5.2 Өсімдіктердің гендік инженериясы. Мүмкіндіктер мен жетістіктері


Бастапқыда «генетикалық инженерия» термині қолданыстағы түрлерді өзгерту мақсатында, тұқым қуалайтын детерминанттардың мақсатты манипуляциясын белгілеу үшін қолданылған. Қазіргі уақытта бұл термин әдетте генетикалық манипуляцияны білдіреді, оның көмегімен тұқым қуалайтын белгілердің жаңа комбинациясы бар организмдер пайда болады. Тұқым қуалаушылықты басқару мағынасында «генетикалық инженерияны» мыңдаған жылдар бойы атаусыз селекционерлер қолданғанын ескеріңіз, соның арқасында неолит дәуірінде қазіргі уақытта өсірілетін өсімдік түрлерінің көпшілігі мәдениетке енгізілді.

Биоинженерия дәстүрлі селекция әдістерінен айырмашылығы іргелі білім саласында, атап айтқанда молекулалық биологияда жетістіктерді технологияландырудың ең үлкен мүмкіндігіне ие екенін мойындау керек. Сонымен қатар, биотехнология әдістері генетикалық материалдың құрылымдық- функционалды ұйымдастырылуын тікелей зерттеудің сапалы жаңа құралы болып табылады. Бұл өз кезегінде өсімдіктердің генетикалық инженериясы селекция кезінде таза фотосинтездің қарқындылығы, егін индексі және т. б. сияқты бейімделгіш және шаруашылық құнды белгілерге үлкен әсер етеді деп болжайды. Өсімдіктерді қорғау саласындағы ең перспективалы бағыттарға гербицидтер мен зиянды түрлерге, биопестицидтерге, микроорганизмдердің жаңа түрлеріне және т. б. төзімді трансгенді сорттарды алу жатады. Генетикалық инженерияның өзі эволюцияның эксперименттік полигонына айнала отырып, адамның организмдерді мақсатты түрлендірудегі мүмкіндіктерін кеңейте отырып, үздіксіз жетілдіріліп, күрделене түсетіні анық. Молекулалық биология әдістерін, соның ішінде трансгенозды одан әрі дамыту, қазіргі заманғы өсімдік селекциясын жаңа деңгейге көтеруі мүмкін.

Дегенмен, генофондты жұмылдыруға, тұқым қуалаушылықты басқаруға, сортты сынауға және тұқым шаруашылығына негізделген өсімдік селекциясының бейімделгіштік жүйесі жақын болашақта Жердің егіншілік аумағының көп бөлігінде ауыл шаруашылық дақылдары егінінің мөлшері мен сапасын арттыруды қамтамасыз етеді. Бұл ретте жаңа, соның ішінде трансгенді технологияларды игере отырып, ауыл шаруашылығы дақылдарын жақсартуда және азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз етуде, өсімдік селекционерлері стратегтер рөлін атқаратын болады. Сондықтан селекция саласындағы ең жақын мәселе, егіннің мөлшері мен сапасын, ресурстарды үнемдеуді, экологиялық сенімділікті, өсімдік шаруашылығының қауіпсіздігі мен рентабельділігін арттыруды – жалпы міндеттерді шешу үшін, селекционерлер мен молекулалық биологтардың күш-жігерін біріктіру және бірлесіп жұмыс жасау болып табылады.

Дегенмен, генетикалық инженерия саласындағы зерттеулер тек қана жақсы мүмкіндіктерді тудырмайды. Олар кейде қауіпті болып шығады. Сондықтан генетикалық инженерия ХХІ ғасырдың басында әлемдік жұртшылықтың тыныштығының ең күшті қоздырғышына айналды. Себебі, генетикалық инженерия оң ғана емес, сонымен қатар теріс салдарға да әкелуі мүмкін. Негізгі қиындық – қазіргі уақытта оның ұзақ мерзімді перспективада кеңінен қолдануының барлық салдарын ешкім дәл болжай алмауы.

Күрделі бүтінді құрамдас элементтерге бөлу биологиялық зерттеулерде әмбебап тәсіл (әдіс) болғанымен, құрылым функциядан маңыздырақ бола алмайды, ал жиынтықтың тәуелсіз компоненттері өздері құрамдас бөліктерден түбегейлі ерекшеленетін бүтінді сипаттамайды. Сондықтан молекулалық биологиядағы керемет жетістіктер де өмір деңгейіндегі биологиялық құбылыстардың мәнін түсіндіре алмайды. ХХІ ғасыр – бұл шынымен де биологияның ғасыры, бірақ бұл биология органикалық тіршілік заңдылықтары туралы ғылым ретінде, тек оның молекулалық деңгейде ұйымдастырылуы мен өзгеруі туралы түсінікпен аяқталады дегенді білдірмейді.

Сонымен қатар, генетикалық инженерияның мүмкіндіктерін талқылау кезінде, күрделілікті, сондай-ақ «тірі құбылыстардың» динамикалық пен үздіксіз сипатын бағаламау және организмдердің бейімделу қабілетін анықтауда, жеке гендердің рөлін асыра көрсету үрдістері басым болып келеді. «Белгілі бір функциялары бар белгілерді» кодтайтын және онтогенезді олардың «тізілімі» ретінде қарастыратын, жеке гендерді манипуляциялауға бағытталған біржақты структуралистік тәсіл қазіргі заманғы селекциялық мәселелердің ең маңызды бөлігінен алыс, шағын ғана мәселені шешуге мүмкіндік береді. Нақты әлемді функционалистік немесе құрылымдық тұрғыдан жақсы түсіндіруге бола ма деген негізгі сұрақтың жауабына келетін болсақ, онда барлық тіршіліктің эволюциялық мәнін анықтайтын биологиялық бейімделу процесінің интеграциялануын елемеудің қисықтығы айқын.

Қазіргі заманғы өсімдік селекциясы – бұл әлеуметтік-экономикалық, экологиялық, дизайн-эстетикалық және басқа мақсаттарды жүзеге асыруға мүмкіндік беретін, жоғары эукариоттардың тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігін басқарудың ғылыми негізделген технологиясы. Өсімдіктердің бейімделгіштік реакцияларын биологиялық бақылау құралы бола отырып, олардың өндірістік және қоршаған ортаны қалыптастыру мүмкіндіктерін үздіксіз арттыру мақсатында, селекцияның бейімделу жүйесі қолданбалы және іргелі білімнің жетістіктерін технологияландырады.  Басқаша айтқанда, селекция физиология, биохимия, топырақтану, микробиология, цитогенетика, экология және басқа ғылымдардың жетістіктерін кеңінен қолданатын және генофондты жұмылдыру, селекцияның, сортты сынау мен тұқым шаруашылығының, агроэкологиялық аудандастыру мен агроэкожүйелерді жобалау кезеңдерін функционалды түрде біріктіретін, синтетикалық пән ретінде әрекет етеді.

ХХ ғасырдағы өнімділіктің өсуін талдау минералды тыңайтқыштармен, пестицидтермен және механизация құралдарымен қатар бұл процесте өсімдіктердің генетикалық жақсаруы басты рөл атқарғанын көрсетеді. Мәселен, соңғы 30 жылда аса маңызды ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін арттыруға селекцияның қосқан үлесі 40–80%-ға бағаланады. Соңғы 50 жылдағы селекцияның арқасында, мысалы, АҚШ-та, негізгі егістік дақылдары бойынша жыл сайын 1–2 % өнім өсімі қамтамасыз етілді. Жақын болашақта биологиялық компоненттің рөлі ең алдымен сорттар мен будандарды селекциялық жақсартуда, дақылдың мөлшері мен сапасын арттыруда үздіксіз артады деп сенуге толық негіз бар.