بیوتکنولوژی چیست؟

اگر عضو یکی از شبکه‌های زیر هستید می‌توانید این مطلب را به شبکه‌ی خود ارسال کنید:

Twitter

Google

Yahoo

Delicious

بالاترین

دنباله

[04 Nov 2011]   [ ]

تعریف بیوتکنولوژی

گستردگی و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آنرا کمی مشکل و متنوع ساخته است. برخی آن را مترادف میکروبیولوژی صنعتی و استفاده از میکروارگانیسم ها می‌دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیک تعریف می‌کنند. اما به طور کلی می توان تعریف زیر را برای بیوتکنولوژی ارائه داد. کاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل بیولوژیک (میکروارگانیسمها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیمها و... ) برای تولید کالا و خدمات در کشاورزی، صنایع غذایی، دارویی، پزشکی و سایر صنایع. هر چند که با گذشت زمان دانشمندان به مفاهیم مشترکی در مورد تعریف بیوتکنولوژی نزدیکشده اند اما هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه ای از بیوتکنولوژی ارائه می‌دهد. علت این حقیقت را باید در ماهیت بیوتکنولوژی یافت.گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست و یکم به حدی است که اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط زیست، آموزش، کشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه‌های زندگی بشر را تحت تاثیر شگرف خود قرار خواهد داد. به همین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یکم را قرن بیوتکنولوژی نامگذاری کرده اند.آیا می‌دانید زیست فناوری (بیوتکنولوژی) چیست و امروزه مسلح بودن به این دانش می‌تواند نقش مهمی در توان قدرتی یک کشور محسوب شود؟در جهانی که با رشد انفجاری جمعیت روبروست ، علمی همچون بیوتکنولوژی است که می‌تواند نقش اثرگذاری در تامین غذای نسل حاضر و آینده کشورها داشته باشد. اگر خواهان وجود یک امنیت غذایی سالم، ارزان و کافی باشیم و نگران خرابی منابع غذایی از طریق خشکسالی، سیل، سرمای زودرس، بیماریها و غیره هستیم و همچنین اگر خواستار همگامی بخش کشاورزی با رشد جمعیت کنونی هستیم درحالی که اغلب زمین‌های کشاورزی و تقریبا همه آبهای مورد مصرف کشاورزی در حال استفاده می‌باشند، بیوتکنولوژی به کمک ما می‌آید. چرا که بیوتکنولوژیست‌ها می‌گویند که با این علم می‌توان راهکارهایی را برای نگهداری منابع غذایی، حذف آلودگیهای زیست محیطی، افزایش و بهبود تولیدات کشاورزی، کاهش وابستگی به مواد شیمیایی کشاورزی، ارایه بهترین روند تولید مواد غذایی، کاهش هزینه‌ها، تولید مواد غذایی سالم، بهداشتی، کافی و ارزان و با کیفیت تغذیه‌ای بالا تامین کرد. اصلا "بیوتکنولوژی" چیست و چگونه چون سلاحی در بالابردن توان یک کشور عمل می‌کند؟ کلمه بیوتکنولوژی از دو کلمه زنده و زندگی یا سامانه زنده و تکنولوژی به معنای یک روش علمی به منظور دستیابی به یک هدف علمی شکل گرفته است. بیوتکنولوژی به طور کلی به مجموعه‌ای از فناوریها اطلاق می‌شود که سامانه‌های زنده یا بیولوژیکی گیاه، حیوان، میکروارگانیسم یا ترکیبات مخصوص مشتق شده از این سامانه‌ها را به منظور تولید کالاها و خدمات صنعتی بکار می‌گیرد. هر چند بیوتکنولوژی پیشرفت نوظهور و جدیدی نیست، و مطالعات میکروبیولوژیست‌ها در طی بیش از صد سال نشان داده‌است که بین انسان و میکروبها ارتباط حیاتی بسیار نزدیکی وجود دارد که این ارتباط می‌تواند مفید و مضر باشد، اما استفاده از این علم برای توسعه و بهبود منابع غذایی انسان دستاورد جدیدی است که به تازگی طرح شده و دانشمندان در رقابتی با یکدیگر در این عرصه گام گذاشته اند. سابقه استفاده‌از میکروارگانیسم‌ها برای تولید موادخوراکی نظیر آبجو، سرکه، ماست و پنیر به بیش از ‪ ۸هزار سال قبل می‌رسد ولی سازوکار تولید این محصولات برای کسی مشخص نبود. انسان با مشاهده این واقعیت که شیر ترش دارای قابلیت نگهداری خیلی بهتر است خیلی زود دریافت با افزودن مقدار اندکی شیر ترش روز قبل به شیر تازه می‌تواند فرایند تخمیر را در آن آغاز کند. اتانول نخستین ماده شیمیایی بود که برای بالا بردن محتوای الکلی شراب و آبجو بوسیله بیوتکنولوژی تولید شد. بجز تقطیر، بیوتکنولوژی از دوران مسیحیت تا اول سده بیستم تغییر اندکی داشت و همانند پیشرفت سایر علوم، انگیزه پیشرفت این علم نیز با جنگ فراهم شد. امروزه مطالعه بیوتکنولوژی به دو دسته گیاهی و حیوانی تقسیم می‌شود.

