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Qual é o organismo mais complexo geneticamente?

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Eu entendo que novos genomas estão sendo sequenciados todos os dias e essas respostas se substituem frequentemente; embora a partir de hoje, o que se provou ser o organismo mais complexo geneticamente (além de um ser humano, é claro)? Eu continuo recebendo uma infinidade de respostas diferentes, como Daphnia pulex, Axolotl, Paris japonica ou Língua de Adder, todas de datas e fontes diferentes, então fica difícil dizer qual é a resposta certa aqui, se houver. Se esta questão não for específica o suficiente, eu ficaria feliz em revisar.

Edit: Eu definiria a complexidade genética como tamanho do genoma ou número de genes. Qualquer uma das respostas funcionaria. Se você quiser fornecer outras informações como cromossomos ou isoformas de qualquer outra definição, isso seria útil. O que quer que seja o melhor do melhor.


Edit: Eu definiria a complexidade genética como tamanho do genoma ou número de genes. Qualquer resposta ou informação funcionaria.

Maior genoma: Paris Japonica, uma planta rara. Seu genoma tem 149 milhões de pares de bases. Aproximadamente 50 vezes maior que o genoma humano, pela contagem de pares de bases.

Maior número de genes em um organismo: Daphnia pulex, uma espécie muito comum de pulga d'água. 31.000 genes codificadores de proteínas.

Como já foi apontado, o organismo mais complexo geneticamente é uma pergunta pouco clara. A complexidade pode ser interpretada de maneiras diferentes, e não acho que poderíamos concordar sobre uma medida satisfatória (ou definição, nesse caso) de complexidade genética.


O passado, o presente e o futuro dos organismos geneticamente modificados

Quando comecei minha pesquisa para este artigo, estava principalmente interessado na controvérsia sobre o novo projeto de lei nos Estados Unidos que exige rótulos em alimentos que contêm ingredientes geneticamente modificados. Mal sabia eu que, enquanto estava reunindo minhas fontes, uma nova disputa OGM surgiria, esta girando em torno de maçãs que não douram pela bioengenharia. Assim, mudei meu foco da conta para a chegada dessas maçãs às lojas nos EUA - uma chegada que significa que uma investigação sobre a história e a ciência por trás dos produtos alimentícios geneticamente modificados é ainda mais oportuna do que eu pensava originalmente.

Em supermercados em todo o país este mês, Arctic Apples deve chegar às prateleiras. Essas maçãs, produzidas pela Okanagan Specialty Fruits (OSF), foram geneticamente modificadas para não dourar quando suas células se rompem, ao contrário de todas as outras maçãs atualmente no mercado. Uma postagem de blog no site Arctic Apples da OSF fornece uma visão geral das técnicas que a empresa usou para criar tais maçãs abaixo da postagem, com muitos comentários. As reações a Arctic Apples nesses comentários variam de "Uau, é incrível o que você pode fazer com a biotecnologia hoje em dia" a "Não queremos que nossos filhos comam seu veneno!" [1]

Organismos geneticamente modificados (OGM) não são estranhos à controvérsia. Em 1975 - décadas antes de os primeiros OGMs aparecerem nos supermercados - um grupo confuso de cientistas, advogados, jornalistas e funcionários do governo se reuniram para discutir o DNA recombinante (rDNA) [2, 3]. Esta conferência foi motivada por avanços científicos recentes relativos ao rDNA, que reúne fitas de DNA de dois organismos diferentes. Embora várias outras reuniões tenham ocorrido antes dela, foi a conferência de 1975 que a história se lembraria, pois estabeleceu a base para diretrizes subsequentes sobre pesquisa de rDNA sem restringir totalmente tal pesquisa [3, 4].

Nos anos que se seguiram à conferência, o domínio da engenharia genética se dividiu em várias direções. Alguns cientistas viram o potencial do rDNA para revolucionar a medicação, enquanto outros estavam mais interessados ​​em suas aplicações ao meio ambiente. A primeira patente de um OGM, emitida em 1981, era de fato para uma bactéria que poderia degradar hidrocarbonetos complexos como o petróleo bruto [5]. Na mesma época, a pesquisa sobre a correlação entre a enzima poligalacturonase (PG) e o amolecimento da fruta estava em seus estágios iniciais na Calgene, Inc. Os pesquisadores descobriram que inserir uma cópia antisense do gene que produz PG em tomates poderia atrasar seu amadurecimento. Em 1994, a empresa introduziu esses tomates no mercado com o nome de tomates FLAVR SAVR. Embora a demanda pelos tomates fosse alta, os lucros eram escassos devido ao custo de sua fabricação, e a preocupação do público com sua segurança acabou tirando-os dos supermercados [6].

Apesar desse fracasso, a pesquisa de safras de alimentos transgênicos foi um sucesso. Em 1996, as safras geneticamente modificadas cobriam mais de 4,2 milhões de acres do planeta [7]. Esse número subiu para 444 milhões em 2015 - o primeiro ano, de fato, em que a área plantada global diminuiu de um ano para outro [8].

Desenvolvimentos mais recentes

Os OGMs foram novamente lançados na arena pública em julho do ano passado, quando o então presidente Barack Obama assinou um projeto de lei exigindo rótulos em alimentos geneticamente modificados. O Departamento de Agricultura dos EUA tem até 2018 para acertar os detalhes da lei, e as empresas de alimentos terão mais tempo depois disso para cumprir as novas regulamentações. As empresas também terão uma gama de opções de divulgação de OGM: texto, um símbolo, um número de telefone ou mesmo um código QR direcionando os consumidores a mais informações. É importante notar, entretanto, que a lei define os produtos alimentícios da bioengenharia como contendo “material genético”. Isso significa que os OGM mais comumente encontrados nas lojas - xarope de milho e óleo de canola, por exemplo - provavelmente estarão isentos porque são altamente refinados. Além disso, a linguagem da lei indica que provavelmente não se aplicará a carnes, aves ou ovos [9, 10, 11].

A lei federal surgiu em resposta à aprovação de leis de rotulagem mais restritivas em Vermont, Connecticut e Maine [12]. Essas leis, por sua vez, resultaram em parte da incerteza pública quanto à segurança dos OGM, apesar do consenso geral na comunidade científica de que os OGMs não demonstraram representar qualquer risco sério para a saúde ou meio ambiente [13]. Uma pesquisa de 2016 nos EUA, conduzida como parte do projeto de pesquisa Annenberg Science Knowledge, descobriu que 88 por cento dos participantes apoiavam as leis de rotulagem obrigatória e 91 por cento disseram que as pessoas têm o direito de saber se há OGM em seus alimentos. Essas opiniões contrastam fortemente, no entanto, com o fato de que 58 por cento disseram ter apenas uma compreensão razoável ou pobre dos OGMs, apenas 1 em cada 5 participantes sabia que os cientistas não encontraram nenhuma evidência indicando que os OGMs têm efeitos adversos na saúde humana [14] .

