home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HaCKeRz KrOnIcKLeZ 3 / HaCKeRz_KrOnIcKLeZ.iso / anarchy / essays / schoolsucks / altering.txt < prev    next >
Text File  |  1996-04-28  |  19KB  |  242 lines

  1. Genetic Engineering, history and future
  2. Altering the Face of Science
  3.  
  4.           Science is a creature that continues to evolve at a much higher rate than the beings that
  5. gave it birth.  The transformation time from tree-shrew,  to ape, to human far exceeds the time
  6. from analytical engine, to calculator, to computer.  But science, in the past, has always remained
  7. distant.  It has allowed for advances in production, transportation, and even entertainment, but
  8. never in history will science be able to so deeply affect our lives as genetic engineering will
  9. undoubtedly do.  With the birth of this new technology, scientific extremists and anti-technologists 
  10. have risen in arms to block its budding future.  Spreading fear by misinterpretation
  11. of facts, they promote their hidden agendas in the halls of the United States congress.  Genetic
  12. engineering is a safe and powerful tool that will yield unprecedented results, specifically in the
  13. field of medicine.  It will usher in a world where gene defects, bacterial disease, and even aging
  14. are a thing of the past.  By understanding genetic engineering and its history, discovering its
  15. possibilities, and answering the moral and safety questions it brings forth, the blanket of fear
  16. covering this remarkable technical miracle can be lifted.
  17.  
  18.           The first step to understanding genetic engineering, and embracing its possibilities for
  19. society, is to obtain a rough knowledge base of its history and method.  The basis for altering the
  20. evolutionary process is dependant on the understanding of how individuals pass on
  21. characteristics to their offspring.  Genetics achieved its first foothold on the secrets of nature's
  22. evolutionary process when an Austrian monk named Gregor Mendel developed the first "laws of
  23. heredity."  Using these laws, scientists studied the characteristics of organisms for most of the
  24. next one hundred years following Mendel's discovery.  These early studies concluded that each
  25. organism has two sets of character determinants, or genes (Stableford 16).  For instance, in
  26. regards to eye color, a child could receive one set of genes from his father that were encoded one
  27. blue, and the other brown.  The same child could also receive two brown genes from his mother. 
  28. The conclusion for this inheritance would be the child has a three in four chance of having
  29. brown eyes, and a one in three chance of having blue eyes (Stableford 16).
  30.  
  31.           Genes are transmitted through chromosomes which reside in the nucleus of every living
  32. organism's cells.  Each chromosome is made up of fine strands of deoxyribonucleic acids, or
  33. DNA.  The information carried on the DNA determines the cells function within the organism. 
  34. Sex cells are the only cells that contain a complete DNA map of the organism, therefore, "the
  35. structure of a DNA molecule or combination of DNA molecules determines the shape, form, and
  36. function of the [organism's] offspring " (Lewin 1).  DNA discovery is attributed to the research
  37. of three scientists, Francis Crick, Maurice Wilkins, and James Dewey Watson in 1951.  They
  38. were all later accredited with the Nobel Price in physiology and medicine in 1962 (Lewin 1).
  39.  
  40.           "The new science of genetic engineering aims to take a dramatic short cut in the slow
  41. process of evolution" (Stableford 25).  In essence, scientists aim to remove one gene from an
  42. organism's DNA, and place it into the DNA of another organism.  This would create a new DNA
  43. strand, full of new encoded instructions; a strand that would have taken Mother Nature millions
  44. of years of natural selection to develop.  Isolating and removing a desired gene from a DNA
  45. strand involves many different tools.  DNA can be broken up by exposing it to ultra-high-frequency 
  46. sound waves, but this is an extremely inaccurate way of isolating a desirable DNA section 
  47. (Stableford 26).  A more accurate way of DNA splicing is the use of "restriction
  48. enzymes, which are produced by various species of bacteria" (Clarke 1).  The restriction
  49. enzymes cut the DNA strand at a particular location called a nucleotide base, which makes up a
  50. DNA molecule.  Now that the desired portion of the DNA is cut out, it can be joined to another
  51. strand of DNA by using enzymes called ligases.  The final important step in the creation of a
  52. new DNA strand is giving it the ability to self-replicate.  This can be accomplished by using
  53. special pieces of DNA, called vectors, that permit the generation of multiple copies of a total
  54. DNA strand and fusing it to the newly created DNA structure.  Another newly developed
  55. method, called polymerase chain reaction, allows for faster replication of DNA strands and does
  56. not require the use of vectors (Clarke 1).
