Генетско инженерство ― наука за манипулирање со генетскиот материјал на еден организам. Првото вештачко генетско изменување постигнато со помош на биотехнологијата беше трансгенезата, постапка на пренос на гени од еден организам на друг, првпат постигнат од Херберт Бојер и Стенли Коен во 1973 година. Тоа било резултат на низа напредок во техниките што овозможиле директно изменување на геномот. Важните достигнувања се откривањето на рестрикциони ензими и ДНК-лигази, способност за дизајнирање плазмиди и технологии како полимеразна верижна реакција и секвенционирање. Преобразбата на ДНК во организам домаќин била постигната со пронајдокот на биолистиката, рекомбинација со посредство на Agrobacterium и микровбризгување. Првото генетски изменето животно било глушец создаден во 1974 година од Рудолф Јениш. Во 1976 година технологијата била комерцијализирана, со појавата на генетски изменети бактерии кои произведувале соматостатин, а потоа и инсулин во 1978 година. Во 1983 година, во тутун беше вметнат ген отпорен на антибиотици, што довело до првото генетски изменето растение. Следел напредок што им овозможил на научниците да манипулираат и да додаваат гени на различни организми и да предизвикаат низа различни ефекти. Растенијата првпат биле комерцијализирани со тутун отпорен на вируси објавен во НР Кина во 1992 година. Првата генетски изменета храна бил доматот Flavr Savr пуштен на пазарот во 1994 година. До 2010 година, 29 земји засадиле комерцијализирани биотехнолошки култури. Во 2000 година, еден труд објавен во списанието Science го претставил златниот ориз, првата храна развиена со зголемена хранлива вредност.

Земјоделство

мини| Студиите на ДНК наведуваат дека кучето најверојатно настанало од заеднички предок со сивиот волк. Генетското инженерство е директна манипулација со геномот на организмот користејќи одредени биотехнолошки техники кои постојат само од 1970-тите. Генетската манипулација насочена кон човекот била случувана многу порано, почнувајќи со припитомување на растенијата и животните преку вештачко одбирање. Верувано е дека кучето е првото припитомено животно, кое веројатно произлегло од заеднички предок на сивиот волк, со археолошки докази кои датираат од околу 12.000 п.н.е. Други месојад припитомен во праисторијата е мачката, која живеела со луѓе пред 9.500 години. Археолошките докази наведуваат дека овците, говедата, свињите и козите биле припитомени помеѓу 9.000 п.н.е. и 8.000 п.н.е. во Плодната Полумесечина.

Првиот доказ за припитомување на растенијата потекнува од двозрнестата и еднозрнестата пченица пронајдена во селата од предгрнчарското младо камено време А во Југозападна Азија, датирани околу 10.500 до 10.100 п.н.е. Плодната Полумесечина во Западна Азија, Египет и Индија биле места на најрано планирано сеење и берба на растенија кои претходно биле собирани во дивината. Независен развој на земјоделството било случено во северна и јужна Кина, Сахел во Африка, Нова Гвинеја и неколку региони во Америка.the history of maize cultivation in southern Mexico dates back 9,000 years. New York Times, (2010-05-25) Осумте неолитски основоположни култури (двозрнеста пченица, еднозрнеста пченица, јачмен, грашок, леќа, горчлив грашок (Vicia ervilia), слануток и лен) се појавиле околу 7.000 п.н.е. Хортикултурата првпат била појавена во Левантот за време на бакарното време околу 6.800 до 6.300 п.н.е. Поради меките ткива, археолошките докази за ран зеленчук се ретки. Најраните остатоци од зеленчук биле пронајдени во египетските пештери кои датираат од II милениум п.н.е.