بیوتکنولوژی گیاهی، کاربردهای حال و آینده مهندسی مواد خام حاصل از گیاهان است که شامل: عملکرد محصولات، تغییر ترکیب محصول (اسیدهای چرب، پلی ساکاریدها، پروتیین‌ها، طعم، رنگ، و ...) بهبود ترکیب تغذیه‌ای، تبیین ژنهای جدید (پروتیین‌ها، سیستم تثبیت نیتروژن) بهبود قابلیت نگهداری (انبارداری ، عمر نگهداری) کاهش مراحل فرایند، بهبود مقاومت، برطرف کردن مواد نامطلوب، تبدیل جریانات زاید فرایند می‌باشند. مطالعه در بخش بیوتکنولوژی حیوانی نیز اهدافی دارد که شامل بالابردن میزان به طور مثال شیر و گوشت حیوانات ، بهبود مقاومت (بیماری)، گوشت و شیر مناسب (شیر بدون لاکتوز یا کم چربی و ترکیب پروتیین گوشت). کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع غذایی مشارکت بین چند رشته علمی متفاوت از قبیل بیولوژی سلولی ژنتیک میکروبیولوژی، بیولوژی مولکولی، بیوشیمی، مهندسی شیمی و اقتصاد را می‌طلبد. جدای از افزایش حجم مواد غذایی با به کارگیری علم بیوتکنولوژی، یکی از مهمترین جنبه‌های این علم بالا بردن ایمنی و سلامتی مواد غذایی حاصل از میکروارگانیسم‌ها است. ممکن است محصولی از نظر جنبه‌های حسی و غیره از درجه بالایی برخوردار باشد ولی در سوخت و ساز بدن ایجاد اختلال کند. به عنوان مثال گیاهانی که مقاوم به آفت کش شده‌اند، در ساختار آنها مواد حاصل از بی‌اثر کردن آفت کش باقی بماند و ایجاد حساسیت و بیماری کند. به همین خاطر نباید به بیوتکنولوژی مواد غذایی فقط از دید تولید بالا، خواص حسی و بهتر نگاه کرد. بلکه مراحل سوخت وسازی مواد غذایی در بدن باید مورد مطالعه قرار گیرد و ایمنی آنها تایید شود. با توجه به گستره و حیطه عمل بیوتکنولوژی ذکر تمام قابلیت‌ها و توانایی‌های بیوتکنولوژی در بخش کشاورزی و صنایع غذایی محدود به مقاله‌ها و کتابها نمی‌شود. تغییرات و تحولات چشمگیر و روزمره بیوتکنولوژی همگام با دانش سریع روز، تاثیر عمیقی بر فرایندها، محصولات و کالاهای غذایی، دارویی و بهداشتی می‌گذارد و همگامی این پیشرفتها باعث توسعه و بهبود کالاها و خدمات صنعتی می‌شود آنچه امروزه کشوری را توسعه یافته و یا عقب مانده معرفی می‌کند، میزان بهره گیری از فناوری در ابعاد مختلف توسعه، به خصوص توسعه تکنولوژی است. سند ملی زیست فناوری (بیوتکنولوژی) جمهوری اسلامی ایران، اخیراً به تصویب هیأت دولت رسید. برای این سند که از سوی کمیته ملی زیست فناوری وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ارائه شده، عنوان راهبرد ایران سبز انتخاب شده است .توسعه در شرایط فعلی جهان، بدون دستیابی به فناوری پیشرفته امکان پذیر نیست. تفاوتی که امروز بین جهان در حال توسعه و جهان توسعه یافته وجود دارد، براساس سرمایه، حجم تجارت، منابع طبیعی و حتی تجهیزات صنعتی نیست، بلکه معیار اصلی تفاوت بین دنیای پیشرفته صنعتی و جهان غیر صنعتی، فناوری و به ویژه فناوری پیشرفته است. چه بسا کشورهایی بدون بهره مندی از منابع غنی و سرمایه‌های کلان، تنها با رشد تکنولوژی خود توانسته اند به قدرت اقتصادی در دنیا مبدل شوند. بنابراین فناوری پیشرفته، جایگاه ویژه ای دارد و ما باید در کنار توسعه انسانی، توسعه فرهنگی، توسعه اقتصادی و توسعه علمی، به این مهم توجه داشته باشیم.فناروی توانایی طراحی، توسعه و ساخت مصنوعات یا ارائه خدماتی می باشد که تامین کننده تقاضا و نیازهای انسانی است. به طور کلی می‌توان چنین تصور کرد که فناوری از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: انسان افزار، فن افزار، اطلاعات افزار و سازمان افزار این چهار جز بر یکدیگر اثر متقابل داشته و پیشرفت متناسب و مستمر این عناصر، توسعه فناوری را ایجاد می‌نماید. به بیان دیگر توسعه فناوری زمانی اتفاق می‌افتد که این اجزا، تعاملی مناسب داشته باشند و فعالانه عمل کنند.

