Будущее человека и прогресс генетики реферат
Обновлено: 17.05.2024
Эволюция человеческого вида не ограничена прошлым. Механизмы, которые вызывают изменения в частоте генов от поколения к поколению, продолжают работать и в настоящее время. С течением времени биологическая эволюция все в большей и большей степени дополняется культурной эволюцией, которая становится одной из главных сил, вызывающей биологические изменения внутри человеческого вида. Знание этих механизмов должно помочь в определении тенденции развития генетической структуры человеческих популяций в будущем.
В большинстве стран за последние несколько поколений условия жизни населения сильно изменились и продолжают меняться в нарастающем темпе. Благодаря успехам гигиены и медицины значительно улучшилось здоровье человека и возросла продолжительность его жизни. Эти обстоятельства сказываются на репродуктивности и смертности и, следовательно, влияют на генетической структуре будущих поколений.
Прогресс науки и техники подвергает современных людей существенно большим рискам неблагоприятной изменчивости, чем это было на протяжении всего предшествующего периода развития человеческой цивилизации. Физические, химические и, возможно, биологические (вирусные) мутагены могут нести серьезную угрозу для генетической структуры популяции в будущем.
Поэтому одной из актуальнейших задач современного естествознания является изучение процессов генетической изменчивости человека и разработка системы мер для предотвращения неблагоприятных тенденций эволюции.
В указанном аспекте важное значение имеет развитие генетики человека, особенно в области генетического консультирования и скрининга наследственных аномалий, что может сохранить приемлемый уровень здоровья будущих поколений.
Мутация - это всеобщее свойство живых организмов, лежащее в основе эволюции и селекции всех форм жизни и заключающееся во внезапно возникающем изменении генетической информации. Когда мутация происходит в отдельном гене, то говорят о генных или точковых мутациях. При изменении структуры хромосом или их числа, речь идет о хромосомных мутациях. Все генетическое разнообразие людей так или иначе является следствием мутаций
С достаточной уверенность можно утверждать, что многие мутации генов и практически все аберрации хромосом неблагоприятны как для индивида, так и для популяции; большинство хромосомных аберраций губит зиготу в период эмбрионального развития, меньшая часть таких зигот доживает до рождения и продолжает существовать дальше, но пораженные пациенты страдают тяжелыми врожденными пороками. Генные мутации часто ведут к врожденным заболеваниям с простым типом наследования или к дефектам в мультифакториальных генетических системах. Очень большая часть генных мутаций ведет к изменениям аминокислотной последовательности белков и не вызывает явной функциональной недостаточности, примером чему служат варианты гемоглобина. Доля благоприятных мутаций в лучшем случае очень незначительна.
Частоты численных аберраций хромосом увеличивается с возрастом матери, поэтому любой сдвиг в материнском возрасте приведет к соответствующему изменению в общей распространенности таких хромосомных мутаций. Во многих современных популяциях существует тенденция к уменьшению числа детей в семье и концентрация деторождения в возрастной группе с наименьшим риском (женщины в возрасте от 20 до 30 лет). Было подсчитано, что в западных странах и в Японии эта тенденция должна была уменьшить число детей с синдромом Дауна на 25-40%. Однако ряд последних исследований показывает, что склонность многих современных женщин откладывать рождение ребенка на несколько более поздний возраст легко может привести к изменению этой тенденции на противоположную.
Известно, что самое эффективное средство обнаружения аномалий хромосом - это пренатальная диагностика. Во многих странах эту диагностическую процедуру предлагают проводить всем женщинам старше 35 лет. Если бы все пожилые беременные женщины действительно через нее проходили, частота синдрома Дауна безусловно бы снизилась. Можно предположить, что с увеличением безопасности пренатальной диагностики для матери и ребенка, амниоцентез станет обычным для большинства беременностей в развитых странах. В таких условиях можно будет почти полностью избежать аномалий, обусловленных численными или структурными аберрациями хромосом.