A estreia do Arctic Apples

Em meio a essa confusão, Arctic Apples entrou em cena. Os cientistas sabem há décadas que na presença de oxigênio - abundante quando, digamos, alguém morde ou corta uma maçã - a enzima polifenol oxidase (PPO) reage com os fenóis nas células da maçã, resultando eventualmente em pigmentação marrom [1, 15] . Foi a Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO), na Austrália, que desenvolveu a ideia de usar técnicas de silenciamento de genes para inibir a PPO, embora sua pesquisa tenha se concentrado em batatas ao invés de maçãs [16]. A OSF licenciou essas técnicas em 1997, passou anos em pesquisa e desenvolvimento e, finalmente, revelou Arctic Apples em 2015 [16, 17].

Para Arctic Apples, uma sequência de genes chamada GEN-03 está no cerne do processo de silenciamento de genes. GEN-03 é escrito de forma que em maçãs com a sequência, a expressão de PPO é reduzida drasticamente [16]. A equipe científica da OSF usa Agrobacterium tumefaciens , um organismo frequentemente usado para transformações no mundo da biotecnologia, para introduzir GEN-03 no tecido foliar [18]. Anexado à sequência GEN-03 está um gene marcador que produz a proteína NPTII, que confere resistência ao antibiótico canamicina, portanto, para garantir que uma transformação foi bem-sucedida, os cientistas testam o tecido da folha para resistência à canamicina [19]. Se passar neste teste, permite-se que o tecido cresça em uma planta, que é então enxertada em um porta-enxerto de macieira que será plantado e crescerá como uma macieira normal [18].

Embora alguns argumentem que maçãs que não douram não valem a pena, outros apontam que milhões de libras de maçãs são desperdiçados a cada ano porque sua pigmentação marrom as torna menos atraentes para os consumidores [17, 20]. Por sua vez, a OSF acrescenta que as maçãs que douram enzimaticamente também degradam antioxidantes e outros nutrientes, o que significa que as Maçãs do Ártico podem ser mais saudáveis ​​do que suas contrapartes tradicionais [21]. Os primeiros resultados da pesquisa indicaram que 80 por cento dos consumidores estavam interessados ​​em comprar as maçãs assim que estivessem disponíveis comercialmente, mas só o tempo dirá seu verdadeiro sucesso no mercado [20].

É um momento estranho para as Maçãs do Ártico fazerem sua estreia, já que a nova lei de rotulagem se aplicará a elas [9]. O futuro não apenas dessas maçãs, mas dos OGM em geral, permanece incerto. Deve-se notar, entretanto, que os humanos têm adulterado a genética das colheitas de alimentos por milhares de anos, começando com os fazendeiros cruzando as colheitas para terminar com os híbridos desejáveis ​​[22]. Em consideração a esse fato, parece provável que, apesar das disputas públicas sobre os OGM, eles continuarão fazendo parte da vida - pelo menos em alguma capacidade - por muitos anos. Que tal aquelas maçãs?


Qual é o organismo mais complexo geneticamente? - Biologia

A informação genética de um organismo é armazenada em moléculas de DNA. Como pode um tipo de molécula conter todas as instruções para fazer seres vivos complicados como nós? Que componente ou característica do DNA pode conter essas informações? Tem que vir das bases de nitrogênio, porque, como você já sabe, a espinha dorsal de todas as moléculas de DNA é a mesma. Mas existem apenas quatro bases encontradas no DNA: G, A, C e T. A seqüência dessas quatro bases pode fornecer todas as instruções necessárias para construir qualquer organismo vivo. Pode ser difícil imaginar que 4 “letras” diferentes podem comunicar tanta informação. Mas pense no idioma inglês, que pode representar uma grande quantidade de informações usando apenas 26 letras. Ainda mais profundo é o código binário usado para escrever programas de computador. Este código contém apenas uns e zeros e pense em todas as coisas que seu computador pode fazer. O alfabeto do DNA pode codificar instruções muito complexas usando apenas quatro letras, embora as mensagens acabem sendo muito longas. Por exemplo, o E. coli bactéria carrega suas instruções genéticas em uma molécula de DNA que contém mais de cinco milhões de nucleotídeos. O genoma humano (todo o DNA de um organismo) consiste em cerca de três bilhões nucleotídeos dividido entre 23 moléculas de DNA emparelhadas, ou cromossomos.

As informações armazenadas na ordem das bases são organizadas em genes: cada gene contém informações para fazer um produto funcional. A informação genética é primeiro copiada para outro polímero de ácido nucléico, RNA (ácido ribonucléico), preservando a ordem das bases de nucleotídeos. Os genes que contêm instruções para a produção de proteínas são convertidos em RNA mensageiro (mRNA). Alguns genes especializados contêm instruções para fazer moléculas de RNA funcionais que não fazem proteínas. Essas moléculas de RNA funcionam afetando os processos celulares diretamente, por exemplo, algumas dessas moléculas de RNA regulam a expressão de mRNA. Outros genes produzem moléculas de RNA que são necessárias para síntese proteíca, transferência de RNA (tRNA), e RNA ribossomal (rRNA).

Para que o DNA funcione de maneira eficaz no armazenamento de informações, são necessários dois processos-chave. Primeiro, as informações armazenadas na molécula de DNA devem ser copiadas, com o mínimo de erros, toda vez que uma célula se divide. Isso garante que ambas as células-filhas herdem o conjunto completo de informações genéticas da célula-mãe. Em segundo lugar, as informações armazenadas na molécula de DNA devem ser traduzido, ou expresso. Para que as informações armazenadas sejam úteis, as células devem ser capazes de acessar as instruções para fazer proteínas específicas, de forma que as proteínas corretas sejam feitas no lugar certo na hora certa.

Figura 1. DNA & # 8217s dupla hélice. Gráfico modificado a partir de & # 8220DNA Chemical structure, & # 8221 por Madeleine Price Ball, CC-BY-SA-2.0

Tanto a cópia quanto a leitura das informações armazenadas no DNA dependem do pareamento de bases entre dois ácido nucleico fios de polímero. Lembre-se de que a estrutura do DNA é uma dupla hélice (veja a Figura 1).

