BIOTECHNOLOGIE: DIEREN

door Susan Ketelaars

Dolly, een toepassing van biotechnologie, samen met haar draagmoeder (Bionieuws 5, 1997).

Inhoud

In de biotechnologie gebruikt men organismen om produkten te vervaardigen voor de mens. De laatste jaren is de biotechnologie sterk in opkomst. Dat komt doordat het nu mogelijk is doelgericht de erfelijke eigenschappen van organismen te veranderen en dus ook te verbeteren. Drie van de technieken die hierbij worden toegepast zijn de recombinant-DNA-techniek, de celfusietechniek en klonen..

Recombinant-DNA-techniek

Bij de recombinant-DNA-techniek wordt een stukje DNA van een cel (donorcel) van een bepaald organisme overgebracht in de cel (gastheercel) van een ander organisme. Dit stukje DNA wordt dan ingebouwd in het DNA van de gastheercel. Door recombinant-DNA-techniek kunnen dus erfelijke eigenschappen van verschillende soorten organismen met elkaar worden gecombineerd.

 

Een voorbeeld :

Een stukje DNA dat de genen bevat voor de produktie van het hormoon insuline wordt in het DNA van bacteriën ingebouwd. Het humane gen wordt in deze bacteriën tot expressie gebracht, dat wil zeggen: de bacteriën gaan insuline produceren. Met dit hormoon kunnen mensen met diabetes behandeld worden.

 

De laatste tijd worden ook dieren genetisch gemanipuleerd. Door het inbouwen van DNA in dierlijke cellen kunnen nieuwe genen worden toegevoegd of bestaande genen worden uitgeschakeld. Nieuwe genen worden aan volgende generaties doorgegeven. Het onderzoek richt zich daarbij op sneller groeiende, produktievere dieren of de produktie van nieuwe (farmaceutische) eiwitten in de melk. Herman de stier kreeg een humaan gen ingebouwd. Als de dochters van Herman dit gen erven, zullen zij het humane eiwit lactoferrine maken. Dit eiwit wordt uitgescheiden in de melk van deze koeien. Lactoferrine is een eiwit dat voorkomt in moedermelk en essentieel is voor de ontwikkeling van baby's. Als de moeder van een baby niet in staat is haar baby de borst te geven kan deze koeienmelk met lactoferrine uitkomst bieden.

 

Vraag :

1. Waarom is dit humane gen ingebouwd in Herman (een stier) en niet meteen in een koe?

 

naar boven

Celfusie-techniek

Bij de celfusie-techniek laat men twee cellen van verschillende soorten dieren versmelten tot één cel (de hybridecel). Op deze wijze kunnen nieuwe soorten organismen gecreëerd worden. Een bekend voorbeeld is de scheit: dit dier is een combinatie van een sch aap en een geit .

Klonen

Alle nakomelingen die door ongeslachtelijke voortplanting uit één ouder zijn ontstaan, vormen een kloon. Het kweken van deze individuen wordt klonen genoemd. Klonen wordt toegepast om een gunstig genotype te behouden. Door ongelijke milieuomstandigheden (voedselaanbod) kunnen wèl ongelijke fenotypen worden veroorzaakt (modificaties).

Hello Dolly!

 

Begin 1997 is het enkele Britse onderzoekers gelukt om een schaap te klonen. De kern van een uiercel van een volwassen Finn Dorset ooi werd geplaatst in een onbevruchte eicel (afkomstig van een Scottish Blackface ooi) waarvan de kern is verwijderd. Deze cel werd kunstmatig geïnsemineerd in de draagmoeder (de Scottish Blackface ooi). Na enige maanden werd er inderdaad een lammetje geboren: Dolly. Dolly is genetisch identiek aan de donorooi: zij is een kloon van deze Finn Dorset ooi.

In de toekomst is het misschien ook mogelijk om genetisch gemanipuleerde schapen te klonen, waarvan de melk bijvoorbeeld humane eiwitten bevat.

 

Uit: Bionieuws 5, 1997.

Vragen :

2.A. Via welk type kerndeling vindt ongeslachtelijke voortplanting plaats?

2.B. Van welk ras is de vader van Dolly?

3.A. Hebben alle organismen uit een kloon hetzelfde genotype?

3.B. Hebben ze hetzelfde fenotype?

4. Kunnen organismen uit een kloon voor de gewenste eigenschappen heterozygoot zijn?

5.A. Een rijke Australische schapenhouder heeft schapen in alle uithoeken van Australië. Heeft het zin dat deze boer de schapen met de langste vacht selecteert om deze ongeslachtelijk verder te kweken? Leg uit.

