Генномодифицированные растения и животные. Генетически модифицированные животные (12 фото)

Трансгенные животные давно покинули пределы лабораторий и постепенно приходят к нам в дом. Ученым эти животные помогают находить противоядия против ВИЧ и птичьего гриппа, сельскому хозяйству — увеличивать прирост мышечной массы, а людям — получать забавных зверушек.

Кому и зачем нужны флуоресцирующие сердца трансгенных свиней, кошачий СПИД и собаки-халки — рассказывает эта статья.

На изображении — два куриных птенца. У того, что слева, флуоресцентный белок, поэтому у него под действием ультрафиолета светятся клюв и лапки. Правительство Великобритании поддержало работы по выведению таких птенцов с целью борьбы с птичьим гриппом.

Только в 2015 году от этого заболевания в США погибли более 48 миллионов кур и индеек. Излучение позволяет ученым Кембриджского и Эдинбургского университетов отличить обычных птиц от генномодифицированных, в организме которых тормозится размножение и активность вируса птичьего гриппа.

Модифицированные куры оказались менее восприимчивыми и к другим видам инфекции. Ученые обещают, что не всех генетически измененных животных будущего сделают светящимися.

Американские ученые из частной клиники Мейо в Рочестере использовали кошек для борьбы со СПИДом. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Methods, авторы использовали гены обезьян, которые блокировали FIV (Feline Immunodeficiency Virus, вируса кошачьего иммунодефицита) — аналог ВИЧ (Human Immunodeficiency Virus, вируса человеческого иммунодефицита).

Модифицированным кошкам внедряли гены медузы Aequorea victoria, из-за которых животные светились. Тесты на клетках, полученных от необычных кошек, демонстрировали устойчивость к FIV. Пути распространения, проявление, течение и последствия воздействия этого вируса на организмы кошек и человека схожи, однако кошки редко умирают от FIV.

Этот вирус безвреден для человека, как и ВИЧ — для кошек. Ученые оптимистично настроены и надеются бороться с FIV (а значит — и с ВИЧ: ДНК людей и кошек совпадают примерно на 90 процентов) при помощи генной терапии.

Ученые из Тайваньского национального университета вырастили светящихся в темноте зеленым светом трансгенных свиней.

Исследователи утверждают, что в отличие от других ученых им впервые удалось вырастить животных, внутренние органы которых (в частности, сердце) тоже светятся. При дневном свете у свиней глаза, зубы и кожа имеют зеленоватый оттенок.

Как и кошкам, животным ввели генетический материал медуз. Специалисты полагают, что такие свиньи стимулируют исследования стволовых клеток и помогут с изучением заболеваний человека. По словам ученых, кроме того, что животные светятся в темноте, они ничем не отличаются от обычных свиней.

Пекинский институт геномики изначально создал микросвиней для исследований заболеваний человека. Теперь ученые собираются продавать свинок, размеры которых не превышают габаритов небольшой собаки, по 1,6 тысячи долларов за особь.

Такой поросенок весом не более 15 килограммов может стать отличным домашним питомцем. Предки микросвинок были как минимум в три раза тяжелее. Китайские ученые в сотрудничестве с европейскими коллегами выключили часть генов, ответственных за рост организма.

Впрочем, не все ученые согласны с тем, что трансгенные свинки имеют право становиться домашними животными. По их мнению, это может негативно сказаться на восприятии в обществе генетики и трансгенных продуктов.

Ученые из Гуанчжоу вывели собак со сверхмощной мускулатурой. Генетики удалили у подопытных биглей ген, отвечающий за выработку миостатина — белка, подавляющего рост и дифференцировку мышечной ткани.

Его блокирование приводит к значительному увеличению сухой мышечной массы с практически полным отсутствием жировой ткани.

В результате у собак в два раза более мощная мускулатура, чем у их сородичей, и они более выносливы. Ученые собираются использовать собак для исследований появления и протекания болезни Альцгеймера.

Бельгийская голубая корова выводилась селекционерами в период с 1920-го до 1950 года. Ученые и фермеры отдавали предпочтение животным с большой мышечной массой, а не тем, которые давали много молока.

