От як пояснює ставшее за останній час дуже популярним словом “технологія” “Словник іноземних слів” : “Технологія (від грецького techne - мистецтво, ремесло, наука - logos - поняття, навчання) - сукупність знань про способи й засоби проведення виробничих процесів…” Слову “біотехнологія” деяким за десять років. Воно настільки молодо, що визначення його не потрапило поки ні в один зі словників. Але факультети біотехнології в інститутах уже з’явилися.

Біотехнологія - багатогалузева наука. Але, мабуть, найбільш почесне місце в ній займає, крім генної інженерії, наука про штучне культивування ізольованих клітин і тканин і про ростових або ингибирующих речовинах.

Відірвана від колективу собі подібних клітина в пробірці зберігає “пам’ять” - генетичну інформацію, закладену родителями. Але спеціальність (спеціалізацію) вона втрачає й утворить при розподілі щось аморфне, що нагадує за формою морську губку - каллус (у перекладі з латинського “мозолю” ) . Це тканина, що виникає не тільки в пробірці, але й у природних умовах при пораненні рослини. Крім втрати вузької спеціалізації клітина часом починає поводитися, немов пацієнт божевільного будинку. Наприклад, активні гени раптом застопорюються, а “спалі” ні з того ні із сього починають інтенсивно працювати. Клітина в “клітині” , тобто в пробірці, може різко змінити співвідношення ферментних і структурних білків. У ній збільшується число молекул РНК, що синтезують у достатку ті білки, до виробництва яких клітина раніше ставилася із прохладцей.

Однак варто надати “ув’язненому” певні умови, як вона знову здобуває якусь спеціалізацію, причому не обов’язково “стару” : узята з кореня або листа клітина утворить ціла рослина. Регенерації повноцінних рослин з каллуса домагаються в принципі двома шляхами: диференціацією пагонів і корінь за допомогою зміни співвідношення гормонів цитокинина й ауксину або утворенням ембриоидов. Цей соматичний (асексуальний) ембриогенез уперше був простежений до 1959 року в моркви; згодом його стали застосовувати при виробництві життєздатних рослин у різних видів.

Ненецікаво, що в лабораторіях виявили здатність ізольованих клітин деяких видів рослин загартовуватися. Так, якщо клітини без загартування ледве переносять температуру —20° С, те із загартуванням здатні витримати й мінус 35° С, а клітини сибірської яблуні із загартуванням терплять мороз нижче 50° С. От тільки клітини теплолюбного лимона ніяким закалкам не піддаються. З’явилася можливість добору клітин з великою морозостійкістю з каллуса пшениці і їли.

Ізольовані клітини зберігають здатність синтезувати речовини, властиві їй in vivo, тобто в тілі живого організму, - вітаміни, гормони, алкалоїди, кумарини, стеронди й так далі. Це зацікавило біологів з погляду утилізації цих речовин для промисловості.

У лабораторіях виявлена ще одна здатність клітин: відокрем одну від інших або посади її на живильне віддалік середовище від родичів, і вона навідріз відмовиться ділитися й розмножуватися. Експериментатори, природно, припускають, що “телепатія” клітин має хімічну природу, однак виділити й розглянути “в особу” винуватця “телепатії” дотепер не вдалося. Прямо не речовина, а примара - дуже вуж малий його концентрація. Київському соратникові Р. Г. Бутенко - Ю. Ю. Глібі все-таки вдалося змусити клітину, “страждаючу” від самітності, ділитися в дрібній крапельці живильного. середовища

Ніж довше займалася лабораторія Р. Г. Бутенко культурою клітин, тим більше цікавих явищ відкривалося перед її співробітниками. Ну хоча б те, що клітини каллуса, що мають єдиного предка - одну прапрапра… (і так далі) клітину, виявляються через кілька поколінь генетично різними. Може бути, вивчивши це явище, ми виявимо, що предком мавпи й людини була прозаїчний кільчастий хробак.

Зміни, спостережувані в ізольованій культурі, можуть виникати внаслідок мутацій специфічних генів і хромосомних перебудов. Частота, тип і стабільність мінливості залежать від генотипу вихідної рослини й фізіолого-біохімічного стану (“настрою” ) клітини. Висловлено припущення, що умови ізольованої культури приводять до глибокої клітинної дестабілізації. Широкий спектр варіантів, що утворяться з культивируемого матеріалу, є відбиттям дестабілізації, за котрою ідуть дія добору й вторинні спадкоємні зміни в популяції клітин.