Для многих генов частота мутаций увеличивается с возрастом отца, поэтому любой сдвиг в возрастной структуре отцов соответствующим образом повлияет на частоту мутаций. Для редких аутосомно-доминантных состояний изменения под действием возраста отца не будут столь крупными как для численных хромосомных аберраций; влияние возраста отца на частоту мутаций в доминантных и сцепленных с Х-хромосомой генов меньше возраста матери на частоту численных аномалий хромосом. С медицинских позиций общее воздействие отцовского возраста представляется относительно небольшим и практически не принимается в расчет фактический риск поражения доминантной мутацией ребенка, имеющего пожилого отца.
Любой возможный подъем уровня радиации, любое облучение может на несколько процентов увеличить частоту мутаций. Принимая во внимание флуктуации "спонтанной" частоты мутаций, обусловленной например, изменениями возрастной структуры родителей, какое-либо увеличение, связанное с радиацией, может оказаться даже незамеченным без применения тонких эпидемиологических методов. Все же эффект имеет место, особенно с учетом действия техногенных факторов, включая техногенные катастрофы. Следовательно, одной из основных задач профилактики повышенной частоты мутаций у человека является поддержание радиации на низком уровне.
О воздействии химических мутагенов на популяцию человека известно слишком мало. Можно предположить, что человечеству придется смириться с определенным числом химически индуцированных мутаций, поскольку общество не может отказаться от тех преимуществ, которые дают ему достижения современной химии.
В будущем человечеству придется столкнуться с увеличением частоты спонтанных мутаций. Оно приведет к соответствующему увеличению численных и структурных хромосомных аберраций и наследственных заболеваний, связанных с доминантными и с X - сцепленными генами. Вероятно, что в будущем возрастет число неопластических заболеваний, поскольку соматические мутации, вызываемые агентами внешней среды, часто служат причиной новообразований.
Широко распространено мнение о том, что благодаря современной медицине действие естественного отбора ослабло. Однако это утверждение справедливо лишь отчасти. Никаким лечением до сих пор не удавалось предотвратить последствия хромосомных аберрация (синдромы Дауна, Клайнфельтера и др.). Для этих состояний действие естественного отбора не изменилось.
Отбор действительно ослаблен для некоторых патологических признаков с аутосомно-доминантным или Х - сцепленным рецессивными типами наследования. Существуют наследственные заболевания, которые сохранились до сих пор благодаря генетическому равновесию между мутацией и отбором. Один из примеров - гемофилия А, при которой заместительная терапия с помощью фактора VIII теперь позволяет вести больным почти нормальный образ жизни. Значительно возросла продолжительность жизни, увеличилась возможность иметь детей.
Существуют, однако, многие другие доминантные и Х - сцепленные состояния, для которых удовлетворительной терапии нет, и естественный отбор действует еще в полную силу. В качестве примера можно привести нейрофиброматоз, туберозный склероз и миопатию Дюшенна. По мере того как эффективность лечения этих болезней будет увеличиваться, отбор в отношении их будет ослабевать.
Наиболее заметный успех в терапии наследственных заболеваний был достигнут по отношению к рецессивным дефектам ферментных систем. Лечение позволяет лицам, пораженным некоторыми из этих заболеваний вырасти здоровыми настолько, что они могут иметь детей. В популяциях развитых стран, где браки заключаются случайным образом, можно ожидать очень медленного увеличения частоты рецессивных заболеваний по сравнению с современным уровнем.
В популяции существует изменчивость не только для четко определенных генетических дефектов, но и для функциональных систем, которые зависят от сложного, но упорядоченного взаимодействия различных генов в период эмбрионального развития. Сердце, глаза и иммунная система являются примерами таких систем. Эволюционно эти системы развивались под постоянным и интенсивным действие отбора. Как только это давление снижается, начинают накапливаться мутации, которые приводят к небольшим функциональным недостаткам, и в течение долгих эволюционных периодов эти системы медленно, но неуклонно деградируют.