Быки этой породы могут иметь массу более 1,3 тонны и достигать 1,5 метра в высоту. Мышцы у таких животных появляются на шестой неделе от рождения и дают на выходе до 80 процентов больше мяса по сравнению с обычными коровами. У бельгийских голубых также наблюдаются мутации, связанные с выработкой миостатина.

Компания GloFish продает разноцветных светящихся рыбок . Зеленые содержат ген медузы Aequorea Victoria, а красные — коралла рода Discosoma. Рыбки с двумя генами имеют желтый цвет. Компания запатентовала свой бренд, а ее рыбки стали первыми общедоступными генномодифицированными домашними питомцами.

Конечно, не обошлось и без мышей . На фото особи со светящимися зеленым хвостами, ушами, глазами, носами и лапками.

Этим животным ввели флуоресцентный ген GFP, впервые выделенный из ДНК морской медузы в 1994 году. За это в 2008 году ученым Мартину Чалфи, Осаму Симомуре и Роджеру Тьсену присудили Нобелевскую премию по химии.

Трансгенные животные, примеры которых будут приведены ниже, были получены экспериментальным путем. Они содержат во всех своих клетках дополнительную ДНК-трансген, внедренную в клетки животного с хромосомами и там реализующуюся. Трансген наследуется, согласно законам Менделя.

• Использование трансгенных животных для получения органов, которые пересаживаются человеку.

Не секрет, что человечество нуждается в донорских органах. Сейчас генетики ведут работу над выращиванием таких органов в теле животных. Например, органы свиней вполне могли бы подойти по своему размеру и составу. Но они будут незамедлительно отторгнуты человеческой иммунной системой. Чтобы этого не происходило, создается трансгенная свинья, у которой выключены гены гистосовместимости, а вместо них внедрены гены гистосовместимости человека.

• Клонирование трансгенных животных.

Создание трансгенных животных - трудозатратный процесс. Согласно статистике, на 100 инъецированных зигот овцы, 40 мышиных зигот и 1500 зигот коровы приходится менее 50% особей, экспрессирующих трансгенный белок. При удачной попытке получения трансгенного животного совсем необязательно, что его потомками будет наследован трансген. Поэтому клонирование животного с необходимыми генетическими параметрами - есть оптимальный выход из положения.

Трансгенные животные давно покинули пределы лабораторий и постепенно приходят к нам в дом. Ученым эти животные помогают находить противоядия против ВИЧ и птичьего гриппа, сельскому хозяйству — увеличивать прирост мышечной массы, а людям — получать забавных зверушек. Кому и зачем нужны флуоресцирующие сердца трансгенных свиней, кошачий СПИД и собаки-халки — рассказывает в этой галерее.

Флуоресцирующий птенец

На изображении — два куриных птенца. У того, что слева, флуоресцентный белок, поэтому у него под действием ультрафиолета светятся клюв и лапки. Правительство Великобритании поддержало работы по выведению таких птенцов с целью борьбы с птичьим гриппом. Только в 2015 году от этого заболевания в США погибли более 48 миллионов кур и индеек. Излучение позволяет ученым Кембриджского и Эдинбургского университетов отличить обычных птиц от генномодифицированных, в организме которых тормозится размножение и активность вируса птичьего гриппа. Модифицированные куры оказались менее восприимчивыми и к другим видам инфекции. Ученые обещают, что не всех генетически измененных животных будущего сделают светящимися.

Светящаяся кошка

Американские ученые из частной клиники Мейо в Рочестере использовали кошек для борьбы со СПИДом. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Methods, авторы использовали гены обезьян, которые блокировали FIV (Feline Immunodeficiency Virus, вируса кошачьего иммунодефицита) — аналог ВИЧ (Human Immunodeficiency Virus, вируса человеческого иммунодефицита). Модифицированным кошкам внедряли гены медузы Aequorea victoria, из-за которых животные светились. Тесты на клетках, полученных от необычных кошек, демонстрировали устойчивость к FIV. Пути распространения, проявление, течение и последствия воздействия этого вируса на организмы кошек и человека схожи, однако кошки редко умирают от FIV. Этот вирус безвреден для человека, как и ВИЧ — для кошек. Ученые оптимистично настроены и надеются бороться с FIV (а значит — и с ВИЧ: ДНК людей и кошек совпадают примерно на 90 процентов) при помощи генной терапии.