O açúcar desoxirribose com o grupo fosfato forma a estrutura ou estrutura da molécula (destacada em amarelo na Figura 1). As bases apontam para dentro. As bases complementares formam ligações de hidrogênio entre si dentro da dupla hélice. Veja como as bases maiores (purinas) emparelhar com os menores (pirimidinas) Isso mantém a largura da dupla hélice constante. Mais especificamente, A pares com T e C pares com G. Conforme discutimos a função do DNA nas seções subsequentes, tenha em mente que há uma razão química para o emparelhamento específico de bases.

Para ilustrar a conexão entre as informações no DNA e uma característica observável de um organismo, vamos considerar um gene que fornece as instruções para a construção do hormônio insulina. A insulina é responsável por regular os níveis de açúcar no sangue. O gene da insulina contém instruções para a montagem da proteína insulina a partir de aminoácidos individuais. Mudar a sequência de nucleotídeos na molécula de DNA pode mudar os aminoácidos na proteína final, levando ao mau funcionamento da proteína. Se a insulina não funcionar corretamente, pode ser incapaz de se ligar a outra proteína (receptor de insulina). No nível de organização do organismo, esse evento molecular (mudança na sequência do DNA) pode levar a um estado de doença - neste caso, diabetes.

Questões Práticas

A ordem dos nucleotídeos em um gene (no DNA) é a chave de como as informações são armazenadas. Por exemplo, considere estas duas palavras: estável e tabelas. Ambas as palavras são construídas com as mesmas letras (subunidades), mas a ordem diferente dessas subunidades resulta em significados muito diferentes. No DNA, as informações são armazenadas em unidades de 3 letras. Use a seguinte chave para decodificar a mensagem criptografada. Isso deve ajudá-lo a ver como as informações podem ser armazenadas na ordem linear dos nucleotídeos no DNA.

ABC = a DEF = d GHI = e JKL = f
MNO = h PQR = i STU = m VWX = n
YZA = o BCD = r EFG = s HIJ = t
KLM = w NOP = j QRS = p TUV = y

Mensagem criptografada: HIJMNOPQREFG - PQREFG - MNOYZAKLM - DEFVWXABC - EFGHIJYZABCDGHIEFG - PQRVWXJKLYZABCDSTUABCHIJPQRYZAVWX


Tipos de células

As células são identificadas como uma das duas grandes categorias de procariotos ou eucariotos, que possuem várias características em comum. [6] Todos os organismos multicelulares têm células eucarióticas que desempenham funções muito diferentes e formam tecidos especializados. Todos os procariontes são organismos unicelulares (bactérias).

Além disso, todo organismo que se reproduz sexualmente começa a vida como uma única célula, costurada pela ligação do espermatozóide masculino com o óvulo feminino. Essa célula contém o código digital necessário para a formação de outras células para desempenhar as muitas funções do corpo. Isso inclui nossas papilas gustativas, células de gordura, células da pele, células do sangue e muito mais.

Três categorias básicas de células constituem o corpo dos mamíferos: células germinativas, células somáticas e células-tronco. Cada uma das aproximadamente 100.000.000.000.000 de células em um ser humano adulto tem sua própria cópia, ou cópias, do genoma, com a única exceção sendo certos tipos de células que não possuem núcleos em seu estado totalmente diferenciado, como os glóbulos vermelhos. A maioria dessas células é diplóide ou possui duas cópias de cada cromossomo. Essas células são chamadas de células somáticas. Essa categoria de células inclui a maioria das células que compõem nosso corpo, como a pele e as células musculares. As células germinativas são qualquer linha de células que dão origem a gametas - óvulos e esperma - e são contínuas através das gerações. As células-tronco, por outro lado, têm a capacidade de se dividir por períodos indefinidos e dar origem a células especializadas. [3]

Eucariotos

Os eucariotos incluem fungos, animais e plantas, bem como alguns organismos unicelulares (protistas). As células eucarióticas têm cerca de 10 vezes o tamanho de um procarioto e podem ser até 1000 vezes maiores em volume. A principal e extremamente significativa diferença entre procariotos e eucariotos é que as células eucariotas contêm compartimentos ligados à membrana nos quais ocorrem atividades metabólicas específicas. O mais importante entre eles é a presença de um núcleo, um compartimento delineado por membrana que abriga o DNA da célula eucariótica. É esse núcleo que dá ao eucarioto (literalmente, "noz boa" ou "caroço bom") seu nome.

Os organismos eucarióticos também têm outras estruturas especializadas, chamadas organelas, que são pequenas estruturas dentro das células que desempenham funções dedicadas. Como o nome indica, você pode pensar nas organelas como pequenos órgãos. Existem vários tipos diferentes de organelas comumente encontradas em células eucarióticas. [3]

Procariontes

As bactérias são procariontes, que diferem dos eucariotos porque seu DNA não está organizado dentro de um núcleo. Os procariotos também têm apenas um cromossomo, que é circular em vez de linear. Embora as células procarióticas sejam algumas vezes chamadas de "células simples", elas realizam a maioria dos mesmos processos metabólicos que as células eucarióticas. Muitas dessas reações simplesmente não são sequestradas dentro das organelas. Por exemplo, tanto procariotos quanto eucariotos realizam fotossíntese e respiração celular, mas apenas os eucariotos possuem cloroplastos e mitocôndrias, respectivamente.

Procariotos são organismos unicelulares que não se desenvolvem ou se diferenciam em formas multicelulares. Algumas bactérias crescem em filamentos ou massas de células, mas cada célula da colônia é idêntica e capaz de existência independente. As células podem ser adjacentes umas às outras porque não se separaram após a divisão celular ou porque permaneceram incluídas em uma bainha comum ou lodo secretado pelas células. Normalmente, porém, não há continuidade ou comunicação entre as células. Os procariontes são capazes de habitar quase todos os lugares da Terra, desde as profundezas do oceano até as bordas das fontes termais e quase todas as superfícies de nossos corpos. [3]


Desenvolvimento de ferramenta de biossegurança para detectar organismos geneticamente modificados na natureza

Se um organismo modificado geneticamente ou sinteticamente for liberado no meio ambiente, como saberemos? Como podemos diferenciá-lo dos milhões de microorganismos que existem naturalmente na natureza? Esse é o desafio assumido por uma equipe de pesquisa de várias instituições, incluindo Eric Young, professor assistente de engenharia química no Worcester Polytechnic Institute (WPI), que está desenvolvendo uma ferramenta de biossegurança que pode detectar microorganismos projetados com base em suas assinaturas de DNA exclusivas.

