Erfðabreytingar á bakteríum og dýrum

Það er ákaflega mikilvægt að átta sig á því að erfðabreytingar eru eðlilegur hluti af náttúrunni. Við, hinn viti borni maður, höfum á síðustu 150 árum öðlast skilning á eðli erfða, byggingu erfðaefnisins og þekkingu til að breyta genum á markvissann hátt.

Þekkingin gerir okkur kleift að skilja margskonar fyrirbæri, t.d. hvers vegna börn líkjast foreldrum sínum, hvernig erfðagallar geta hoppað á milli kynslóða, hvers vegna sumir sjúkdómar hrella bara konur (eða karla) og hvernig við getum ræktað nytjaplöntur og dýr á markvissari hátt.

Uppruni erfðatækninnar má rekja til bakteríuerfðafræðinnar, þar sem menn lærðu snemma að kortleggja stökkbreytingar í einstökum genum  og síðar að einangra erfðaefni og klippa það niður með sérhæfðum ensímum. Vísindamenn fundu út að bakteríur búa oft  yfir litlum auka litningum, svokölluðum plasmíðum sem fjölga sér sjálfstætt. Með því að beisla þessi plasmíð (eða veirur) og skeyta inn í þau ákveðnum DNA bútum gátu vísindamenn einangrað gen - þeir klónuðu* fyrsta genið.

Erfðatæknin kollvarpaði rannsóknum í líffræði og læknisfræði, og til varð ný fræðigrein sameindaerfðafræði (molecular genetics). Hún fjallar um eiginleika gena og fruma, en nýtist einnig við rannsóknir á öðrum fyrirbærum. Hægt er að klóna gen sem hafa áhrif á næstum hvaða eiginleika sem er, t.d. þroskun útlima, eiginleika húðar, kynhneigð ávaxtaflugna og þol gagnvart útfjólubláu ljósi.

Sem dæmi um slíkar rannsóknir má nefna doktorsverkefni Snædísar Björnsdóttur (hún ver það næstkomandi mánudag). Það heitir Erfðabreytingar á bakteríunni Rhodothermus marinus og miðar að því að þróa aðferðir til þess að erfðabreyta hitaþolnu bakteríunni R. marinus, og þar með opna vísindamönnum leiðir til þess að rannsaka eiginleika hennar og líffræði.

Erfðatæknina má einnig hagnýta, t.d. til þess að erfðabreyta nytjaplöntum eða húsdýrum. Hefðbundin ræktun gengur út á að breyta erfðasamsetningu stofns, t.d. kúakyns, með því að æxla saman einstaklingum með æskilegar stökkbreytingar og velja úr þau afkvæmi sem eru með heppilegusutu erfðasamsetninguna. Í tilfelli mjólkurkúa er horft á mjólkurmagn, samsetningu mjólkurinnar, heilsu kýrinnar og geðslag. Hver eiginleiki er undir áhrifum fjölmargra gena, kannski 50 eða fleiri. Í erfðamengjum hryggdýra eru rúmlega 20.000 gen, sem hafa mismunandi áhrif á þessa eiginleika og aðra, þannig að það er augljóst að verkefni ræktandans er verulega erfitt. Hann þarf að sýna mikla þolinmæði - og eyða til miklu fé til að fá aukningu í afurðum.

Þess vegna hefur erfðatæknin verið nýtt í kynbótum, til að gera ræktunina markvissari. Framfarir í kynbótum, áburðarframleiðslu, vélvæðingu landbúnaðar og eiturefnaframleiðslu leiddu til mikillar framleiðslu aukningar í landbúnaði á síðustu öld. Þessar framfarir voru ekki gallalausar, áburðargjöf og notkun eiturefna í landbúnaði hefur mikil áhrif á náttúruna, og vélvæðingin eykur útblástur á koltvíildi og mengun almennt. Kynbæturnar voru hins vegar ekki mengandi - og mín ályktun er sú að erfðabreyttar lífverur séu ekki hættulegar náttúrunni (sjá færsluflokk og Hver er hættan af erfðabreyttum lífverum?).

Varðandi erfðabreytta laxinn, þá held ég að það sé meiri hætta fylgjandi, eða skaði nú þegar skeður,  þeirri áráttu að flytja laxa á milli vatnasvæða og sleppingum á allskonar fiski í ár og læki. Slík athæfi geta leitt til þess að staðbundnir stofnar blandist, sem getur leitt til hruns í stofnum eða hreinlega útrýmingar þeirra. 

* Orðið klón hefur tvær merkingar í líffræði. Í erfðafræði er talað um klónun gena, þegar þau eru einangruð og geymd í plasmíði. Í fósturfræði er talað um klónun einstaklinga, t.d. þegar kjarni eggs er fjarlægður og kjarni í líkamsfrumu er settur í staðinn - þannig var kindin Dolly búin til.

Íhugar að leyfa genabreyttan lax

Íslenski köngulóarmaðurinn

Köngulær eru ein furðulegustu fyrirbæri náttúrunnar. Þær eru öflug rándýr sem hafa margskonar vopn í sínu búri, og er vefurinn ein þeirra merkilegasta uppfinning.

Einn öflugasti íslenski vísindamaður nú starfandi er Ingi Agnarsson, köngulóarsérfræðingur með meiru sem starfar við Háskólann í Puerto Rico (Department of Biology, University of Puerto Rico) og Smithsonian stofnunina. Hann hóf nám í líffræði 1992 og hafði alla tíð mjög skýra hugmynd um hvað hann vildi gera. Strax árið 1996 gaf hann út 175 blaðsíðna grein um íslenskar köngulær, í fjölriti náttúrufræðistofnunar (Agnarsson I. 1996. Icelandic spiders. Fjölrit Náttúrufræðistofnunar 31: 175 pages, 169 figures.).

Hann fór síðan í doktorsnám í George Washington University í Washington DC og frá árinu 2002 hefur hann birt rúmlega 50 vísindagreinar. Það eru stórkostleg afköst. Það sem betra er að hann hefur iðullega birt góðar og vandaðar greinar. Hann leggur mesta áherslu á köngulær, flokkun, þróun og tilurð vefja, vistfræði þeirra og hlutverk í vistkerfi hitabeltisins. Hann hefur einnig birt rannsóknir um fjörur, flokkun hryggdýra og hvala, sem og samskipti þeirra síðarnefndu.

Við sjáum oft fyrir okkur stakar köngulær í vef, sem bíða eftir bráð sinni í einsemd og veigra sér hvorki við bróðurmorði eða því að eta afkvæmi sín. Slík matarlyst (eða grimmd) hlýtur að vera til trafalla fyrir samlífi lífvera og draga úr líkunum á því að þær geti myndað hópa. En meðal köngulóa finnast nokkrar tegundir sem mynda hópa, samkvæmt Inga sýna 20-25 tegundir köngulóa félagsatferli (af þeim 39.000 tegundum sem lýst hefur verið). Merkilegt nokk þá eru þessar 20-25 tegundir úr nokkrum mismunandi hópum köngulóa, sem sýnir að félagsatferli hefur þróast nokkrum sinnum. Þróunarsagan sýnir okkur að það er hægt að yfirstíga háa þröskulda (Cannibalismi er einn slíkur).

Um titillinn. Þetta er vissulega galgopaleg yfirskrift en vonandi er ljóst að aðdáun mín á Inga og störfum hans er mikil.

Fundu stærsta köngulóarvefinn