Трансгенные свиньи

Ученые из Тайваньского национального университета вырастили светящихся в темноте зеленым светом трансгенных свиней. Исследователи утверждают, что в отличие от других ученых им впервые удалось вырастить животных, внутренние органы которых (в частности, сердце) тоже светятся. При дневном свете у свиней глаза, зубы и кожа имеют зеленоватый оттенок. Как и кошкам, животным ввели генетический материал медуз. Специалисты полагают, что такие свиньи стимулируют исследования стволовых клеток и помогут с изучением заболеваний человека. По словам ученых, кроме того, что животные светятся в темноте, они ничем не отличаются от обычных свиней.

Микросвинки

Пекинский институт геномики изначально создал микросвиней для исследований заболеваний человека. Теперь ученые собираются продавать свинок, размеры которых не превышают габаритов небольшой собаки, по 1,6 тысячи долларов за особь. Такой поросенок весом не более 15 килограммов может стать отличным домашним питомцем. Предки микросвинок были как минимум в три раза тяжелее. Китайские ученые в сотрудничестве с европейскими коллегами выключили часть генов, ответственных за рост организма. Впрочем, не все ученые согласны с тем, что трансгенные свинки имеют право становиться домашними животными. По их мнению, это может негативно сказаться на восприятии в обществе генетики и трансгенных продуктов.

Собаки Геркулес (слева) и Тяньгоу

Ученые из Гуанчжоу вывели собак со сверхмощной мускулатурой. Генетики удалили у подопытных биглей ген, отвечающий за выработку миостатина — белка, подавляющего рост и дифференцировку мышечной ткани. Его блокирование приводит к значительному увеличению сухой мышечной массы с практически полным отсутствием жировой ткани. В результате у собак в два раза более мощная мускулатура, чем у их сородичей, и они более выносливы. Ученые собираются использовать собак для исследований появления и протекания болезни Альцгеймера.

Большая Венди

В отличие от Геркулеса и Тяньгоу, мышечная масса уиппета по кличке Большая Венди обусловлена природной генетической мутацией, также связанной с выработкой миостатина. Масса собаки-халка превышает 27 килограммов — в два раза больше нормы, однако размеры головы, сердца, легких и ног этого уиппета такие же, как у обычных представителей этой породы.

Мускулистая собака породы грейхаунд по кличке Салли

Бельгийская голубая корова

Бельгийская голубая корова выводилась селекционерами в период с 1920-го до 1950 года. Ученые и фермеры отдавали предпочтение животным с большой мышечной массой, а не тем, которые давали много молока. Быки этой породы могут иметь массу более 1,3 тонны и достигать 1,5 метра в высоту. Мышцы у таких животных появляются на шестой неделе от рождения и дают на выходе до 80 процентов больше мяса по сравнению с обычными коровами. У бельгийских голубых также наблюдаются мутации, связанные с выработкой миостатина.

Флуоресцирующая тернеция GloFish

Компания GloFish продает разноцветных светящихся рыбок. Зеленые содержат ген медузы Aequorea Victoria, а красные — коралла рода Discosoma. Рыбки с двумя генами имеют желтый цвет. Компания запатентовала свой бренд, а ее рыбки стали первыми общедоступными генномодифицированными домашними питомцами.

Флуоресцирующие мыши

Конечно, не обошлось и без мышей. На фото особи со светящимися зеленым хвостами, ушами, глазами, носами и лапками. Этим животным ввели флуоресцентный ген GFP, впервые выделенный из ДНК морской медузы в 1994 году. За это в 2008 году ученым Мартину Чалфи, Осаму Симомуре и Роджеру Тьсену присудили Нобелевскую премию по химии.

