Dziedzina biologii zajmująca się zjawiskami dziedziczności i zmienności oraz badaniem praw rządzących między podobieństwem i różnicami indywidualnymi, związanymi z pochodzeniem, nosi nazwę genetyki. Nauka ta powstała w początkach obecnego stulecia i stale niezwykle szybko się rozwija. Obecnie w dużym zakresie wykorzystywana jest w stosunkowo nowej gałęzi nauk zwanej inżynierią genetyczną.
Inżynieria genetyczna to inaczej ingerencja w materiał genetyczny organizmów, w celu zmiany ich właściwości dziedzicznych. Polega ona na wprowadzaniu do nici DNA jednego organizmu genów pochodzących od innego organizmu. Geny te są dobierane pod kątem użyteczności i pożądanych przez nas cech.
Nowe techniki inżynierii genetycznej zaczęto stosować po odkryciu tzw. enzymów restrykcyjnych. Rozcinają one jedną nić DNA w miejscu o określonej sekwencji zasad oraz drugą nić w sąsiadującym miejscu o takiej samej sekwencji zasad. Jednoniciowe końce są nie tylko identyczne, ale i komplementarne. Nazywane są lepkimi końcami.
Inżynieria genetyczna może być realizowana w wielu dziedzinach: medycynie, farmaceutyce, rolnictwie, hodowli, klonowaniu, kryminalistyce oraz naukach pokrewnych, a także w licznych eksperymentach.
Zastosowanie metod inżynierii genetycznej
Medycyna
Inżynieria genetyczna ułatwia przeprowadzanie diagnozy, dzięki której można wykrywać we wczesnym stadium uszkodzenia i inne wady występujące u dziecka. Znaczący postęp dokonano również w rozwiązywaniu problemów samej bezpłodności, głównie poprzez zapłodnienie pozaustrojowe (in vitro). Dzięki poradnictwu genetycznemu każdy człowiek, w którego rodzinie występuje choroba dziedziczna, może się dowiedzieć czy jest nosicielem i jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia choroby u potomstwa. W medycynie szczególną uwagę zwraca tzw. terapia genowa. Dotyczy ona leczenia chorób genetycznych, do tej pory nieuleczalnych. Polega to na wymianie wadliwego genu i zastąpieniu go genem działającym poprawnie. Można w ten sposób leczyć takie choroby jak białaczka czy hemofilia oraz wiele innych. Cały czas trwają prace nad udoskonalaniem metod, aby osiągać jak najlepsze i najszybsze efekty w leczeniu. Ich rozwój stosowany w terapii genowej będzie w najbliższych dziesięcioleciach jednym z najintensywniej rozwijających się kierunków inżynierii genetycznej i biotechnologii.
Farmaceutyka
To chyba największe zadanie inżynierii genetycznej. Jest bardzo szeroko wykorzystywana do produkcji leków i innych substancji leczniczych np. czynnika krzepnięcia krwi, hormonu wzrostu, substancji antywirusowych i antybiotyków, a przede wszystkim insuliny. Dawniej otrzymywano ją z trzustek zwierzęcych. Była to metoda bardzo droga, gdyż ilość insuliny otrzymana z jednej trzustki była niewielka, a proces jej wydzielania kosztowny. Zwykle organizmami produkującymi leki są bakterie. Leki można produkować w taki sposób, by odpowiadały indywidualnym potrzebom każdego z pacjentów. Ma to ogromne znaczenie praktyczne.
Rolnictwo
Inżynieria genetyczna wykorzystywana jest do produkcji tzw. roślin i zwierząt transgenicznych. W Stanach Zjednoczonych transgeniczna soja i kukurydza wyparły odmiany klasyczne. Ich uprawa jest tańsza, a pozyskiwane surowce lepszej jakości. W rezultacie masowo pojawiły się produkty żywnościowe, zawierające składniki pochodzące z takich roślin. Wzbudza to zaniepokojenie ludzi, którzy uważają, że tzw. żywność transgeniczna nie jest całkowicie bezpieczna. Wprowadzanie do komórek roślin nowych genów ma na celu zwiększenie plonów lub poprawę ich jakości. W ten sposób otrzymuje się m.in. nowe odmiany smakowe owoców czy kolorystyczne kwiatów.
Hodowla
Otrzymuje się także transgeniczne zwierzęta hodowlane. Pierwsza transgeniczna owca Dolly będąca klonem została wyhodowana w roku 1997, a wydzielane przez jej organizm mleko ma właściwości lecznicze dla organizmu ludzkiego. W hodowli rolniczej zwierzęta "wzbogaca" się głównie w geny zwiększające odporność na choroby, przyrost masy ciała lub po prostu zwiększające wytwarzanie mleka, jajek, itp. Coraz większą uwagę przywiązuje się do hodowli zwierząt transgenicznych, gdyż mogłyby one w przyszłości służyć także do "hodowli" ludzkich organów.
Kryminalistyka
Analiza DNA pozwala także bez trudu i z całkowitą pewnością odróżnić od siebie poszczególne osoby. Do wykonania analizy wystarczy fragment DNA niemal z każdej ludzkiej tkanki. Dzięki tej metodzie laboratoria kryminalistyczne w różnych krajach pomogły policji zidentyfikować wielu groźnych przestępców. Dzięki inżynierii genetycznej możemy także zidentyfikować zwłoki, ofiarę oraz ustalić nieznane ojcostwo.
Klonowanie
Najwięcej kontrowersji budzi klonowanie komórek żywych organizmów. Jest to ogromna szansa dla leczenia wielu chorób, lecz ogromne są też wątpliwości natury etycznej i moralnej. Etykę interesują jednak nie procesy zachodzące w przyrodzie, ani nawet "sztuczne" klonowanie roślin, ale przeprowadzane przez człowieka próby klonowania komórek ludzkich. Z tego powodu w niektórych krajach zabroniono tego typu badań. Technika klonowania polega na przeszczepieniu jądra dowolnej komórki organizmu do komórki jajowej innego organizmu tego samego gatunku. Umożliwia to mnożenie organizmów o identycznym kodzie DNA. Można odróżnić dwa typy klonowania - terapeutyczne i reprodukcyjne. Pierwsze z nich ma pomóc w leczeniu chorób, natomiast drugie polegałoby na powielaniu identycznych osobników. Na przełomie 2002 i 2003 roku telewizja i prasa poinformowały o dwóch urodzonych klonach ludzkich. Nie udowodniono jeszcze, że to naprawdę wierne kopie ludzkich organizmów.