - gēna - jēdzienu.
- 1913 Alfrēds Stērtevants izveido pasaulē pirmo ģenētisko karti.
- 1953. gads Džeisons Vatsons un Frensiss Kriks vispirms atšifrēja DNS struktūru.
- 1970. gadā tika atklāts, ka ģenētiskais kods sastāv no trīnīšiem.
- 1970. gadā, pētot baktēriju Haemophilus influenzae, izdevās noteikt restrikcijas enzīmus, kas ļauj izgriezt un ielīmēt DNS molekulu sekcijas.
Otrais posms
Otrais posms jaunās zinātnes attīstībā sākās, kad gēnu zinātnieki sāka veikt eksperimentus, lai mainītu DNS struktūru, pievienojot, noņemot un nomainot gēnus. Atklājumu pielietošana ģenētikas jomā praktiskiem mērķiem:
- 1972. Pirmo ģenētiski modificēto augu paraugu iegūšana.
- 1994. gadā pirmaisĢMO pārtika - tomāti.
- 2003. Cilvēka DNS atšifrēšana. Tas ļāva diagnosticēt augļa ģenētiskās slimības agrīnās grūtniecības stadijās.
- 2010. gads. Laboratorijā rada organismu ar mākslīgo DNS.
- 2015. gadā pārdošanā nonāca pirmais ģenētiski modificētais dzīvnieks – Atlantijas lasis.
Cilvēka DNS atšifrēšana
Svarīgākais atklājums mūsdienu ģenētikas vēsturē ir cilvēka DNS pilnīga dekodēšana. Pateicoties tam, kļuva iespējams uzzināt ne tikai visu atsevišķas personas un visas cilvēces ciltsrakstu. Kļuva iespējams prognozēt iedzimtu slimību rašanās un attīstības iespējamību cilvēkiem, turklāt ārstēt nopietnas slimības agrīnā attīstības stadijā vai novērst bērna piedzimšanu ar smagām ģenētiskām novirzēm.
Tomēr šajā ziņā ģenētika bieži tiek kritizēta salīdzinājumā ar eigēniku. Cilvēka DNS noslēpuma atšķetināšana kopā ar spēju kontrolēt tās struktūru un iegūt cilvēkus ar vēlamām īpašībām ir novedusi pie ētisku problēmu rašanās. Cilvēces vēsturē bija periodi, kad eigēnikas idejas un zinātniskie atklājumi ģenētikā noveda pie cilvēku masveida iznīcināšanas nacionālā vai rases dēļ.
Gēnu inženierija
Ja attiecībā uz cilvēkiem jebkādi ģenētiski eksperimenti ir aizliegti, tad attiecībā uz dzīvniekiem un augiem šādi eksperimenti unpētniecība ir atļauta ne tikai. Tos mudina valstis, lieli lauksaimniecības un farmācijas uzņēmumi. Neskatoties uz dažu ģenētisko zinātnieku kritiku, sasniegumi ģenētiski modificēto augu ražošanā ir izmantoti jau ilgu laiku. Mūsdienās gandrīz visa soja ir ģenētiski modificēta. Daži ĢMO augi ir izmantoti lauksaimniecībā vairāk nekā 40 gadus.
Ģenētiski modificētās kultūras ir absolūti nekaitīgas cilvēkam, taču tajā pašā laikā tās dod stabili augstu ražu, ir izturīgas pret sliktiem laikapstākļiem un parazītiem. To audzēšanai nepieciešams mazāk mēslojuma, kas nozīmē, ka šādās kultūrās ir mazāk nitrātu un citu cilvēkiem kaitīgu vielu. Bet laika pārbaudītu šķirņu ir maz. Lielākā daļa no visām esošajām ĢMO kultūrām parādījās mazāk nekā pirms 30 gadiem, un to ietekme uz cilvēkiem joprojām ir slikti izprotama.
Tomēr gēnu inženierija jau ir pierādījusi, ka mūsdienu ģenētikas priekšmets un uzdevumi neaprobežojas tikai ar laboratorijas pētījumiem un eksperimentiem. Šī ir jauna zinātne, kas palīdzēs cilvēkiem pielāgoties jaunajiem dzīves apstākļiem uz planētas un nodrošināt sevi ar nepieciešamo pārtiku.
Kas ir ģenētiķis? Kādās jomās viņš var strādāt?
Ģenētiķis ir speciālists, kas pēta cilvēka un citu dzīvo būtņu ģenētiskā materiāla uzbūvi un izmaiņas. Viņš pēta iedzimtības mehānismus un modeļus. Ģenētiķa profesija ir saņēmusi vislielāko izplatību medicīnā, farmācijā un lauksaimniecībā. Zinātnisko sasniegumu izmantošanaĢenētiskās izpētes joma ir ļāvusi izstrādāt jaunus medikamentu veidus hemofilijas un citu slimību, kas tiek mantotas no vecākiem bērniem, ārstēšanai.
Kļuva iespēja izrakstīt zāles, kas pacientam neizraisīs alerģisku reakciju vai būs viņam nederīgas. Ārstēšana tuvākajā laikā tiks nozīmēta individuāli, pamatojoties uz informāciju, kas iegūta konkrētas personas DNS pārbaudes rezultātā. Tiesu ekspertīzē ģenētika palīdz atrast noziedznieku pēc sviedru, asiņu, ādas daļiņām.
Ģenētika medicīnā
Medicīnas jomā strādājošam ģenētiķim jāpārzina ģenētikas pamati, jāprot lietot elektronu mikroskopu, spektrometru un strādāt ar speciālām datorprogrammām. Kā analīzes materiālu ārsts izmanto pacienta venozās asinis, tamponu no mutes gļotādas, placentas šķidrumu, t.i. viņam jāzina, kā un kad ņemt paraugus analīzei.
Kas tad ir ģenētiķis? Visbiežāk šis vārds nozīmē ārstu, bet gēnu inženiera un ģenētiskā agronoma profesija ar laiku kļūs par izplatītāku jēdzienu nekā tagad. Zinātnisko sasniegumu loks ģenētikā tikai paplašināsies.
