Ген (от греческого «genos» – род, происхождение) – это всего лишь участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), который отвечает за наличие конкретного признака организма и определяет его индивидуальность. Ученые сравнивают эту структуру с текстами в разнообразных линейных последовательностях «букв» – нуклеотидов в ДНК и РНК и аминокислот в белках, в которых закодирована специфическая биологическая информация. Например, в наследственном «тексте» человека 3,5 млрд. таких букв, облаченных в 10 тысяч генов, через которые и передается наша генетическая информация. Меняя местами, удаляя или дополняя те или иные участки ДНК и получая новые комбинации, удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть.
Сама идея переноса генов от одного организма в другой взята учеными из природы. Изучая почвенную бактерию Agrobacterium tumefaciens, образующую на стволах деревьев и кустарников характерные наросты, они обратили внимание на ее изощренную способность паразитировать. Эта бактерия, используя повреждение растения, внедряется туда и переносит в ядро его клетки фрагмент собственной ДНК, который встраивается в геном растения, вследствие чего оно начинает производить питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности агробактерий. Не менее яркий пример – возбудители различных заболеваний – вирусы, обладающие способностью встраиваться в геном клетки хозяина, которая затем при делении воспроизводит помимо собственного еще и вирусный геном. Такой природный механизм горизонтального переноса генов (между отдельно существующими организмами, а не от родителей к потомству) и стал принципом генной инженерии.
Изучая информационные макромолекулы, генетики выявили, что ДНК и РНК с помощью особых ферментов можно разрезать в определенных участках, а затем «сшить» в нужных комбинациях. В процессе трансгенеза именно это и делают: для того чтобы придать растению определенные качества, вводят один или несколько выбранных генов с заданными свойствами, взятых от одних организмов, в клетки других, зачастую эволюционно далеких от доноров. Ученые при этом рассчитывают, что введенный ген будет функционировать, не изменяя метаболизма растения, не нарушая функции других генов, и наследоваться потомством он будет точно так же, как «родной».
Схем и технологий трансформации несколько, но наиболее перспективным является применение «биологической пушки». Стреляя, она бомбардирует множество растительных клеток микрочастицами золота, вольфрама или другого тяжелого металла, на которые нанесен генетический материал.