درخت بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی مانند زیست شناسی، زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، مهندسی شیمی یا بیوشیمی، یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده و قلمرو آن را به سادگی تعریف کرد. بیوتکنولوژی شامل حوزه ای مشترک از علوم مختلف است که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم با یکدیگر به وجود آمده است. بیوتکنولوژی را می‌توان به درختی تشبیه کرد که ریشه‌های تناور آنرا علومی با قدمت زیاد مانند زیست شناسی به ویژه زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، میکروبیولوژی، بیو شیمی، ایمونو لوژی، شیمی، مهندسی شیمی، گیاه شناسی، جانور شناسی، داروسازی، کامپیوتر، و غیره تشکیل می‌دهند و شاخه‌های این درخت که کم و بیش به تازگی روییدن گرفته اند و هر لحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به وجود می‌آورند بسیار متعدد و متنوع می‌باشند. تقسیم بندی بیوتکنولوژی به شاخه‌های مختلف نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می‌کند و در رایج ترین تقسیم بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتکنولوژی استفاده می‌کنند و نام شاخه ای از بیوتکنولوژی را بدین ترتیب وضع می‌کنند. مانند بیوتکنولوژی پزشکی که از تلاقی بیوتکنولوژی با علم پزشکی بوجود آمده است یا بیوتکنولوژی کشاورزی که کار برد بیو تکنولوژی در کشاورزی را نشان می د هد. بدین ترتیب می‌توان از بیوتکنولوژی دارویی، بیوتکنولوژی میکروبی، بیوتکنولوژی دریا، بیوتکنولوژی قضایی یا پزشکی قانونی، بیوتکنولوژی محیطی، بیوتکنولوژی غذایی، بیو انفورماتیک، بیوتکنولوژی صنعتی، بیوتکنولوژی نفت، بیوتکنولوژی تشخیصی و غیره نام برد.