5.B. Een Canadese schapenboer heeft een aantal schapen op een weilandje lopen. Heeft het zin dat deze boer de schapen met de langste vacht selecteert om deze ongeslachtelijk verder te kweken. Leg uit.

6. Stel dat Dolly blauwe ogen had in plaats van bruine zoals haar moeder (de Finn Dorset ooi) had. Hoe kan dit? Hoe groot schat je de kans dat dit gebeurt?

 

naar boven

 

Maken biotechnologen het te dol?

Er bestaan twee belangrijke vooroordelen over biotechnologie. Het eerste: door genetische manipulatie kunnen we monsters maken. Twee voorbeelden. Door te manipuleren met een gen dat voor een groeihormoon codeert, kunnen muizen tot buitenproportionele omvang worden opgeblazen en door met een tweetal genen van Drosophila te knutselen, ontstaan er ogen op de meest vreemde plaatsen van het vliegenlichaam.

Het tweede: de gekloonde mens à la Boys from Brazil. Er is nog geen mens gekloneerd, maar in principe kan het wel. En als het kan, dan gebeurt het waarschijnlijk ook. Er zijn altijd wel redenen voor te verzinnen. Klonen van schapen moet mogen, omdat het daardoor makkelijker wordt om ingewikkelde farmaceutische eiwitten in schapenmelk te produceren. "Trouwens, waarom zouden we geen klonen van mensen mogen maken?" vroeg Marcel van Dam zich hardop af in het discussieprogramma Het Lagerhuis. Hij gaf als voorbeeld het echtpaar dat hun enige kind had verloren en dat niet meer in staat was om opnieuw kinderen te krijgen. Het echtpaar wilde een kloon van hun gestorven kind. "Waarom zou dat niet mogen?" vroeg Van Dam zich hardop af. De discussianten moesten hem het antwoord schuldig blijven. Weer loopt de ethiek achter de techniek aanÉ

Nog zo'n voorbeeld van moeilijke ethische kwesties die ontstaan ten gevolge van ons technologisch kunnen. Twee weken geleden kwam James Watson in opspraak. In interviews met Britse kranten liet de mede-ontdekker van de DNA-structuur weten dat vrouwen hun voordeel mochten halen uit elke vooruitgang in de gentechnologie; hij vond zelfs dat ze hun foetussen mochten laten aborteren om op hun erfelijke karakteristieken te selecteren. Stel dat toekomstige ouders hun kinderen positief wilden selecteren op muzikaliteit, of negatief op homoseksualiteit - als dat ooit zou kunnen - dan zou Watson hen geen strobreed in de weg leggen.

Waarom mogen ouders de genetische karakteristieken van hun kinderen niet bepalen? Ze investeren immers fors in hun nageslacht. Maar: de grenzen tussen wat als 'ziekten' en wat als 'kenmerken' wordt beschouwd, liggen niet strikt vast. Sterker nog, die grenzen veranderen voortdurend. Ga eens een aantal kenmerken bij uzelf na, en stelt u zich voor dat uw ouders u als vrucht vanwege die kenmerken hadden laten weghalen. De gedachte alleen al bezorgt mij koude rillingenÉ

Moeilijke keuzes te over. Keuzes die niet alleen de maatschappij aangaan, maar ook degenen die de biotechnologische technieken van nu en straks ontwikkelen.

Vrij naar: Maken biotechnologen het te dol? Door Jos van den Broek in Bionieuws 5, 1997.

(Nature, Volume 385, 1997)

Het mag duidelijk zijn dat genetische manipulatie van dieren nog steeds niet alom geaccepteerd wordt: hebben wij het recht iets te doen waarvan we de gevolgen niet kunnen overzien? Mogen wij voor God spelen?

 

Kies nu één van de onderstaande opdrachten :

  1. Houd een opiniepeiling d.m.v. enquetes en/of interviews van verschillende personen. Probeer ervoor te zorgen dat je zowel voor- als tegenstanders van genetische manipulatie/biotechnologie vindt (pastor/dominee, dierenbescherming, arts, familie) en probeer er achter te komen wat de argumenten voor hun standpunt zijn. De resultaten van je onderzoekje moet je in een artikel van 2 A4-tjes presenteren. Deze opdracht kun je in groepjes van twee uitvoeren.
  2. Schrijf naar aanleiding van het artikel wat je zojuist hebt gelezen een kritisch opstel (2 A4-tjes) over biotechnologie: hierin moet je met duidelijke argumenten jouw visie over de veiligheid en de maatschappelijke en ethische aspecten van biotechnologie onderbouwen. Geef ook aan waar volgens jou de grenzen liggen: hoe ver mag de mens gaan?