У животных самые характерные примеры обнаружены среди видов, которые в течение многих поколений жили в полной темноте пещер или на больших глубинах океана, где интактная зрительная система не дает никаких преимуществ в плане отбора. Как правило, сначала увеличивается изменчивость глаз, особи с небольшими дефектами начинают встречаться все чаще. Затем у большинства больных животных глаза оказываются более или менее дефектными, и, наконец, возникает безглазый вид.
В современном цивилизованном обществе небольшие дефекты зрительной системы не ставят их носителей в невыгодное положение перед отбором, тогда как в прошлые периоды развития человечества совершенство зрительной системы давало очевидные преимущества для выживания индивидов и их потомства. В настоящее время наблюдается значительное увеличению изменчивости зрительной системы человека: такие состояния, как близорукость, дальнозоркость, астигматизм, нарушения цветовосприятия встречаются чаще, чем в примитивных популяциях, которые до недавнего времени жили в условиях сурового отбора. Патогенные последствия указанной тенденции неочевидны и их трудно прогнозировать, особенно в связи с возможностями современной (и в еще большей степени будущей) медицины по эффективной коррекции зрительных дефектов.
Другим примером могут служить врожденные аномалии развития, которые эффективно корригируются хирургическими методами лечения. Так, в прошлом дети с расщелинами неба и губы находились под действием довольно сильного естественного отбора. В настоящее время вследствие эффективного хирургического лечения такие дети без труда выживают и в будущем имеют детей. Аналогичные тенденции характерны для врожденных пороков сердца и желудочно-кишечного тракта.
Наиболее опасные последствия для человечества может иметь медленное повреждение иммунной системы. До недавнего времени высокая смертность среди младенцев и детей была обусловлена главным образом инфекционными заболеваниями. Сложная система обнаружения и уничтожения инфекционных агентов эволюционировала под влиянием сильного отбора. Известно множество генетических дефектов, которые снижают эффективность иммунной системы. Раньше такие дефекты приводили к смерти индивидов от инфекции; теперь при наличии мощной антибактериальной терапии многие из них выживают и дают потомство. В результате на протяжении ряда поколений может иметь место функциональная деградация иммунной системы и связанные с ней неблагоприятные последствия в виде снижения устойчивости к инфекционным воздействиям и возможное возрастание частоты новообразований.
Современное постиндустриальное общество обеспечивает возможности для выживания и размножения индивидов с маргинальным поведением, а также со слабой степенью умственной отсталости, генетическая обусловленность которых в настоящее время признается большинством ученых. В будущем указанная тенденция может иметь весьма негативное влияние на течение социального, культурного и научного прогресса даже в наиболее развитых странах мира.
Случайные флуктуации частоты генов (дрейф генов) могут привести к заметным генетическим различиям между субпопуляциями при условии, что эти популяции почти полностью изолированы друг от друга, в результате чего поток генов между ними поддерживается на очень низком уровне. Однако в современных популяциях людей наблюдается сильно выраженная тенденция к разрушению изоляции и увеличению числа смешенных браков между членами разных популяций. По-видимому, нет оснований предполагать, что в обозримом будущем эта тенденция сменится на противоположенную, и будут сформированы новые небольшие изолированные группы. Следовательно, в будущем случайные флуктуации будут играть существенно меньшую роль в отличие от бесспорно важной их роли для эволюции человека в прошлом. Если эта тенденция в структуре воспроизведения человека сохранится, нового вида человека не возникнет, так как непременным условием видообразования является репродуктивная изоляция популяционной подгруппы.
Все люди, живущие в настоящее время, принадлежат к одному виду Homo sapiens; любые браки между ними дают плодовитых потомков. Вид Homo sapiens разделен на популяции (расы), у которых значительная часть генов общая и которые можно отличать друг от друга по общему генофонду.
Главным фактором расогенеза является естественный отбор, обусловливающий адаптацию к различным условиям окружающей среды. Для того, чтобы отбор, приводящий к возникновению генетических различий был эффективным, необходима значительная репродуктивная изоляция субпопуляций.