– Cowanchee

Прошло уже почти 16 лет с тех пор как была рождена клонированная овечка Долли. А поскольку она уже стёрлась из нашей культурной памяти, вот свежий взгляд на одиннадцать новых генетически спроектированных животных, которые уже скоро могут начать появляться на задних дворах и ваших обеденных столах.

1. Крысы с дистанционным управлением

Присоединив провода к крысиным мозгам, группа учёных из SUNY в 2002 году обнаружила, что они могут подавать команды маленьким грызунам повернуть налево или направо с помощью пульта дистанционного управления.

И хотя это свело с ума некоторых активистов движений по борьбе за права животных — даже один из учёных признал, что это было «несколько жутковато» — Пол Рут Вольп, профессор биоэтики из Университета Эмори, не был смещён со своей должности.

В прошлогоднем интервью для журнала GeneWatch он поинтересовался, чем программирование «робокрыс» по своей сути отличается от обучения дельфинов выполнять трюки или быков – тянуть груз.

2. Сексуально успешные нестареющие фруктовые мушки, которые могут чувствовать запах света

Учёные подвергают фруктовых мушек всем видам генетических изменений уже долгие годы, создавая одни виды, которые быстро взрослеют, но несут стерильные гены, другие, которые дают только мужское или только женское потомство, третьи – которые не подвержены стандартным паттернам старения, а четвёртые – те, которые могут чуять запах голубого света.

И в то время как первые два эксперимента должны помочь контролировать популяции фруктовых мушек в сельскохозяйственных регионах, последние два помогли учёным понять, как нейроны и свободные радикалы работают в организмах фруктовых мушек – открытия, которые однажды могут быть расширены и на людей.

3. Экологически чистые свиньи

Исследователи из Университета Онтарио генетически изменили Йоркширских свиней так, что теперь они производят навоз, который является на 30-70 процентов менее загрязняющим окружающую среду, чем обычный – основной источник загрязнения фосфором в больших свинозаводческих хозяйствах.

Генетически запрограммировав свиней усваивать определённую форму фосфора в их корме, учёные обнаружили, что они могут уменьшить общее количество фосфора в свином навозе.

4. Светящиеся в темноте гончие

Флюоресцентный щенок из Сеульского национального университетского колледжа ветеринарной медицины

Команда южнокорейских учёных ввела двухлетнему щенку по кличке Тегон ген, который заставляет его светиться в темноте. Тегон открывает новые горизонты, поскольку введённый ген, который заставляет собаку светиться, может быть замещён генами, которые запускают летальные человеческие заболевания — заявил ведущий исследователь проекта Ли Бьонг-чун.

Учёные надеются, что Тегон и другие животные, включая макаку-резуса и поросят, которых заставили светиться в темноте, помогут им идентифицировать осложнения от болезней вроде Альцгеймера и Паркинсона.

5. Быстрорастущий лосось

В настоящее время в Америке рассматривается возможность разрешения генетически модифицированного лосося, который растёт почти в два раза быстрее, чем обычный. Если он будет разрешён, то этот лосось станет первым, официально разрешённым генетически спроектированным продуктом для питания человека.

Защитники этой идеи говорят, что быстрорастущий лосось станет благословением для некоторых фермеров, в то время как критики утверждают, что он будет вреден для окружающей среды, здоровья популяции лосося, и для людей, которые могут получать меньше нутриентов и больше аллергенов из такой еды.

6. Фармацевтические дойные коровы

Учёные нашли способ создавать медицинские препараты из протеинов, получаемых из молока генетически модифицированных коз и коров. Это уже довольно старая новость – учёные делают это с 1989 года – но это поле стало расширяться в последнее время, после того как производители лекарств нашли способы получать необходимые вещества от животных по более низкой цене, чем при производстве их в лаборатории.

7. Толстые, больные, озлобленные, поражённые опухолями мыши

На протяжении многих лет учёные выводили множество мышей «выключая» — или «выбивая» на лексиконе генетических инженеров – отдельные гены из их генома.

Наблюдая за подобными «выбитыми» мышами, учёные часто получают подсказки о функциях того или иного гена. В этом нет ничего нового, но это привело к нескольким недавним открытиям о генетических корнях рака, хронического беспокойства, заболеваний сердца и даже ожирения.