A engenharia genética, na qual os genes são adicionados aos genomas dos organismos, e a biologia sintética, que se concentra em compreender e projetar melhores sequências de DNA, são usadas hoje para fazer uma ampla gama de produtos, como fármacos, como a insulina, e plantações agrícolas . A engenharia genética também é usada por empresas de biotecnologia - de start-ups a corporações multinacionais - para fabricar produtos como detergentes, ingredientes alimentícios e biocombustíveis.

Por décadas, o governo dos EUA patrocinou a pesquisa e o desenvolvimento de organismos modificados e melhores maneiras de projetar DNA, enquanto o governo e a comunidade de biologia sintética trabalharam juntos para desenvolver práticas éticas e de segurança para garantir que os organismos produzidos sejam seguros e possam ser contido. Por exemplo, o governo patrocinou o desenvolvimento de "interruptores" que tornam impossível a sobrevivência de organismos modificados fora do laboratório.

Recentemente, o governo dos EUA e cientistas de pesquisa identificaram a necessidade de novas ferramentas que possam identificar organismos modificados quando eles são misturados com uma miríade de microorganismos de ocorrência natural. Essas ferramentas poderiam eventualmente ser implantadas para detectar organismos modificados no meio ambiente. Eles podem ser usados ​​para proteger a propriedade intelectual de uma empresa caso um organismo projetado por ela escape acidentalmente do laboratório ou para detectar a liberação intencional de organismos potencialmente prejudiciais.

Essa é a tarefa da equipe multi-institucional encarregada de desenvolver a ferramenta. O projeto é financiado por um prêmio de 18 meses do programa Finding Engineering Linked Indicators (FELIX), que é executado por Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), uma organização dentro do Gabinete do Diretor de Inteligência Nacional que financia pesquisas para abordar desafios enfrentados pela comunidade de inteligência dos EUA. O prêmio tem uma segunda fase que pode ser renovada por mais 24 meses. Raytheon, um contratante de defesa baseado em Massachusetts, é o contratante principal. Young, que recebeu um prêmio de US $ 377.746 por sua parte no projeto, é um dos cinco subcontratados. Os outros são Johns Hopkins University, Princeton University, University of California em San Francisco, e Mission Bio, uma empresa de biotecnologia com sede em San Francisco.

"Percebemos o poder da engenharia e da bioengenharia", disse Young, cuja especialidade é em biologia sintética, incluindo a engenharia genética de bactérias, leveduras e fungos. “Estamos entusiasmados com a promessa da biologia sintética, mas também temos a responsabilidade ética de pensar sobre os usos potencialmente negativos das tecnologias que desenvolvemos.

“Meu laboratório está desenvolvendo organismos projetados para resolver problemas e usamos práticas de segurança além do que somos obrigados a usar”, acrescentou. "Esperançosamente, este projeto nos levará a uma ferramenta de baixo custo que podemos usar para garantir que todos estejam trabalhando para evitar a liberação de organismos no meio ambiente, de universidades a fábricas e bio entusiastas DIY em suas garagens."

Os cientistas criam microrganismos modificados introduzindo novos genes em seus genomas que os permitem produzir medicamentos, biocombustíveis ou produtos alimentícios valiosos. Uma bactéria contendo o gene humano para a produção de insulina, ou uma levedura com múltiplos genes de vários organismos para fazer o antimalárico artemisinina são exemplos. Como muitos dos genes desses organismos modificados existem na natureza, diferenciá-los dos organismos não modificados em amostras de solo ou água pode ser um desafio. "É o mesmo que encontrar a proverbial agulha em um palheiro", disse Young.

Ele acrescentou que a chave para fazer essa distinção será identificar assinaturas genéticas para cada organismo. Em virtude da forma como são produzidos, a maioria dos organismos geneticamente modificados tem uma ou mais seções curtas de DNA que são exclusivas de seus genomas e os tornam diferentes de seus primos não modificados. Essas assinaturas de DNA podem ser usadas como marcadores para detectar rapidamente um organismo modificado em uma população de microorganismos que ocorrem naturalmente. O papel de Young no projeto de pesquisa é gerar exemplos de organismos da bioengenharia que contêm esses marcadores específicos.

"Estamos fornecendo as informações 'especializadas' que o dispositivo de detecção procurará", disse ele. "Estamos levando em consideração a engenharia genética dos últimos 50 anos e reduzindo todo esse conhecimento e informação a um conjunto de assinaturas essenciais para organismos da bioengenharia que provavelmente precisaríamos encontrar. Cabe ao nosso patrocinador e à equipe decidimos quais organismos são importantes e ajudamos a decidir quais assinaturas devemos examinar. É um trabalho muito empolgante ”.

Inicialmente, Young, que está trabalhando com dois alunos de pós-graduação, se concentrará na levedura de cerveja, que, segundo ele, está se tornando cada vez mais o organismo de escolha das empresas de bioengenharia porque é fácil de projetar e simples de cultivar, dadas as décadas de experiência em fermentação em escala na indústria cervejeira. As assinaturas que ele está identificando serão úteis para detectar organismos conhecidos por engenharia que podem ter vindo de laboratórios corporativos e universitários. Detectar organismos potencialmente prejudiciais que podem ter sido intencionalmente liberados no meio ambiente será um desafio maior.

"É muito mais complicado quando você não sabe quais organismos precisa procurar", disse ele. "Temos que pensar sobre o que é mais provável que exista e o que alguém com recursos limitados criaria. Precisamos criar ferramentas que possam detectar uma ampla gama de organismos modificados. E precisam ser flexíveis o suficiente para detectar um conjunto específico de assinaturas, mas detectamos assinaturas recém-adicionadas à medida que são encontradas. Estamos ajudando a desenvolver uma tecnologia para fazer isso. "

O conhecimento que Young está gerando será finalmente incorporado a um dispositivo de detecção de bancada que será desenvolvido por outros membros da equipe de pesquisa. Outros membros da equipe estão criando algoritmos de aprendizado de máquina que encontrarão novas assinaturas que os especialistas podem não identificar. Young disse que espera que um dispositivo de detecção utilizável para leveduras esteja pronto na conclusão do programa, mas pode levar de cinco a 10 anos antes que os desafios mais complexos sejam resolvidos.


Produção mais barata e mais gerenciável

A biotecnologia pode fornecer aos agricultores ferramentas que podem tornar a produção mais barata e mais manejável. Por exemplo, algumas safras de biotecnologia podem ser projetadas para tolerar herbicidas específicos, que tornam o controle de ervas daninhas mais simples e eficiente. Outras culturas foram projetadas para serem resistentes a doenças específicas de plantas e pragas de insetos, o que pode tornar o controle de pragas mais confiável e eficaz e / ou pode diminuir o uso de pesticidas sintéticos. Essas opções de produção agrícola podem ajudar os países a manter o ritmo com a demanda por alimentos e, ao mesmo tempo, reduzir os custos de produção.