На протяжении большей части последнего ледникового периода (около 100000 лет назад) громадная площадь поверхности Земли была покрыта льдом. Гималайские и Алтайские горы с расположенными на них ледниками разделяли евразийский континент на три области, создавая тем самым условия для раздельной эволюции белых на западе, монголоидов на востоке и негроидов на юге. Современные области расселения трех больших рас не совпадают с теми областями, в которых они формировались; это несоответствие может объясняться миграционными процессами.
В настоящее время наблюдается очевидная тенденция к смешению различных рас из-за все более увеличивающегося количества межрасовых браков. Возможно, что в будущем это неизбежно приведет к образованию гибридной популяции. Никаких данных в пользу предположения, что смешение рас приведет к каким-либо вредным генетическим последствиям, нет. Наоборот, меньшая гомозиготность расовых гибридов благоприятно сказывается на частоте многих рецессивных заболеваний. Тезис о том, что межрасовое смешение приводит к возникновению гибридной силы и к большему физическому и психическому здоровью требует уточнения на основе обширных многофакторных исследований гибридов и предковых для них популяций при тщательно контролируемых условиях среды.
Таким образом, на основе вышеизложенного можно предположить, что общий состав генов человечества в будущем будет похож на тот, который существует в настоящее время. Сохраниться, вероятно, тенденция к уменьшению расовых и этнических различий. Могут стать редкостью люди с аутосомными аберрациями. Вследствие терапевтического, хирургического лечения и других факторов, ведущих к ослаблению отбора, увеличиться число заболевания, вызываемых полигенными факторами. Указанное может явиться одной из важнейших проблем медицины будущего и потребует разработки принципиально новых подходов к лечению и профилактике подобных заболеваний.
Согласно общепринятой эволюции род Homo появился в начале четвертичного периода. Первые представители этого рода были крупными хищниками, не чуждыми каннибализма, и, следовательно, в биоценозах занимали верхнюю экологическую нишу. К концу последнего оледенения все ветви этого рода вымерли, за исключением только одного вида - Homo sapiens, т.е. современного человека. Он распространился по всей суше планеты, затем, в исторический период, освоил поверхность гидросферы.
Адаптация шла по двум направлениям: 1) человек приспосабливался к новым природным условиям, менял свой способ хозяйства и, следовательно, вырабатывал новый стереотип поведения; 2) человек приспосабливал природу для себя, создавая вторичные, антропогенные геобиоценозы, согласно отработанному стереотипу поведения. В естественных условиях оба процесса переплетаются, но для целей анализа их целесообразно рассматривать порознь.
Многие сторонники эволюционной теории, включая Ч. Дарвина, считают, что современный человек продолжает подвергаться такому же естественному отбору, который прежде действовал на его предков; другие сомневаются в этом, приводя следующие основания: \"Постепенное ослабление борьбы за существование неминуемо вело к выходу человека из состава биоценоза. Этот медленно протекавший процесс привел к тому, что естественный отбор для сначала ослабел, а затем совсем прекратился… Но отсутствие естественного отбора было равносильно прекращению действия одного из факторов эволюциии и биологическая эволюция человека должна была остановиться. Это произошло около 50 000 лет назад, когда оформился кроманьонец\".
Не придет ли на смену Homo sapiens какой-то \"сверхчеловек\", во всех отношениях отличающийся от современного? Не возникнут ли какие-то новые формы человеческого существования, соединенного с биокибернетическими устройствами, – своеобразные \"биокиборги\"? Не вступит ли человечество в новую стадию своей эволюции, на которой человек будет создаваться в.