Спостережувана мінливість має велике значення при застосуванні культури клітин і тканин для поліпшення сільськогосподарських культур.

Вплив мутагенами - речовинами або радіацією, що викликають спадкоємні зміни, збільшує частоту змінених клітин, а використання селективних умов (наприклад, підвищеного інфекційного тла) створює передумови для розмноження тільки змінених у потрібному людині напрямку клітин. Однак багато дослідників, памятуя, імовірно, рядка вірша Федора Тютчева (“Природа - сфінкс. І тим вона верней своєю пробою губить людини…” ) , відмовляються від використання мутагенів, щоб уникнути додаткових небажаних мутацій. Тим більше, що мутантних клітинних ліній виникає цілком достатньо й без їхнього втручання.

У клітинах каллуса часто міняється й число хромосом. Каллус рослини гаплопаппус, наприклад, через два роки виявився складається на 95 відсотків з полиплоидних ( щомістять у ядрі більше двох геномов) клітин із числом наборів основного (базисного) числа хромосом, рівним восьми й більше. У США отримані полиплоидние форми тютюну із клітин каллуса, культивируемих поза організмом, що відрізняються поруч хазяйновито коштовних ознак. Вихід полиплоидних форм виявився настільки значним, що цей метод рекомендований для експериментального одержання полиплоидов. Такі ж результати отримані в лимона й конюшини повзучого.

Та й що взагалі регенерувалися з каллуса рослини часто відрізняються від своїх батьків числом хромосом. Генетично ідентичне відтворення генотипів через диференціацію в культурі каллуса в цей час можна здійснити в порівняно деяких видів.

Для селекції генетична мінливість клітин каллуса може представити певний інтерес. На основі регенерації в культурі тканин і органів рослин отримані високопродуктивні форми соняшника. На жаль, у таких найважливіших сільськогосподарських культур, як зернов і бобові, активувати морфогенез на живильних поки середовищах вдається рідко, але є успіхи при роботі й із цими “непокірливими” культурами.

На живильних при середовищах високій інтенсивності висвітлення нині вирощують рослини-гаплоиди з пильцевих зерен. У них удвічі менше хромосом, чим у звичайних соматичних клітинах стебел, листя й кореня батьківської рослини. З них при подвоєнні хромосом шляхом обробки колхицином або закисом азоту під тиском (є й інші шляхи подвоєння) одержують дигаплоиди (або, допустимо, тетрагаплоиди, якщо основний набір учетверен) . Вони гомозиготни, тобто забезпечують прояв властивих їм ознак стійко протягом багатьох поколінь. У них, як говорять генетики, не вищепляются нові ознаки, якщо, звичайно, не з’являються мутації - раптові нові спадкоємні ознаки. Гомозиготні лінії нерідко використовують у селекції на гетерозис - достовірне підвищення продуктивності, якості або іншого показника проти батьківських форм, залучених у гібридизацію.

Використовують гаплоиди й інакше. У Китаї за допомогою культури пильовиків виведені короткостебельние, скоростиглі й високоврожайні сорти рису. Застосування в цій країні живильних, середовищ включающих картопляний екстракт, привело до раніше недосяжного - одержанню гаплоидов у жита, що відкрило нові можливості в селекції цієї перекрестноопиляющейся культури. Отримано цікаві результати в ячменя, перцю, маку, люцерни, винограду, тополі, яблуні й олійний рапс. В останньої культури, проведеної через культуру пильовиків, трохи зменшили й сподіваються зменшити ще більше зміст шкідливих гликозидних з’єднань. Усього в Китаї до 1984 року з пильцевих зерен вирощено близько 40 видів рослин. Вивчення популяцій пшениці, рису, кукурудзи й тютюну з пильовиків показало, що близько 90 відсотків подвоєних гаплоидов є генетично однорідними, хоча в 10 відсотків все-таки відзначена нестабільність числа хромосом і їхньої структури.

У нашій країні ефективний спосіб одержання пшениці з пилка в культурі пильовиків розроблений саратовскими вченими В. М. Сухановим, В. С. Тирновим і Н. Н. Салтиковой.

Саме цікаве, що іноді й гібридизацію вдається провести в чашках Петри, пробірках, взагалі в яких-небудь судинах, у яких поміщають ізольовану від рослини семяпочку. На неї наносять пилок, переборюючи в такий спосіб самонесумісність - відмова рослини дати насіння, якщо його намагаються запліднити власним пилком.

Pages: 1 2 3 4