O Instituto de Pesquisa Criativa

Deus dotou Suas criaturas vivas com a habilidade de se adaptar a ambientes novos ou em mudança. A diversidade genética na adaptação refere-se à variação dentro dos tipos de organismos criados. Por exemplo, considere a grande variedade de cães e eles vêm em todas as formas, cores e tamanhos. Os humanos também apresentam uma grande variação. A variação observável na aparência de diferentes tipos de criaturas é referida como fenótipo. A diversidade fenotípica é amplamente baseada na composição genética de um organismo (genoma) O genoma exibe variação na sequência de DNA chamada diversidade genética.

A diversidade genética é uma característica importante da adaptação, conforme evidenciado pelo fato de que os animais experimentam o acúmulo e a expressão de mutações prejudiciais durante a endogamia (acasalamento de parentes próximos). A endogamia reduz a diversidade genética em uma população e torna as criaturas menos robustas e adaptáveis. Mesmo entre alguns tipos de plantas que têm flores autofertilizantes, níveis significativos de cruzamento de & mdash onde o pólen é transferido pelo vento, insetos, etc. & mdash ainda ocorrem e contribuem para o aumento da diversidade genética.

A diversidade genética está relacionada a diferentes partes do genoma de um organismo. Quando os genomas são comparados dentro de tipos criados, certas partes são muito estáveis ​​e permanecem muito semelhantes entre os indivíduos, enquanto outras partes do genoma são extremamente variáveis. Claramente, a variabilidade genética é parte do design de God & rsquos para plantas e animais, mas é empregada como um sistema de engenharia com limitações. Esses sistemas de variabilidade genética estão apenas começando a ser compreendidos, eles envolvem não apenas a diversidade na sequência real do DNA, mas também a diversidade nas modificações químicas hereditárias no DNA (metilação) e nas proteínas que empacotam o DNA (acetilação). Este tipo de variação hereditária é chamado modificação epigenética. Na verdade, não altera a sequência de bases do DNA, mas influencia sua função e adiciona outro aspecto importante à variação genética.

A diferença entre características simples e herança multigênica associada a características complexas causou alguma confusão entre os criacionistas. Herança simples geralmente se refere a características amplamente controladas por uma ou apenas algumas regiões do genoma. Exemplos desse tipo de herança incluem coisas como cor dos olhos, cor do cabelo, etc. Um artigo criacionista recente sobre a cor da pelagem dos cervos mostra como esse tipo de variabilidade funciona na natureza. 1

No entanto, conforme discutido no artigo anterior desta série, 2 características mais expressas estão relacionadas a adaptações associadas a respostas biologicamente complexas. Essas adaptações envolvem redes de muitos genes, conhecidas como traços quantitativos, e são estudados por complexos experimentos de mapeamento de DNA em vários ambientes. Para este tipo de dados, são empregados modelos estatísticos complicados que permitem a identificação de múltiplas regiões genômicas e a porcentagem de variabilidade que os pontos mapeados ao longo dos cromossomos contribuem para uma determinada característica.

Outra questão em torno da variabilidade genética é o tipo de sequência de DNA genômico características subjacentes à sua função. Uma variedade de cientistas criacionistas, incluindo Jean Lightner, Todd Wood, Peter Borger e outros, apresentaram dados e modelos envolvendo a diversificação genética de tipos criados por meio de elementos transponíveis e outros tipos de DNA não codificador de proteínas. Essas sequências parecem oferecer as maiores oportunidades para modelos de diversidade genética e a diversificação dos tipos criados. Os cientistas caracterizaram essas porções do genoma como contendo um depósito extremamente rico de características funcionais que regulam muitos aspectos da expressão gênica. 3

Os pesquisadores de biologia do ICR estão atualmente revisando a literatura criacionista e secular sobre DNA não codificado para determinar novos locais de pesquisa no campo da diversidade genética e o papel que desempenha na adaptação.

  1. Catchpoole, D. 2012. Caro cervo: quando os & lsquomutants & rsquo brancos têm uma vantagem seletiva. Criação. 34 (1): 28-31.
  2. Tomkins, J. 2012. Mechanisms of Adaptation in Biology: Molecular Cell Biology. Atos e fatos. 41 (4): 6.
  3. Shapiro, J. A. e R. von Sternberg. 2005. Por que o DNA repetitivo é essencial para o funcionamento do genoma. Avaliações biológicas. 80 (2): 227-250.

* Dr. Tomkins é Pesquisador Associado do Institute for Creation Research e recebeu seu Ph.D. em Genética pela Clemson University.

Citar este artigo: Tomkins, J. 2012. Mecanismos de Adaptação em Biologia: Diversidade Genética. Atos e fatos. 41 (5): 8.


Último ancestral comum universal mais complexo do que se pensava

Os cientistas o chamam de LUCA, o último ancestral comum universal, mas não sabem muito sobre esse bisavô de todos os seres vivos. Muitos acreditam que o LUCA era pouco mais do que um conjunto bruto de partes moleculares, uma sopa química a partir da qual a evolução gradualmente construiu formas mais complexas. Alguns cientistas ainda discutem se era mesmo uma célula.

Novas evidências sugerem que LUCA era um organismo sofisticado, afinal, com uma estrutura complexa reconhecível como uma célula, relatam os pesquisadores. O estudo deles aparece na revista Biology Direct.

O estudo se baseia em vários anos de pesquisa em uma característica antes esquecida das células microbianas, uma região com alta concentração de polifosfato, um tipo de moeda de energia nas células. Os pesquisadores relatam que este local de armazenamento de polifosfato representa na verdade a primeira organela universal conhecida, uma estrutura que se pensava estar ausente das bactérias e de seus primos microbianos distantemente relacionados, as arquéias. Essa organela, as evidências indicam, está presente nos três domínios da vida: bactérias, arquéias e eucariotos (plantas, animais, fungos, algas e tudo mais).

A existência de uma organela nas bactérias vai contra a definição tradicional desses organismos, disse o professor de ciências agrícolas da Universidade de Illinois, Manfredo Seufferheld, que liderou o estudo.

"Era um dogma da microbiologia que organelas não estavam presentes nas bactérias", disse ele. Mas em 2003, em um artigo no Journal of Biological Chemistry, Seufferheld e colegas mostraram que a estrutura de armazenamento de polifosfato em bactérias (eles analisaram uma agrobactéria) era física, química e funcionalmente a mesma que uma organela chamada acidocalcissoma (uh-SID-oh -KAL-sih-zohm) encontrado em muitos eucariotos unicelulares.