  57.  
  58.          The possibilities of genetic engineering are endless.  Once the power to control the
  59. instructions, given to a single cell, are mastered anything can be accomplished.  For example,
  60. insulin can be created and grown in large quantities by using an inexpensive gene manipulation
  61. method of growing a certain bacteria.  This supply of insulin is also not dependant on the supply
  62. of pancreatic tissue from animals.  Recombinant factor VIII, the blood clotting agent missing in
  63. people suffering from hemophilia, can also be created by genetic engineering.  Virtually all
  64. people who were treated with factor VIII before 1985 acquired HIV, and later AIDS.  Being
  65. completely pure, the bioengineered version of factor VIII eliminates any possibility of viral
  66. infection.  Other uses of genetic engineering include creating disease resistant crops, formulating
  67. milk from cows already containing pharmaceutical compounds, generating vaccines, and
  68. altering livestock traits (Clarke 1).  In the not so distant future, genetic engineering will become
  69. a principal player in fighting genetic, bacterial, and viral disease, along with controlling aging,
  70. and providing replaceable parts for humans.
  71.  
  72.           Medicine has seen many new innovations in its history.  The discovery of anesthetics
  73. permitted the birth of modern surgery, while the production of antibiotics in the 1920s
  74. minimized the threat from diseases such as pneumonia, tuberculosis and cholera.  The creation
  75. of serums which build up the bodies immune system to specific infections, before being laid low
  76. with them, has also enhanced modern medicine greatly (Stableford 59).  All of these discoveries,
  77. however, will fall under the broad shadow of genetic engineering when it reaches its apex in the
  78. medical community.
  79.  
  80.           Many people suffer from genetic diseases ranging from thousands of types of cancers, to
  81. blood, liver, and lung disorders.  Amazingly, all of these will be able to be treated by genetic
  82. engineering, specifically, gene therapy.  The basis of gene therapy is to supply a functional gene
  83. to cells lacking that particular function, thus correcting the genetic disorder or disease.  There
  84. are two main categories of gene therapy: germ line therapy, or altering of sperm and egg cells,
  85. and somatic cell therapy, which is much like an organ transplant.  Germ line therapy results in a
  86. permanent change for the entire organism, and its future offspring.  Unfortunately, germ line
  87. therapy, is not readily in use on humans for ethical reasons.  However, this genetic method
  88. could, in the future, solve many genetic birth defects such as downs syndrome.  Somatic cell
  89. therapy deals with the direct treatment of living tissues.  Scientists, in a lab, inject the tissues
  90. with the correct, functioning gene and then re-administer them to the patient, correcting the
  91. problem (Clarke 1). 
  92.  
  93.           Along with altering the cells of living tissues, genetic engineering has also proven
  94. extremely helpful in the alteration of bacterial genes.  "Transforming bacterial cells is easier
  95. than transforming the cells of complex organisms" (Stableford 34).  Two reasons are evident for
  96. this ease of manipulation: DNA enters, and functions easily in bacteria, and the transformed
  97. bacteria cells can be easily selected out from the untransformed ones.  Bacterial bioengineering
  98. has many uses in our society, it can produce synthetic insulins, a growth hormone for the
  99. treatment of dwarfism and interferons for treatment of cancers and viral diseases (Stableford
  100. 34).
  101.  
  102.           Throughout the centuries disease has plagued the world, forcing everyone to take part in a
  103. virtual "lottery with the agents of death" (Stableford 59).  Whether viral or bacterial in nature,
  104. such disease are currently combated with the application of vaccines and antibiotics.  These
  105. treatments, however, contain many unsolved problems.  The difficulty with applying antibiotics
  106. to destroy bacteria is that natural selection allows for the mutation of bacteria cells, sometimes
  107. resulting in mutant bacterium which is resistant to a particular antibiotic.  This now
  108. indestructible bacterial pestilence wages havoc on the human body.  Genetic engineering is
  109. conquering this medical dilemma by utilizing diseases that target bacterial organisms.  these
  110. diseases are viruses, named bacteriophages, "which can be produced to attack specific disease-causing 
  111. bacteria" (Stableford 61).  Much success has already been obtained by treating animals
  112. with a "phage" designed to attack the E. coli bacteria (Stableford 60).
  113.  
