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Von der antiken Domestizierung bis zur modernen Genbearbeitung: Wie verändern wir Pflanzen und Tiere?
Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie ist die Gentechnik zur wichtigsten Methode zur Veränderung des Genoms von Pflanzen und Tieren geworden. Diese Techniken ermöglichen es Wissenschaftlern, DNA auf mehreren Ebenen einzufügen, zu löschen und zu modifizieren, von bestimmten Genen bis hin zu Veränderungen im gesamten Genom. Wann immer wir einen gentechnisch veränderten Organismus (GVO) für den einmaligen Gebrauch herstellen, müssen eine Reihe strenger Schritte befolgt werden.
Die Fähigkeiten der Gentechnik basieren auf jahrelanger Forschung und Entdeckung der Genfunktion und -manipulation, Entwicklungen, die es uns ermöglichen werden, in naher Zukunft noch präzisere genetische Veränderungen durchzuführen.
Zuerst müssen Wissenschaftler das Gen auswählen, das sie einfügen, ändern oder löschen möchten. Als nächstes müssen diese Gene isoliert und mit anderen genetischen Elementen kombiniert werden, um einen geeigneten Vektor zu bilden. Mithilfe dieser Vektoren können Forscher gewünschte Gene in das Wirtsgenom einfügen, um transgene oder veränderte Organismen zu schaffen. Ein solcher Prozess beinhaltet nicht nur biologische Veränderungen, sondern auch ethische und soziale Aspekte.
Geschichte der Genbearbeitung
Die künstliche Manipulation von Genen begann mit der Domestizierung von Pflanzen und Tieren vor etwa 12.000 Jahren. Die alten Menschen erlangten durch künstliche Selektion und Reproduktionstechnologie nach und nach ein Verständnis der Vererbung, was auch den Grundstein für die Gentechnik legte. In den 1870er Jahren leitete die Genetik mit Gregor Mendels genetischen Vererbungsexperimenten eine neue Revolution ein.
Zur gleichen Zeit, als die Gen-Cut-and-Paste-Technologie aufkam, arbeiteten viele Wissenschaftler hart daran, die Zusammensetzung und Eigenschaften der DNA aufzudecken und so die Grundlage der modernen Genmanipulation zu bilden.
Auswahl der Zielgene
Die Auswahl und Bestimmung des Gens, das in den Wirtsorganismus eingefügt werden soll, ist einer der wichtigsten Schritte im gesamten Gen-Editierungsprozess. Dieser Prozess hängt vom Endziel des GVO ab und kann nur ein oder zwei Gene oder sogar einen gesamten Biosyntheseweg umfassen. Nachdem das Zielgen gefunden wurde, können Forscher verschiedene biotechnologische Techniken nutzen, um es zu speichern und zu verbessern.
Genmanipulationstechnologie
Jeder Prozess der Genbearbeitung beinhaltet eine Veränderung der DNA. Zunächst wird DNA aus Zellen extrahiert und dann geklont und modifiziert. Moderne technische Technologie macht den Prozess von der Extraktion über die Isolierung bis zur Umwandlung reibungsloser. Mithilfe spezieller Enzyme und Chemikalien sind Wissenschaftler nun in der Lage, DNA-Sequenzen präzise zu schneiden und zusammenzukleben, um die gewünschte rekombinante DNA zu bilden.
Fügen Sie DNA in das Wirtsgenom ein
Eine stabile Integration von Genen ist entscheidend für die erfolgreiche Entwicklung von GVO. Bei Pflanzen werden nach der Übertragung von Genen in Pflanzenzellen häufig Rhizobien verwendet, um die DNA weiter in das Pflanzengenom zu integrieren. In tierischen Zellen werden Gene durch Mikroinjektion und andere Methoden in junge Embryonen injiziert und so den Grundstein für die spätere Schaffung transgener Tiere gelegt.
Technologie und Zukunftsaussichten
Seit 2009 haben sich mit dem Aufkommen neuer Technologien wie CRISPR die Genauigkeit und der Komfort der Genbearbeitung erheblich verbessert. Dies veränderte nicht nur die wissenschaftliche Forschung, sondern wirkte sich auch auf viele Bereiche wie Landwirtschaft, Biomedizin und Umweltschutz aus. Mit der Weiterentwicklung der Technologie vertiefen sich auch das Verständnis und die Manipulation des Genoms durch den Menschen ständig.
Wir müssen uns angesichts dieser leistungsstarken Gen-Editing-Technologie fragen: Sollten wir uns für einen verantwortungsvollen Umgang mit ihr entscheiden oder nach Belieben Risiken eingehen?
Wohin wird die Gentechnologie in Zukunft gehen? Wird sie weitere Herausforderungen und Chancen mit sich bringen?