Their findings, the authors wrote, "suggest that acidocalcisomes arose before the prokaryotic (bacterial) and eukaryotic lineages diverged." The new study suggests that the origins of the organelle are even more ancient.

The study tracks the evolutionary history of a protein enzyme (called a vacuolar proton pyrophosphatase, or V-H+PPase) that is common in the acidocalcisomes of eukaryotic and bacterial cells. (Archaea also contain the enzyme and a structure with the same physical and chemical properties as an acidocalcisome, the researchers report.)

By comparing the sequences of the V-H+PPase genes from hundreds of organisms representing the three domains of life, the team constructed a "family tree" that showed how different versions of the enzyme in different organisms were related. That tree was similar in broad detail to the universal tree of life created from an analysis of hundreds of genes. This indicates, the researchers said, that the V-H+PPase enzyme and the acidocalcisome it serves are very ancient, dating back to the LUCA, before the three main branches of the tree of life appeared.

"There are many possible scenarios that could explain this, but the best, the most parsimonious, the most likely would be that you had already the enzyme even before diversification started on Earth," said study co-author Gustavo Caetano-Anollés, a professor of crop sciences and an affiliate of the Institute for Genomic Biology at Illinois. "The protein was there to begin with and was then inherited into all emerging lineages."

"This is the only organelle to our knowledge now that is common to eukaryotes, that is common to bacteria and that is most likely common to archaea," Seufferheld said. "It is the only one that is universal."

The study lends support to a hypothesis that LUCA may have been more complex even than the simplest organisms alive today, said James Whitfield, a professor of entomology at Illinois and a co-author on the study.

"You can't assume that the whole story of life is just building and assembling things," Whitfield said. "Some have argued that the reason that bacteria are so simple is because they have to live in extreme environments and they have to reproduce extremely quickly. So they may actually be reduced versions of what was there originally. According to this view, they've become streamlined genetically and structurally from what they originally were like. We may have underestimated how complex this common ancestor actually was."

The study team also included Kyung Mo Kim, of the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology and Alejandro Valerio, of the Museum of Biological Diversity in Columbus, Ohio.

The National Institute of Allergy and Infectious Diseases and the National Science Foundation provided funding for this study.


What is the most genetically complex organism? - Biologia

Células are the structural and functional unit of all living organisms. Some organisms, such as bacteria, are unicelular , consisting of a single cell. Other organisms, such as humans, are multicelular , or have many cells an estimated 100,000,000,000,000 cells! Each cell can take in nutrients, convert these nutrients into energy, carry out specialized functions, and reproduce as necessary. Even more amazing is that each cell stores its own set of instructions for carrying out each of these activities.

It is important to know what organism the cell comes from. There are two general categories of cells: procariontes e eucariotos . Prokaryotes are capable of inhabiting almost every place on the earth, from the deep ocean, to the edges of hot springs, to just about every surface of our bodies. Procariontes also lack any of the intracellular organelles and structures that are characteristic of eukaryotic cells. Most of the functions of organelles, such as mitochondria and the Golgi apparatus, are taken over by the prokaryotic plasma membrane. Eucariotos are about 10 times the size of a prokaryote and can be as much as 1000 times greater in volume. The major and extremely significant difference between prokaryotes and eukaryotes is that eukaryotic cells contain membrane-bounded compartments in which specific metabolic activities take place, and have small specialized structures called organelas that are dedicated to performing certain specific functions. Most important among these is the presence of a núcleo , a membrane-delineated compartment that houses the eukaryotic cell s DNA.

Cell Structures: The Basics

The Plasma Membrane A Cell's Protective Coat

The outer lining of a eukaryotic cell is called the membrana de plasma . This membrane serves to separate and protect a cell from its surrounding environment and is made mostly from a double layer of proteins and lipids, fat-like molecules. Embedded within this membrane are a variety of other molecules that act as channels and pumps, moving different molecules into and out of the cell. A form of plasma membrane is also found in prokaryotes, but in this organism it is usually referred to as the membrana celular .

The Cytoskeleton A Cell's Scaffold

o citoesqueleto is an important, complex, and dynamic cell component. It acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endocitose (the uptake of external materials by a cell) and moves parts of the cell in processes of growth and motility. There are a great number of proteins associated with the cytoskeleton, each controlling a cell s structure by directing, bundling, and aligning filaments.

The Cytoplasm A Cell's Inner Space

Inside the cell there is a large fluid-filled space called the citoplasma , sometimes called the citosol . In prokaryotes, this space is relatively free of compartments. In eukaryotes, the citosol is the "soup" within which all of the cell's organelles reside. It is also the home of the cytoskeleton. The cytosol contains dissolved nutrients, helps break down waste products, and moves material around the cell. The nucleus often flows with the cytoplasm changing its shape as it moves. The cytoplasm also contains many salts and is an excellent conductor of electricity, creating the perfect environment for the mechanics of the cell. The function of the cytoplasm, and the organelles which reside in it, are critical for a cell's survival.

Two different kinds of genetic material exist: ácido desoxirribonucleico (DNA) and ácido ribonucleico (RNA). Most organisms are made of DNA, but a few viruses have RNA as their genetic material. The biological information contained in an organism is encoded in its DNA or RNA sequence.

Prokaryotic genetic material is organized in a simple circular structure that rests in the cytoplasm. Eukaryotic genetic material is more complex and is in units called genes . The nuclear genome is divided into 24 DNA molecules, each contained in a different cromossoma .

The human body contains many different organs, such as the heart, lung, and kidney, with each organ performing a different function. Cells also have a set of "little organs", called organelas , which are adapted and/or specialized for carrying out one or more vital functions. Organelles are found only in eukaryotes and are always surrounded by a protective membrane. It is important to know some basic facts about the following organelles.

The Nucleus A Cell's Center

The nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis occurs. The nucleus is spheroid in shape and separated from the cytoplasm by a membrane called the envelope nuclear . The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing.

The Ribosome The Protein Production Machine

Os ribossomos são encontrados tanto em procariotos quanto em eucariotos. o ribossomo is a large complex composed of many molecules, including RNA and proteins, and is responsible for processing the genetic instructions carried by mRNA. Protein synthesis is extremely important to all cells, and therefore a large number of ribosomes sometimes hundreds or even thousands can be found throughout a cell.

Ribosomes float freely in the cytoplasm or sometimes bind to another organelle called the endoplasmic reticulum.