  114.           Diseases caused by viruses are much more difficult to control than those caused by
  115. bacteria.  Viruses are not whole organisms, as bacteria are, and reproduce by hijacking the
  116. mechanisms of other cells.  Therefore, any treatment designed to stop the virus itself, will also
  117. stop the functioning of its host cell.  A virus invades a host cell by piercing it at a site called a
  118. "receptor".  Upon attachment, the virus injects its DNA into the cell, coding it to reproduce more
  119. of the virus.  After the virus is replicated millions of times over, the cell bursts and the new
  120. viruses are released to continue the cycle.  The body's natural defense against such cell invasion
  121. is to release certain proteins, called antigens, which "plug up" the receptor sites on healthy cells. 
  122. This causes the foreign virus to not have a docking point on the cell.  This process, however, is
  123. slow and not effective against a new viral attack.  Genetic engineering is improving the body's
  124. defenses by creating pure antigens, or antibodies, in the lab for injection upon infection with a
  125. viral disease.  This pure, concentrated antibody halts the symptoms of such a disease until the
  126. bodies natural defenses catch up.  Future procedures may alter the very DNA of human cells,
  127. causing them to produce interferons.  These interferons would allow the cell to be able
  128. determine if a foreign body bonding with it is healthy or a virus.  In effect, every cell would be
  129. able to recognize every type of virus and be immune to them all (Stableford 61).
  130.  
  131.           Current medical capabilities allow for the transplant of human organs, and even
  132. mechanical portions of some, such as the battery powered pacemaker.  Current science can even
  133. re-apply fingers after they have been cut off in accidents, or attach synthetic arms and legs to
  134. allow patients to function normally in society.  But would not it be incredibly convenient if the
  135. human body could simply regrow what it needed, such as a new kidney or arm?  Genetic
  136. engineering can make this a reality.  Currently in the world, a single plant cell can differentiate
  137. into all the components of an original, complex organism.  Certain types of salamanders can re-grow 
  138. lost limbs, and some lizards can shed their tails when attacked and later grow them again. 
  139. Evidence of regeneration is all around and the science of genetic engineering is slowly mastering
  140. its techniques.  Regeneration in mammals is essentially a kind of "controlled cancer", called a
  141. blastema.  The cancer is deliberately formed at the regeneration site and then converted into a
  142. structure of functional tissues.  But before controlling the blastema is possible, "a detailed
  143. knowledge of the switching process by means of which the genes in the cell nucleus are
  144. selectively activated and deactivated" is needed (Stableford 90).  To obtain proof that such a
  145. procedure is possible one only needs to examine an early embryo and realize that it knows
  146. whether to turn itself into an ostrich or a human.  After learning the procedure to control and
  147. activate such regeneration, genetic engineering will be able to conquer such ailments as
  148. Parkinson's, Alzheimer's, and other crippling diseases without grafting in new tissues.  The
  149. broader scope of this technique would allow the re-growth of lost limbs, repairing any damaged
  150. organs internally, and the production of spare organs by growing them externally (Stableford
  151. 90).
  152.  
  153.           Ever since biblical times the lifespan of a human being has been pegged at roughly 70
  154. years.  But is this number truly finite?  In order to uncover the answer, knowledge of the process
  155. of aging is needed.  A common conception is that the human body contains an internal biological
  156. clock which continues to tick for about 70 years, then stops.  An alternate "watch" analogy could
  157. be that the human body contains a certain type of alarm clock, and after so many years, the
  158. alarm sounds and deterioration beings.  With that frame of thinking, the human body does not
  159. begin to age until a particular switch is tripped.  In essence, stopping this process would simply
  160. involve a means of never allowing the switch to be tripped.  W. Donner Denckla, of the Roche
  161. Institute of Molecular Biology, proposes the alarm clock theory is true.  He provides evidence
  162. for this statement by examining the similarities between normal aging and the symptoms of a
  163. hormonal deficiency disease associated with the thyroid gland.  Denckla proposes that as we get
  164. older the pituitary gland begins to produce a hormone which blocks the actions of the thyroid
  165. hormone, thus causing the body to age and eventually die.  If Denckla's theory is correct,
  166. conquering aging would simply be a process of altering the pituitary's DNA so it would never be
  167. allowed to release the aging hormone.  In the years to come, genetic engineering may finally
  168. defeat the most unbeatable enemy in the world, time (Stableford 94). 
  169.  
  170.           The morale and safety questions surrounding genetic engineering currently cause this new
  171. science to be cast in a false light.  Anti-technologists and political extremists spread false
  172. interpretation of facts coupled with statements that genetic engineering is not natural and defies
  173. the natural order of things.  The morale question of biotechnology can be answered by studying
  174. where the evolution of man is, and where it is leading our society.  The safety question can be
  175. answered by examining current safety precautions in industry, and past safety records of many
  176. bioengineering projects already in place.