К сожалению, круг вопросов, которые изучает генетика настолько широк, что отразить в одной работе все аспекты развития этой науки просто невозможно. Автор попытался остановиться на этико-правовых вопросах генетики, так как они, на мой взгляд, требуют глубокого философского осмысления и, конечно же, в немалой степени повлияют на мировоззрение и представления об общечеловеческих ценностях тех, кому суждено жить в XXI веке. Многие считают, что если век двадцатый заслуженно получил название информационного, то следующий век станет веком биологической революции, причем генетика будет иметь к этому непосредственное отношение. Прогресс науки и технологий неизбежен, и любой, кто вступил на путь научных исследований, должен сделать все возможное и невозможное, чтобы его открытия не были использованы во вред человечеству, чтобы на нашей планете разум не уничтожил жизнь, жизнь, бесконечность которой изучает генетика, одна из великих наук будущего!
После офорления заказа Вам будут доступны содержание, введение, список литературы*
*- если автор дал согласие и выложил это описание.
Эту работу можно получить в офисе или после поступления денег на счет в течении 30 минут (проверка денег с 12.00 до 18.00 по мск).
Работу выполнила
Исламова Елизавета Максимовна
Курс 1,факультет экономики.
Санкт- Петербург
2010 год.
В данном докладе изложенная самая важная информация о прогрессе в генетике ио будущем человека.
Так же подробно рассказано о развитии генетики, как науки, на что может повлиять вмешательство ученых в цепочку жизни на Земле.
Доклад содержит множество интересных фактов и большое количество изображений.
Генетика, ген, мутация, генномодифицированные продукты, биологическое оружие, клонирование.
1. Введение;
2.Историческая справка;
3. Цель генетики;
4. Последствия вмешательства ученых в генетику;
5. Мутация;
6. Последствия мутации для клетки и организма;
7. Клонирование;
8. Технологии клонирования;
9. Подходы к клонированию человека;
10. Список литературы.
Ежедневно в нашем мире совершаются открытия в разных областях науки.
Например, в генетике.
Генетика— наукао законах и механизмах наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, атакже в генетической инженерии.
Первоначально генетика изучала общие законы наследственности и изменчивости на основании фенотипических данных.
Основателем генетики – любознательный чешский монах Грегор Мендаль, в середине 19 века беззаботно скрещивал горох, исследовал полученный урожай и на основании математических расчетов вывелзаконы наследственности и изменчивости. Но его выводы никто не воспринимал в серьез, и называли его царем Гороха.
Лишь через 40 лет, в начале 20 столетия, когда в моду вошли рассуждения об элементарных частицах, ученые вспомнили и признали научные работы Мендаля и открыли атом наследственности, находящийся в хромосомах.
В 1909 году был придуман термин ГЕН, и существовала молодая наука генетика,изучающая хромосомы и теорию наследственности.
Во времена правления Сталина тысячи ученых с мировым именем были посажены в тюрьма. Иосиф Виссарионович мечтал уничтожить генетику.
Не смотря на это, на территории СССР были созданы лабораторные центры, в которых занимались созданием супер воина, который мог бы часами находиться под водой, месяцами не есть, не спать и не чувствовать боли.
Тюрьмыбыли переполнены и уже перестали вести счет заключенным и поэтому ученые, без всякого наказания, могли испытывать новые средства на них.
По мнению некоторых исследователей, эпидемия сибирской язвы в Свердловске в апреле 1979 года была вызвана утечкой из лаборатории Свердловск-19. По официальной версии причиной заболевания стало мясо заражённых коров. Ещё одна версия — что это была операция спецслужбСША.
При поражении бактериальными средствами заболевание наступает не сразу, почти всегда имеется скрытый период, в течение которого заболевание не проявляет себя внешними признаками, а поражённый не теряет боеспособности. Некоторые заболевания (чума, оспа, холера) способны передаваться от больного человека здоровому и, быстро распространяясь, вызывать эпидемии. Установить факт применениябактериальных средств и определить вид возбудителя достаточно трудно, поскольку ни микробы, ни токсины не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса, а эффект их действия может проявиться через большой промежуток времени.
Обнаружение бактериальных средств возможно только путём проведения специальных лабораторных исследований, на что требуется значительное время, а это затрудняет.