8. Неоновый Немо

В наши дни вы можете завести дома своего собственного генетически спроектированного питомца: GloFish (игра слов – «светящаяся рыбка»; прим. сайт)

Изначально учёные спроектировали эту маленькую флюоресцентную рыбку так, чтобы она начинала светиться при встрече с веществами, загрязняющими её среду обитания, но коммерческая версия рыбки светится постоянно. Её можно купить по всей территории Соединённых штатов, за исключением Калифорнии.

9. Свиньи с запасными частями

В наше время уже весьма распространены трансплантации свиных сердечных клапанов людям, но недавние научные открытия говорят, что возможно скоро у нас появится возможность трансплантировать целые сердца, а также печени, почки и поджелудочные железы, из генетически модифицированных свиней.

Эти особые «свиньи с запасными частями» были спроектированы таким образом, что ген, который обычно заставляет человеческую иммунную систему отторгать пересаженный орган, оказывается выключен.

Некоторые сторонники этики находят эту идею несколько дикой, но другие утверждают, что выращивание свиней ради их органов ничем принципиально не отличается от выращивания их ради бекона.

10. Шпинатный Поросёнок

В 2002 году группа японских учёных из Университета Кинки стала первой командой, которая сумела успешно внедрить функционирующий растительный ген – ген шпината – в животное. В данном случае это оказалась свинья.

Получившийся в результате шпинато-поросёнок содержит на 20 процентов менее насыщенный жир в своём теле.

11. Ухо-мышь

Вероятно, наиболее известная версия чудовища Франкенштейна из реального мира наших дней — это так называемая Мышь Ваканти, созданная учёными из Массачусетса в 1995 году, с человеческим ухом, растущим из её спины.

Целью учёных было продемонстрировать, что существует возможность заставить живых существ выращивать хрящевые структуры, которые могут быть затем трансплантированы человеку.

Ушная мышь, которая очень быстро стала знаменитой, вместо этого стала использоваться в поздние девяностые как объект для постеров противников генетического модифицирования животных.

Рыба, комары, коровы… На животных уже проводится множество генетических испытаний для повышения эффективности скотоводства и создания новых медикаментов.

Генетически модифицированные растения сегодня выращивают на 175 миллионах гектаров по всему миру (13% всех возделываемых площадей). Появляются они и в Европе: с апреля 2015 года в ЕС разрешил ввоз и продажу 17 типов ГМО.

Скоро наступит черед животных? Хотя опыты в области животной генной инженерии проводятся с 1980-х годов, пока что все еще находится на стадии исследований. Как бы то ни было, сейчас появляется все больше примеров конкретного применения полученных знаний. Рушатся последние технологические барьеры, которые не давали человеку испробовать любые возможные сочетания генов.

Бельгийская модифицированная порода коров

Человек меняет гены животных на протяжение столетий. «Мы всего лишь называли эту практику селекцией», - объясняет генетик Марк Вестхузин. Если несколько поколений скрещивать одну породу собак с другой, в результате получится генетический коктейль, который природа вряд ли бы смешала сама - это болонка.

Новые генетические инструменты позволяют сделать изменения точнее и быстрее. «Мы меняем черты более точечным образом: мы можем точно сказать, что создаем», - объясняет Элисон Ван Эрнам, специалист по геному и биотехнологиям из Калифорнийского университета.

Первым животным, чей геном подвергся изменениям в лабораторных условиях, стала мышь. В 1982 году ученым удалось создать мышь, организм которой выделял значительное количество гормонов роста. И та достигла размеров небольшой крысы.

Лечение трансгенным молоком

Животное выросло вдвое больше нормальных размеров? Этой научной находке есть чем заинтересовать сельское хозяйство. В два раза больший лосось уже был выведен (коммерческое название AquAdvantage) и может стать первой генетически модифицированной рыбой, которую будут продавать для употребления в пищу. Компания ждет лишь отмашки американских властей.