  177.  
  178.           The evolution of man can be broken up into three basic stages.  The first, lasting millions
  179. of years, slowly shaped human nature from Homo erectus to Home sapiens.  Natural selection
  180. provided the means for countless random mutations resulting in the appearance of such human
  181. characteristics as hands and feet.  The second stage, after the full development of the human
  182. body and mind, saw humans moving from wild foragers to an agriculture based society.  Natural
  183. selection received a helping hand as man took advantage of random mutations in nature and bred
  184. more productive species of plants and animals.  The most bountiful wheats were collected and
  185. re-planted, and the fastest horses were bred with equally faster horses.  Even in our recent
  186. history the strongest black male slaves were mated with the hardest working female slaves.  The
  187. third stage, still developing today, will not require the chance acquisition of super-mutations in
  188. nature.  Man will be able to create such super-species without the strict limitations imposed by
  189. natural selection.  By examining the natural slope of this evolution, the third stage is a natural
  190. and inevitable plateau that man will achieve (Stableford 8).  This omniscient control of our
  191. world may seem completely foreign, but the thought of the Egyptians erecting vast pyramids
  192. would have seem strange to Homo erectus as well.
  193.  
  194.           Many claim genetic engineering will cause unseen disasters spiraling our world into
  195. chaotic darkness.  However, few realize that many safety nets regarding bioengineering are
  196. already in effect.  The Recombinant DNA Advisory Committee (RAC) was formed under the
  197. National Institute of Health to provide guidelines for research on engineered bacteria for
  198. industrial use.  The RAC has also set very restrictive guidelines requiring Federal approval if
  199. research involves pathogenicity (the rare ability of a microbe to cause disease) (Davis, Roche
  200. 69).
  201.  
  202.           "It is well established that most natural bacteria do not cause disease.  After many years of
  203. experimentation, microbiologists have demonstrated that they can engineer bacteria that are just
  204. as safe as their natural counterparts" (Davis, Rouche 70).  In fact the RAC reports that "there has
  205. not been a single case of illness or harm caused by recombinant [engineered] bacteria, and they
  206. now are used safely in high school experiments" (Davis, Rouche 69).  Scientists have also
  207. devised other methods of preventing bacteria from escaping their labs, such as modifying the
  208. bacteria so that it will die if it is removed from the laboratory environment.  This creates a shield
  209. of complete safety for the outside world.  It is also thought that if such bacteria were to escape it
  210. would act like smallpox or anthrax and ravage the land.  However, laboratory-created organisms
  211. are not as competitive as pathogens.  Davis and Roche sum it up in extremely laymen's terms,
  212. "no matter how much Frostban you dump on a field, it's not going to spread" (70).  In fact
  213. Frostbran, developed by Steven Lindow at the University of California, Berkeley, was sprayed on
  214. a test field in 1987 and was proven by a RAC committee to be completely harmless (Thompson
  215. 104).
  216.  
  217.           Fear of the unknown has slowed the progress of many scientific discoveries in the past. 
  218. The thought of man flying or stepping on the moon did not come easy to the average citizens of
  219. the world.  But the fact remains, they were accepted and are now an everyday occurrence in our
  220. lives.  Genetic engineering too is in its period of fear and misunderstanding, but like every great
  221. discovery in history, it will enjoy its time of realization and come into full use in society.  The
  222. world is on the brink of the most exciting step into human evolution ever, and through
  223. knowledge and exploration, should welcome it and its possibilities with open arms.
  224.  
  225. Works Cited
  226.  
  227. Clarke, Bryan C.  Genetic Engineering.  Microsoft (R) Encarta. 
  228. Microsoft Corporation, Funk & Wagnalls Corporation, 1994.
  229.  
  230. Davis, Bernard, and Lissa Roche.  "Sorcerer's Apprentice or Handmaiden
  231. to Humanity."  USA TODAY: The Magazine of the American Scene [GUSA] 118
  232. Nov 1989: 68-70.
  233.  
  234. Lewin, Seymour Z.  Nucleic Acids.  Microsoft (R) Encarta.  Microsoft
  235. Corporation, Funk & Wagnalls Corporation, 1994.
  236.  
  237. Stableford, Brian.  Future Man.  New York: Crown Publishers, Inc., 1984.
  238.  
  239. Thompson, Dick.  "The Most Hated Man in Science."  Time 23 Dec 4 1989:
  240. 102-104
  241.  
  242.