 

LEERDOELEN:

  • Weten wat biotechnologie betekent.
  • Drie technieken die in de biotechnologie worden toegepast kunnen beschrijven en van elke techniek een voorbeeld kunnen noemen.
  • Argumenten voor en tegen biotechnologie en/of genetische manipulatie kunnen noemen.

 

naar boven

DOCENTENHANDLEIDING:

 

Deze digitale lesbrief is geschikt voor twee lesuren in de bovenbouw VWO biologie (klas 4 en 5) als aanvulling op de genetica.

Er wordt vanuit gegaan dat de volgende begrippen reeds behandeld zijn (= voorkennis van de leerling): mitose, meiose, mutatie, selectie, modificatie, genotype, fenotype, ongeslachtelijke voortplanting. Enige toelichting omtrent de boeken Boys from Brazil en Brave new world door de docent is min of meer vereist.

 

Deze les is zeer geschikt voor het studiehuis: er worden begrippen (recombinant-DNA techniek, celfusie, klonen) toegelicht aan de hand van ervaringen (Herman, Dolly). De vragen zijn gericht op het probleem-oplossend vermogen van leerlingen. Verder worden de vaardigheden getest in de twee opdrachten (meningsvorming, beargumenteren, kritisch lezen, interviewen en verslag geven).

 

Vakoverstijgend : stimuleer leerlingen om Boys from Brazil of Brave new world zelf te lezen.

 

naar boven

 

Antwoorden op vragen :

 

1. Als je het humane gen inbouwt in een koe, zal er elk jaar maar één kalfje geboren worden dat misschien het gemanipuleerde gen bevat. Doordat het gemanipuleerde gen ingebouwd is in een stier, zullen er veel meer kalfjes geboren worden (een stier kan heel veel koeien bevruchten!) en wordt dus de kans op een kalfje dat het humane gen bevat groter.

2. A.Ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats door mitose en celdeling. De nakomelingen hebben allemaal hetzelfde genotype als de ouder.

2. B. Dolly heeft geen vader!

3. A. De nakomelingen hebben allemaal hetzelfde genotype als de ouder.

3. B. Het fenotype is afhankelijk van milieufactoren, het fenotype hoeft van de kloon hoeft dus niet hetzelfde te zijn als de ouder.

4. Uiteraard kan de kloon heterozygoot zijn voor een of meerdere eigenschappen. Dit is afhankelijk van het genotype van de ouder: als deze heterozygoot is voor een eigenschap, zal de kloon die uit dit organisme voortkomt ook heterozygoot zijn voor deze eigenschap.

5. A. Het heeft geen zin om alleen door te fokken met de schapen met de langste vacht. Het feit dat deze schapen de langste vacht hebben, wil nog niet zeggen dat dit aan de genen van die schapen ligt. Zeer waarschijnlijk zullen de goed doorvoede schapen een langere en mooiere vacht hebben dan schapen die elders in Australië op zeer schrale grond hebben gelopen. Milieufactoren spelen in dit geval dus waarschijnlijk een grotere rol dan erfelijke factoren.

5. B. In dit geval is klonen van de schapen met de langste vacht wel nuttig. Omdat de schapen allemaal op dezelfde wei hebben gelopen (en de milieufactoren dus gelijk waren), zijn hier alleen erfelijke factoren bepalend voor welk schaap de langste vacht heeft. Als je deze schapen kloont, worden er dus lammetjes geboren die net zo'n lange vacht zullen krijgen als hun ouder.

6. Mutaties kunnen in elke cel plaatsvinden. In de meeste cellen zal een gemuteerd gen (bijvoorbeeld coderend voor oogkleur) niet tot uiting komen (in de cellen van de darmwand). Bij een volwassen schaap zal een gemuteerd gen alleen tot expressie komen als deze mutatie optreedt in een cel van de iris. Stel dat Dolly's moeder een gemuteerd gen had voor oogkleur in de uiercel die gebruikt werd voor het klonen: Dolly zou dan bijv. blauwe ogen hebben gehad i.p.v. bruine zoals haar moeder. De kans dat dit gebeurt is verwaarloosbaar klein.

 

Herhaalvragen (na 14 dagen) :

  1. Wat wordt verstaan onder biotechnologie?
  2. Beschrijf drie technieken die in de biotechnologie worden toegepast. Noem van elke techniek een voorbeeld.
  3. Noem drie argumenten voor en drie tegen biotechnologie en/of genetische manipulatie.

 

Gebruikte literatuur :

  • Biologie voor jou 4, 5 en 6V.
  • Maken biotechnologen het te dol? Bionieuws 5, (1997).
  • Cloning technique reveals legal loophole. Nature, Volume 385, p. 757 (1997).
  • Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature, Volume 385, p. 810 (1997).

 

 

naar boven