Генетика и технология CRISPR/Cas9
Генетика изучает наследственность и изменчивость организмов, т.е. то, как признаки передаются от поколения к поколению, и как организмы могут приобретать новые признаки, которых не было у их родителей. Идеи и методы генетики применяются в сельском хозяйстве и медицине: помогают создавать устойчивые сорта растений, выводить новые виды животных и штаммы микроорганизмов, получать лекарства.
Это возможно благодаря генной инженерии — методам и технологиям, которые позволяют выделить конкретные гены, удалить их или изменить и ввести в другие организмы. Один из таких методов — технология CRISPR/Cas9.
Технология CRISPR/Cas9 (предложенная в 2012 году профессором Дженифер Дунда) основана на механизме защиты бактерий от вирусов.
В 2017 году с помощью технологии CRISPR/Cas9 отредактировали человеческий геном: в июне это первыми сделали китайские ученые , а в августе – группа корейских и американских ученых. Всё было официально, исследования прошли рецензию и вышли в компетентных научных журналах. В исследованиях использовались яйцеклетки, оплодотворённые сперматозоидами – зигота. Затем их доращивали до определённой стадии, отслеживая особенности развития.
Законодательства большинства стран разрешают такие исследования, на ранней стадии развития эмбрион не может считаться человеком – это лишь скопление клеток. На более поздних стадиях развития эмбриона исследования никто не продолжал, поскольку учёные пока не могут гарантировать точность разреза, да и долгосрочные последствия от применения технологии ещё предстоит изучить, ведь генетические изменения унаследуют следующие поколения. Поэтому, когда Хэ заявил, что генетически измененные дети уже родились, общественность взволновалась — эксперимент назвали несоответствующим нормам научной этики и безответственным.
Кто такие биохакеры?
Помимо официальных учёных, существуют и энтузиасты молекулярной биологии – биохакеры. Они работают сами по себе либо объединяются в небольшие любительские лаборатории, чтобы проводить независимые исследования, бороться с заболеваниями и пробовать собственные идеи на практике. Биохакеры хотят улучшить жизнь и мир с помощью технологий и придерживаются в этом хакерских принципов: разработки должны быть дешёвыми, доступными, открытыми каждому.
Деятельность биохакеров не регулируют никакие комиссии по безопасности и этике экспериментов, они не испытывают законодательного давления и не обязаны обладать особой научной компетентностью. Эти моменты можно рассматривать как в положительном, так и в негативном ключе.
Компания Medtronic совместно с биохакерами разработала автоматическую инсулиновую помпу для диабетиков – проект OpenAPS. С одной стороны, биохакеры смогли быстро разработать и предоставить возможность любому человеку использовать помпу без долгих ожиданий клинических исследований и одобрения FDA. Код проекта находится в открытом доступе, его можно дополнить или изменить. С другой стороны – OpenAPS распространяется на условиях полного отказа от ответственности и никто не даёт гарантий его безопасности. Каждый должен сам решить, согласен ли он на такие условия.
Чего ждать в будущем?
Опасения есть и насчёт того, что будет, если технологии генной инженерии использовать в военных целях. Просто представьте себе солдат, не чувствующих боли, например, не знающих страха и невосприимчивых к ядохимикатам. Так, исследователи, сотрудничающие с американскими военными, запустили несколько программ повышения эффективности армии в целом и военнослужащих в частности. Большое внимание уделяется работе мозга: через работу по улучшению внимания и увеличению скорости обработки информации улучшить память и способность принимать решения. Такая программа была разработана Posit Science и называется BrainHQ. Исследователи оценивают её влияние на солдат.
На конференции, организованной Training and Doctrine Command и SRI International по биоконвергенции (объединение технологий с биологией и медициной для расширения возможностей) выступили эксперты Эми Круз и Эндрю Херр. Эми Круз ранее работала в Агентстве перспективных исследовательских проектов в области обороны (DARPA), а Эндрю Херр — специалист по технологиям и национальной безопасности, главный исполнительный директор компании Helicase, которая разрабатывает программы повышения эффективности.
Читайте также: