Ксенобиология и биотестирование

Генетически модифицированные организмы (ГМО) или трансгенные организмы – это активно обсуждаемая сегодня тема в научных кругах, средствах массовой информации, обыденной жизни. Проблемы их создания и использования, а также использование продуктов переработки ГМО представляются актуальными в связи с их интенсивным распространением и теми рисками, которые они вызывают. Перенос генов из одних организмов в другие, далеко отстоящие от них в систематическом и эволюционном плане, так называемый трансгеноз, осуществляют в самых разных группах организмов – бактерий, растений, грибов, животных. Такие манипуляции осуществляются с использованием современных генно-инженерных технологий. Интерес к созданию трансгенных организмов огромен, так как они позволяют уже сейчас и позволят в будущем решить многие из насущных проблем человечества, прежде всего, связанные с проблемами продовольственного обеспечения населения Земли, диагностики, профилактики и лечения разного рода заболеваний, восстановлением нарушенных экосистем и т.д. Однако сложные молекулярно-генетические технологии, являющиеся по сути нанотехнологиями, используемые сегодня для получения генетически-модифицированных организмов, пока еще не совершенны, что вызывает целый ряд рисков, возникающих при создании и использовании таких организмов [1].

Генетическая инженерия – ветвь молекулярной генетики, исследующая возможности и способы создания лабораторным путем (in vitro) генетических структур и наследственно измененных организмов, т. е. создания искусственных генетических программ (рекомбинантные ДНК), с помощью которых направленно конструируются молекулярные генетические системы вне организма с последующим их введением в живой организм [2].

Биотестирование является частным случаем биоиндикации, при котором у свободно живущих организмов, которые находятся в стандартизованных условиях, осуществляют исследование повреждения или отклонения от нормы, которые вызваны воздействием неблагоприятных факторов (токсических веществ) [5].

В качестве критериев токсичности выступает достоверное количественное значение тест-параметра (тест-реакции), на основании которого делают вывод о токсичности образца. Среди тест-параметров наиболее часто используют поведенческие реакции, выживаемость, плодовитость, изменение ферментативной и метаболической активности организмов, а также их морфологических характеристик [6].

Биотестирование осуществляют экспериментально в лабораторных или же в естественных условиях посредством регистрации изменения биологически значимых показателей исследуемых природных или же природно-техногенных объектов с последующей оценкой их состояния в соответствии с выбранными критериями токсичности. По сути, биотестирование представляет собой определение токсичности пробы (воды, почвы, донных осадков и т. д.) для данной культуры организмов в экспериментальных условиях [7].

Так, например, в случае использования в качестве биотеста люминисцентных бактерий выступает снижение у них уровня люминисценции на 50 % и более в опыте в сравнении с контролем через 30 минут после воздействия анализируемой пробой. Таковое понижение оценивают в качестве токсического воздействия пробы.