Одбраното одгледување на домашни растенија некогаш бил главниот начин на кој раните земјоделци ги обликувале организмите за да одговараат на нивните потреби. Чарлс Дарвин опишал три вида одбирање: методско одбирање, каде што луѓето намерно избираат одредени особини; несвесно одбирање, каде што одликата е избрана едноставно затоа што е пожелна; и природно одбирање, каде што се пренесува особина која му помага на организмот подобро да преживее.Kingsbury, Noel (2009). Hybrid: The History and Science of Plant Breeding. University of Chicago Press. . Раното размножување било потпирано на несвесно и природно одбирање. Воведувањето на методското одбирање е непознато. Вообичаените особини кои биле одгледувани во домашни растенија се зрна кои не се распарчувале за да овозможат полесна берба, еднообразно зреење, пократок животен век што значи побрзо растење, губење на токсични соединенија и продуктивност. Некои растенија, како бананата, можеле да бидат размножувани со вегетативно клонирање. Потомството често немало семиња и затоа било стерилно. Сепак, овие потомци обично биле посочни и поголеми. Размножувањето преку клонирање овозможува овие мутантни сорти да бидат одгледувани и покрај недостатокот на семиња.

Хибридизацијата била уште еден начин на воведување на брзи промени во составот на растението. Често ја зголемувала енергијата кај растенијата и ги комбинирала посакуваните особини заедно. Хибридизацијата најверојатно првпат била случена кога луѓето за прв пат пораснале слични, но малку различни растенија во непосредна близина. Обичната пченица, пченица што е користена за печење леб, е алополиплоид. Неговото создавање е резултат на два посебни настани на хибридизација.

Калемењето може да пренесе хлоропласти, митохондриска ДНК и целото клеточно јадро што го содржи геномот за потенцијално да направи нов вид, правејќи го калемењето облик на природно генетско инженерство.

Рендгенските зраци првпат биле користени за намерно мутирање на растенијата во 1927 година. Помеѓу 1927 и 2007 година, повеќе од 2.540 генетски мутирани растителни сорти биле произведени со помош на рендгенски зраци.

Генетика алт=|лево|мини|300x300пкс| Грифит го докажал постоењето на „начелото на преобразба“, за кој Ејвери, Меклеод и Мекарти подоцна покажале дека е ДНК. Различни генетски откритија се од суштинско значење во развојот на генетското инженерство. Генетското наследство за прв пат било откриено од Грегор Мендел во 1865 година по опити со вкрстување на грашок. Иако во голема мера бил игнориран 34 години, тој ги дал првите докази за наследна сегрегација и независен асортиман. Во 1889 година, Хуго де Врис го измислил името „(пан)ген“ откако поставил дека честичките се одговорни за наследување на особинитеVries, H. de (1889) Intracellular Pangenesis ("pan-gene" definition on page 7 and 40 of this 1910 translation in English) и поимот „генетика“ бил измислен од Вилијам Бејтсон во 1905 година. Во 1928 година , Фредерик Грифит го докажал постоењето на „преобразувачко начело“ вклучено во наследството, кој Ејвори, Меклеод и Мекарти подоцна (1944) го идентификувале како ДНК. Едвард Лори Тејтум и Џорџ Велс Бидл ја развиле средишната догма дека гените ги кодираат белковините во 1941 година. Структурата на двојната спирала на ДНК била идентификувана од Џејмс Вотсон и Френсис Крик во 1953 година. десно|мини| Бактеријата Agrobacterium tumefaciens внесува преносна ДНК во инфицираните растителни клетки, која потоа се вметнува во геномот на растенијата. Покрај откривањето како функционира ДНК, морале да бидат развиени алатки кои ќе овозможат да биде манипулирано со неа. Во 1970 година, лабораторијата на Хамилтон Смит открила рестрикциони ензими кои дозволуваат ДНК да биде сечена на одредени места и да биде одвоена на гелска електрофореза. Ова им овозможило на научниците да изолираат гени од геномот на организмот. ДНК-лигазите, кои ја спојуваат расечената ДНК заедно, биле откриени порано во 1967 година и со комбинирање на двата ензими било можно да бидат „отсечени и залепени“ секвенците на ДНК за да биде создадена рекомбинантна ДНК. Плазмидите, откриени во 1952 година, станале важни алатки за пренос на информации помеѓу клетките и реплицирање на секвенци на ДНК. Фредерик Сангер развил метод за секвенционирање на ДНК во 1977 година, со што значително ги зголемил генетските информации достапни за истражувачите. Полимеразната верижна реакција, развиена од Кари Мулис во 1983 година, овозможи мали делови од ДНК да бидат засилени и помогнала во идентификација и изолација на генетскиот материјал.