Кроме того, животные могут получить иммунитет от эпидемий. Так, например, британские генетики вывели курицу, которой не страшен птичий грипп. В Бразилии генетически модифицированных комаров используют для борьбы с лихорадкой денге.

Что еще интереснее, молоко трансгенных животных таит в себе безграничные возможности. Коров уже меняли для получения материнского и гипоаллергенного молока (для тех, у кого имеется непереносимость лактозы). В будущем же можно будет получить молоко с человеческими антителами для борьбы с меланомой.

Американская компания GTC Biotherapeutics вывела коз, чье молоко содержит антитромботические вещества: получивший название ATryn предотвращает возникновение кровяных сгустков.

Вариантов скрещивания генов существует множество, и некоторые из них весьма необычны: после испытания на козах бактерии изменили для выработки паутины. Этот материал (считается самым прочным в мире) позволил бы создать сверхэффективные пуленепробиваемые жилеты и медицинские ткани.

Рыбам-зебрам же досталась ДНК светящейся медузы. Цель эксперимента: заставить их светиться в присутствии определенных токсинов для выявления загрязнения воды.

Как бы то ни было, GloFish снискали больше успеха в аквариумах американцев, став первым генетически модифицированным домашним животным.

Генетические «скальпели»

Ученые продвигаются все дальше и дальше в расшифровке генома. Речь идет о понимании того, как тот или иной ген определяет характеристики вида. Прогресс в генетике ускорился еще больше с обнаружением новых эффективных инструментов, в первую очередь Cas9.

Техника Cas9 была «случайно» открыта учеными Эмманюэль Шарпантье и Дженнифер Дудной в ходе опытов на вирусах. Если не вдаваться в подробности, она позволяет найти определенный участок ДНК и вырезать его. При добавлении другого материала она также дает возможность заменить его иным участком ДНК.

По словам Дженнифер Дудны, все это стало большим шагом вперед:

«Если в прошлом технологии были подобны кузнечному молоту, сейчас мы работаем с геномом молекулярными скальпелями».

Возрождение мамонтов и динозавров

Имея на руках подобные технологии, некоторые ученые собираются возродить исчезнувшие виды или даже создать новые.

В теории ученые уже понимают, как можно было бы вернуть к жизни исчезнувшего 10 тысяч лет назад шерстистого мамонта: благодаря найденным во льдах тканям и кусочкам зубов им удалось практически полностью воссоздать его геном. Остается лишь изменить гены слона или вживить его ДНК в яйцеклетку слонихи, чтобы на свет появился маленький мамонт.

А что насчет динозавров? Раз курица - потомок некоторых из них, всего лишь достаточно обратить процесс вспять… Ученые уже проделали это и смогли реактивировать древние «динозаврьи» гены курицы.

Голые модифицированные куры

Из-под генетического скальпеля на свет могли бы выйти мифические или даже абсолютно фантастические существа. Американский палеонтолог Джек Хорнер говорил о возможности создать единорога.

Как бы то ни было, вывести животных необычных размеров (утку размером с лошадь или лошадь размером с утку) представляется нетривиальной задачей: рост определяется сотнями генов. То же самое касается и крылатых свиней. Ученые не видели позвоночных с шестью конечностями, и понятия не имеют, на что был бы похож их генетический код.

Как далеко можно зайти?

Но куда могут привести подобные манипуляции с геномом? Научная фантастика на свой манер уже не раз предупреждала человечество об опасностях таких экспериментов. Вспомните хотя бы эту цитату из «Парка Юрского периода»:

«Наши ученые так сосредоточились на том, что они могли сделать, что даже не задумались, было ли у них на то право».

Если отойти в сторону от причудливых генетических созданий, трансгенные изменения животных для повышения качества и производительности могли бы обеспечить продовольственную безопасность по всему миру. Но какими были бы долгосрочные последствия? Экологические и санитарные риски? Лосось AquAdvantage еще даже не появился на наших тарелках, но уже вызывает опасения насчет «генетического загрязнения».

Хотя пока что никто не в силах ответить на эти вопросы, нам давно пора очертить этические пределы: как стало известно, китайские ученые начали менять человеческий геном.