Mitochondria--The Power Generator

Mitocôndria are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. Mitochondria contain their own genome that is separate and distinct from the nuclear genome of a cell. Mitochondria have two functionally distinct membrane systems separated by a space: the outer membrane, which surrounds the whole organelle and the inner membrane, which is thrown into folds or shelves that project inward. These inward folds are called cristae . The number and shape of cristae in mitochondria differ depending on the tissue and organism in which they are found, and serve to increase the surface area of the membrane. Mitochondria play a critical role in generating energy in the eukaryotic cell, and this process involves a number of complex pathways. They are the powerhouses of the cell.

The Endoplasmic Reticulum and the Golgi Apparatus Macromolecule Managers

o endoplasmic reticulum (ER) is the transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that will float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the rough ER e a smooth ER . The rough ER is labeled as such because it has ribosomes adhering to its outer surface, whereas the smooth ER does not. The smooth ER serves as the recipient for those proteins synthesized in the rough ER. Proteins to be exported are passed to the Aparelho de Golgi , sometimes called a Golgi body ou complexo de Golgi , for further processing, packaging, and transport to a variety of other cellular locations.

Lysosomes and Peroxisomes The Cellular Digestive System

Lisossomos e peroxisomes are often referred to as the garbage disposal system of a cell. Both organelles are somewhat spherical, bound by a single membrane, and rich in digestive enzimas , naturally occurring proteins that speed up biochemical processes. For example, lysosomes can contain more than three dozen enzymes for degrading proteins, nucleic acids, and certain sugars called polysaccharides. Here we can see the importance behind compartmentalization of the eukaryotic cell. The cell could not house such destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system.


Celula animal

Note: The animal eukaryotic cell concept map is based upon this article, and these two are meant either to be given out as homework or to be done in class as a team exercise to fill in the concept map blanks. I think it is best utilized as a normal homework assignment to clarify in the students minds exactly how the parts of the cell are connected.


Interesting Examples of Genetic Engineering That’ll Leave You in Awe

Genetic engineering is the technique that gives the power to desirably manipulate the genome of an organism. This ability has been explored and experimented in several organisms, some of which have been commercialized whereas the practical applications of some are being tested.

Genetic engineering is the technique that gives the power to desirably manipulate the genome of an organism. This ability has been explored and experimented in several organisms, some of which have been commercialized whereas the practical applications of some are being tested.

The first genetically modified organism was created by Herbert Boyer and Stanley Cohen in 1973. It was a bacterium Escherichia coli that contained genes for antibiotic resistance.

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Genetic engineering refers to a fast-growing technology that enables modifications in the genetic make up of an organism. This includes addition of new gene(s), deletion of gene(s) or even manipulation of the existing genes to introduce or get rid of specific traits and characteristics.

The resultant organisms, containing a genome altered in such a way, are collectively termed as genetically modified organisms (GMOs). In case of manipulation by addition of genes, the organisms which contain genes added from a different variety of the same species are called cisgenic organisms whereas those containing genes from a foreign species are called transgenic organisms.

Since the first successful attempt in 1973, several organisms were experimented with, giving rise to several interesting genetic engineering examples. Some of the significant ones have been described below.

Insulin-producing Bacteria

Insulin injection is a routine part of diabetes treatment today. But this insulin actually comes from a genetically engineered strain of E. coli. Prior to this, insulin was sourced from pancreas of pigs and other animals.

At the well-known biotech company Genentech Inc. (short for Genetic Engineering Technology), scientists were exploring genetic engineering to develop human hormones in bacteria. One of the examples include the development of E.coli that produced human insulin. For this, they isolated the human gene for insulin, and accordingly designed a gene that would specifically produce human insulin protein, when inserted in the bacterial genome. These man-made genes were introduced in the bacterial genome to get the production of insulin on a large scale.

In 1982, this synthetic insulin was approved by U.S. Food and Drug Administration (FDA). Sold under the brand name Humulin, it is the first-ever therapeutic product that was generated through genetic engineering. This genetic engineering attempt not only changed the scenario for treatment of diabetes, but for several other conditions as well. Now owned by F. Hoffmann-La Roche Ltd., Genentech continues to be known as the founder of the biotechnology industry.

Terminator Seeds

The ability to modify plant genomes and introduce genes for a specific desired trait into a desired plant, gave rise to an array of experiments on several commercially important crops. Several biotech companies developed seeds for plants that are disease-resistant, pest-resistant, herbicide-resistant, or that give high yields. But, in order to protect their intellectual property rights, a new technology known as the Genetic Use Restriction Technology (GURT) or Terminator Technology, was born. The seeds generated through this technology are called terminator seeds or suicide seeds.

The characteristic feature of terminator seeds is their ability to generate plants that give rise to sterile seeds. In simple terms, a farmer buys the seeds, sows them to reap a good harvest of a crop that is genetically modified to possess a desirable trait. But, the new seeds that are formed in these genetically modified (GM) crops are sterile and cannot be used for the next season. He has to buy the seeds again.

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An advancement over this technology is the development of a genetically engineered crop that yields sterile seeds, but the desired trait that has been engineered will be functional only when an inducer chemical is administered. This inducer chemical needs to be purchased from the respective company. Thus, the farmer may save the seeds from his harvest but needs to purchase the inducer every year.

A huge controversy surrounds this technology since its proposition by Monsanto in the 1990s, with claims that it is a new way to rob farmers and make profits. But the proponents argue that they need to make up for the costs incurred in developing the technology. Apart from protection of intellectual property, the biggest advantage conferred by such a technology is that it prevents the genetically altered trait from spreading to wild plants, which is one of the risks involved in use of GM crops. Nevertheless, the agribusiness giant agreed not to commercialize terminator seeds.

Glowing Organisms

Certain organisms possess a natural ability to produce light through a chemical reaction, a property known as bio luminescence. It is more commonly seen in marine animals, and the most famous example is a type of jellyfish called Aequorea victoria. It produces a protein called green fluorescence protein (GFP) that confers the ability to glow.

This protein was discovered and engineered by a trio of scientists, who won the Nobel Prize in Chemistry (2008) for their work. Later, the gene for GFP was introduced in an array of organisms leading to the development of genetically engineered glow-in-the-dark bacteria, fungi, plants, fish, mice, cats, dogs, marmosets, rabbits, pigs, etc.

GloFish is a genetically modified, fluorescent variety of zebrafish that has been trademarked by Yorktown Technologies. Varieties of this GloFish are available in different colors, including red, green, purple, etc., in several pet stores in USA. It is the only genetically modified pet that is commercially available.

This gene revolutionized genetic engineering techniques by providing a way to see the expression of genes. When combined with the gene of interest and introduced into an organism, it serves as a visible tag to know if the particular gene of interest has been expressed or not.