Покрај манипулацијата со ДНК, требало да бидат развиени техники за нејзино вметнување (познато како преобразба) во геномот на организмот. Грифитовиот опит веќе покажал дека некои бактерии имаат способност природно да зафаќаат и изразуваат туѓа ДНК. Вештачката способност била индуцирана кај Escherichia coli во 1970 година кога Мортон Мандел и Акико Хига покажале дека може да го зафати бактериофагот λ по третман со раствор на калциум хлорид (CaCl2). Две години подоцна, Стенли Коен покажал дека третманот со CaCl2 бил ефикасен и за навлегување на плазмидната ДНК. Преобразбата со помош на електропорација била развиена во доцните 1980-ти, зголемувајќи ја ефикасноста и опсегот на бактерии. Во 1907 година, била откриена бактерија која предизвикува растителни тумори, Agrobacterium tumefaciens, а во раните 1970-ти било откриено дека агентот што предизвикува тумор е плазмид на ДНК наречен туморопредизвикувачки плазмид. Со отстранување на гените во плазмидот што го предизвикале туморот и додавање нови гени, истражувачите можеа да ги инфицираат растенијата со A. tumefaciens и да ги остават бактериите да ја вметнат својата избрана ДНК во геномите на растенијата.

Рани генетски изменети организми алт=|лево|мини| Пол Берг ги создал првите рекомбинантни молекули на ДНК во 1972 година. Во 1972 година , Пол Берг користел рестрикциони ензими и ДНК-лигази за да ги создаде првите рекомбинантни молекули на ДНК. Тој комбинирал ДНК од мајмунскиот вирус SV40 со онаа на ламбда вирусот. Херберт Бојер и Стенли Норман Коен ја однеле работата на Берг чекор понатаму и вовеле рекомбинантна ДНК во бактериска клетка. Коен истражувал плазмиди, додека работата на Бојер вклучувала рестрикциони ензими. Тие ја препознале комплементарноста на нивната работа и се здружиле во 1972 година. Тие заедно пронашле рестрикционен ензим кој го пресекува плазмидот pSC101 во една точка и можел да вметне и лигира ген кој дава отпор кон антибиотикот канамицин во празнината. Коен претходно смислил метод каде бактериите би можеле да бидат поттикнати да зафаќаат плазмид и користејќи го тоа тие успеале да создадат бактерија која преживеала во присуство на канамицин. Ова го претставувало првиот генетски изменет организам. Тие ги повториле опитите кои покажале дека други гени може да бидат изразени во бактерии, вклучително и еден од жабата Xenopus laevis, првата преобразба меѓу царствата. алт=|мини| Во 1974 година Рудолф Јениш го создал првиот генетски изменет глушец. Во 1974 година , Рудолф Јениш создал трансгенски глушец со внесување туѓа ДНК во неговиот ембрион, што го прави првото трансгенско животно во светот. Јениш ги проучувал клетките на цицачите инфицирани со симијанскиот вирус 40 (SV40) кога случајно прочитал труд од Беатрис Минц во кој се опишува генерацијата химерски глувци. Тој ги однел своите примероци од SV40 во лабораторијата на Минц и ги вбригзувал во раните ембриони на глувци, очекувајќи да бидат развиени тумори. Глувците изгледале нормално, но по користењето на радиоактивни сонди, тој открил дека вирусот се интегрирал во геномот на глувците. Меѓутоа, глувците не го пренеле трансгенот на нивните потомци. Во 1981 година, лабораториите на Френк Рудл, Френк Константини и Елизабет Лејси вбризгувале прочистена ДНК во едноклеточен ембрион на глувче и покажале пренос на генетскиот материјал на следните генерации.

Првото растение со генетско инженерство бил тутунот, објавено во 1983 година Беше развиен од Мајкл В. Беван, Ричард Б. Флавел и Мери-Дел Чилтон со создавање на химерски ген кој го споил генот отпорен на антибиотици на плазмидот Т1 од Agrobacterium. Тутунот бил инфициран со Agrobacterium преобразен со овој плазмид, што резултирало со вметнување на химерски ген во растението. Преку техники на ткивна култура била избрана една тутунска клетка која го содржи генот и ново растение растено од него.

Законска регулатива