Основные направления селекции микроорганизмов

Современные методы практической селекции, основанные на знаниях генетики, раздвинули рамки возможностей создания новых, нужных человеку признаков и свойств у домашних животных.

Микроорганизмы (микробы) – бактерии, микроскопические грибы и простейшие – играют важную роль в жизни природы и человека. Они используются в разных областях промышленности (в хлебопечении и виноделии, в производстве кормового белка, молочнокислых продуктов, антибиотиков, витаминов, гормонов, аминокислот, ферментов), в сельском хозяйстве (при производстве силоса), для биологической защиты растений и очистки сточных вод. В связи с этим развивается промышленная микробиология и ведется интенсивная селекционная работа по выведению новых штаммов микроорганизмов с повышенной продуктивностью веществ, необходимых человеку.

Микроорганизмам свойственна наследственная изменчивость (см. также § 24) – мутации. С помощью отбора мутаций создаются активные штаммы микроорганизмов, ценных для человека. Особенно широко и успешно в создании новых штаммов используется искусственный (индуцированный) мутагенез.

Методы селекции микроорганизмов. В основном это те же методы, которые используются и в селекции других организмов. Но микроскопические размеры и огромная скорость размножения микроорганизмов обусловливают разработку особых методов, ускоряющих процесс получения новых высокопродуктивных штаммов.

Генная инженерия представляет собой целенаправленные манипуляции с генетическим материалом в клетках микроорганизмов – это совокупность методов воздействия на ДНК, позволяющих переносить наследственную информацию из одного организма в другой. В частности, создаются новые комбинации генетического материала, способного, размножаясь в клетке–хозяине, синтезировать вещества, которые человек использует для своих нужд. Новые комбинации генетического материала сначала осуществляют in vitro, т.е. в пробирке. Путем гибридизации молекул ДНК от разных одноклеточных организмов получают молекулы, в которых содержатся новые, ранее отсутствовавшие в ней гены. Созданная таким способом гибридная молекула ДНК затем вводится в клетку–хозяина (обычно бактерий или дрожжей), которая после введения начинает синтезировать белок, кодируемый этими генами. Поскольку бактерии размножаются очень быстро, то таким способом удается получить сразу много идентичных копий от нужного гена и, следовательно, путем биосинтеза создать много нужных человеку веществ.

Таким путем получают белок инсулин, необходимый больным диабетом; интерферон, подавляющий размножение вирусов; антиген вируса гепатита, необходимый для борьбы с этим инфекционным заболеванием; гормоны роста человека и другие важные биологические вещества.

Клеточная инженерия – это метод конструирования клеток нового типа путем гибридизации их содержимого. При гибридизации искусственно объединяют целые клетки разных организмов, создавая новый гибридный геном (совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом вида). Также путем манипуляций (реконструкции) создают новую жизнеспособную клетку из отдельных фрагментов разных клеток (ядра, цитоплазмы, хромосом и др.) пересадкой ядер, слиянием протопластов (т.е. всего содержимого клетки без ядра и клеточной стенки) клеток разных видов.

Клеточная инженерия позволяет соединять в одной клетке наследственные материалы очень далеких видов, даже принадлежащих к разным царствам.

Использование живых клеток и биологических процессов для получения веществ, необходимых человеку, называют биотехнологией (от греч. bios – "жизнь", techne – "мастерство" и logos – "учение").

Генная и клеточная инженерия – это два направления биотехнологии. Они имеют важное практическое значение в микробиологической промышленности для синтеза биологически активных веществ, нужных человеку.