Drug-producing Chickens

Imagine a drug factory containing an array of chickens that lay eggs loaded with medicinal proteins. Some scientists are trying hard to ensure that such a day arrives soon.

A group of scientists at the Roslin Institute in Scotland, have developed a GM chicken that lays eggs containing medicinal proteins. Egg-whites are naturally loaded with a protein called ovalbumin. What the group of scientists did was introduced the gene for a foreign protein, instead of the ovalbumin gene, in a set of chickens. Consequently, the eggs of these GM chickens were loaded with the foreign protein.

Although a bit bizarre, this attempt if successful, will provide an easy way to generate large amounts of medicinal proteins useful for treatment of anemia, certain cancers, hematological disorders, etc. The ultimate result one may expect is availability of these drugs at comparatively lower prices.

Cows that Make Human-like Milk

How cool would it be if you could drink a bottle of milk, and get nutrition as well as antimicrobial agents!

There is a significant difference in the composition of cow milk and human breast milk. Apart from nutrients, human breast milk contains a variety of antimicrobial agents as well as antibodies and other proteins required for immunity. These proteins are vital for proper development of the immune system in infants, as well as to maintain a healthy gut microflora.

At the State Key Laboratory for Agrobiotechnology in China, a group of scientists developed transgenic cows that were engineered to produce an antimicrobial enzyme that is present in large amounts in human milk. In another set of experiments, they genetically engineered cows to produce milk containing certain immunity-providing proteins of human milk.

As a step ahead, they have managed to develop cattle that produce milk with a fat content similar to that of human milk. They claim that in cases where lactation is not feasible, such humanized milk can prove to be a better substitute rather than the infant formulas.

Anti-freeze Tomatoes

Ever wondered why fish do not freeze even at extremely low temperatures? What if this property could be transferred to fruits and vegetables, and be able to preserve them for a long time. In an attempt to explore this idea, scientists isolated a gene that makes an antifreeze protein in a fish called winter flounder, which is known to survive in extremely cold conditions.

This gene was integrated into the DNA of tomato plant cells, which were used to develop a new variant of tomato plants. Whether these tomatoes were frost-resistant is still unclear, and were never commercialized. However, they became the center-point of the huge debate over the development and commercialization of GM crops, and are infamously known as fish tomatoes.

Cress that Detects Land Mines

The safe removal of land mines is a major challenge and progressing at the current rate, removal of all the mines that have been laid till now would take more than a thousand years. Therefore, the need to develop a method to tag land mines, and avoid the innumerable accidents that occur during de-mining, is immense.

With this intention in mind, a company called Aresa Biodetection (Copenhagen, Denmark), has developed a GM thale cress (Arabidopsis thaliana), the favorite model of botanists and geneticists. This genetically engineered plant changes its color from green to reddish brown in the presence of land mines. Such a change occurs when the roots of the plant detect nitric oxide that evaporates from the explosives present in land mines. This detection system is active once the plant is 3-5 weeks old, and hence offers not just safe but faster way to spot land mines as compared to the current methods.

However, the practical applicability of this method is still not clearly evaluated. The company stopped its research on thale cress in 2008, and closed down in the following year.

Diesel-producing Bacteria

Although the arena of biofuels is being explored since the time of Henry Ford, only 10-20% of the fuel demand can be met through the currently available biofuels. In addition, the biofuel must be compatible with the current vehicle technology or should not demand significant technical modifications.

As a step towards this goal, a group of scientists at the University of Exeter (UK), genetically modified the pet experimental bacteria E. coli. This bacteria is known to produce certain long chain alkanes in order to build its cell membranes. Through genetic modification, the metabolic pathways of this organism were altered such that it produces and secretes hydrocarbons similar to those present in diesel. These hydrocarbons can be easily purified and used as a replacement for diesel.

Although at a preliminary stage as yet, this genetic engineering example has contributed significantly to the progress in biofuel techniques.

Singing Mice

Singing in mice has been reported by several scientists from all over the world, however, the frequencies at which they sing is not audible to humans. Especially famous is the Alston’s brown mouse or Alston’s singing mouse. It would be surely interesting if we could hear these songs too.

At the University of Osaka in Japan, geneticists were trying to study the effects of mutations in a strain of genetically engineered mice that are prone to mutations. One of the effects of a mutation may have altered vocalization in the mice, and a mouse that could sing at frequencies audible to humans was born.

This accidental genetic modification may provide an easy way to study communication patterns in mice as well as its similarities and differences with respect to other mammals.

Banana Vaccines

Scared of an injection but need to get vaccinated? Simples. Eat a banana and get vaccinated for diseases like cholera and hepatitis. Known for their high potassium content but infamous as high-fat fruits, bananas are one of the contenders in the development of edible vaccines.

A gene for the antigen required for immunity against a specific pathogen is introduced into the banana genome such that the antigen is present in the bananas. When an individual eats the banana, the antigen is picked up by certain specialized gut cells which initiate a cascade of immune processes. An immune memory for the antigen is generated, and the person is vaccinated for the respective disease.

Other plants being developed to produce edible vaccines include tomatoes, potatoes, corn, rice, wheat, soy, etc., with target diseases including malaria, cancers, hepatitis B, gastroenteritis, etc. But, an even more amazing advancement would be if the immunity could be passed to developing fetus. A pregnant woman eats a fruit or vegetable, gets vaccinated, and passes the chemical information required for immunity to the fetus.

Disease-preventing Mosquitoes

Mosquito is considered to be the most dangerous animal, since it has killed more humans than any other animals, as well as killed more humans than even wars and plague. What if this same mosquito is used to prevent the spread of diseases?

Aedes aegypti is the mosquito species responsible for the spread of dengue, yellow fever, and chikungunya. An interesting fact about them is that only females can bite and thus transfer the pathogenic virus. A single female lays about 500 eggs in her lifetime.

On the other hand, the male mosquito cannot bite since it does not have the mouth parts for biting. The more important fact about this male is that it is exceptionally adept at finding the female mosquitoes. Taking advantage of these two properties, scientists at the Oxford University developed the male mosquito that carries a gene which results in the death of the offspring. In a field experiment in Cayman islands, this technique yielded about 85% reduction in the mosquito population in four months.

A production unit at Oxford is being developed to produce such mosquitoes on a larger scale with plans of producing about 20 million mosquitoes in a single week.

Genetic engineering has opened up an array of approaches to tackle several challenges, that are not just limited to the medical community. However, this technology has to cross several hurdles including safety concerns, stability of the resultant GMOs, transfer of genes into the wild, as well as ethical and social issues.

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