تاریخچه بیوتکنولوژی

در تقسیم بندی زمانی می‌توان سه دوره برای تکامل بیوتکنولوژی قائل شد:

1)دوره تاریخی

در این دوره که بشر با استفاده ناخود آگاه از فرایندهای زیستی به تولید محصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الکلی، لبنیات، ترشی جات، سرکه و غیره می‌پرداخت. در شش هزار سال قبل از میلاد مسیح، سومریان و بابلیها از مخمرها در مشروب سازی استفاده کردند. مصریها در حدود چهار هزار سال قبل با کمک مخمر و خمیر مایه، نان می‌پختند. در این دوران فرایندهای ساده و اولیه بیوتکنولوژی و بویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می‌شد.

2)دوره میانی

در این دوره که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت میکرو ارگانیسم ها در محیط‌های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمنتورها در تولید آنتی بیوتیکها، آنزیمها، اجزاء مواد غذایی، مواد شیمیایی آلی و سایر ترکیبات، بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در این دوره این بخش از علم به نام میکرو‌بیولوژی صنعتی معروف بود و هم اکنون نیز روند استفاده از این فرایندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیکن پیش بینی می‌شود به تدریج با استفاده از تکنیکهای بیوتکنولوژی نوین بسیاری از فرآیند‌های فوق نیز تحت تاثیر قرار گرفته و به سمت بهبود و کارآیی بیشتر تغییر ‌یابد.

3)دوره نوین بیوتکنولوژی

در این دوره بیوتکنولوژی با کمک علم ژنتیک در حال ایجاد تحول در زندگی بشر است. بیوتکنولوژی نوین مدتی است که رو به توسعه بوده و روز به روز دامنه و وسعت بیشتری می یابد. این دوره زمانی از سال 1976 با انتقال ژنهایی از یک میکرو ارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن دانشمندان در فرآیند‌های بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میکرو) ارگانیسم ها استفاده می‌کردند. لیکن در اثر پیشرفت در زیست شناسی مولکولی و ژنتیک و شناخت عمیق تر اجزا و مکانیسم‌های سلولی و مولکولی، متخصصین علوم زیستی ‌توانستند به اصلاح و تغییر خصوصیات (میکرو‌) ارگانیسم ها بپردازند و (میکرو) ارگانیسمهایی با خصوصیات کاملاً جدید بوجود آورند تا با استفاده از آنها بتوانند ترکیبات جدید را با مقادیر بیشتر و کارآیی بالا تر تولید نمایند.

نگاهی به زیست فناوری در ایران

در ایران نهادهایی همچون پژوهشکده‌های وابسته به نهادهای دولتی و دانشگاهی از جمله جهاد دانشگاهی برای ارتقای سطح این دانش در ایران فعال هستند و تاکنون فعالیت‌های قابل قبولی نیز در این زمینه در ایران اجرا شده به گونه‌ای که توجه سازمان بهداشت جهانی را به خود جلب کرده است .به همین منظور سازمان بهداشت جهانی اجلاس کشورهای تحت پوشش منطقه مدیترانه شرقیEMRO را در زمینه تحقیقات وتولیدات ژنومیکس (یکی از شاخه‌های بیوتکنولوژی است) و بیوتکنولوژی در تهران برگزار کرد. در همین سال برگزاری کنفرانس در تهران، یعنی سال۱۳۸۳در زمینه بیوتکنولوژی شاهد موفقیت وحرکت‌های مثبتی نسبت به سالهای قبل بود. ورود بیوتکنولوژی به عنوان یکی از شاخه‌های اصلی صنایع نوین در وزارت صنایع و حمایت‌های مرکز صنایع نوین موجب دلگرمی بسیاری از پژوهشگران فعال در این بود. این مرکز در طی مدت کوتاهی که از آغاز به کار آن می‌گذرد، توانسته است نقش بسیار سازنده‌ای را در حمایت از شرکتهای فعال در زمینه بیوتکنولوژی و ترغیب پژوهشگران برای ورود به عرصه تولید ایفا کند. هم چنین حمایت‌های سازمان گسترش و نوسازی صنایع نیز در این سال قابل توجه بود. درهمین سال وزارت بهداشت نیز در بخش معاونت دارو و غذا سیاست توجه به بیوتکنولوژی را در اولویت کاری خود قرار داد. این وزارتخانه بااجرای سیاستهای مدون و تعریف شده خود می‌تواند اثر مهمی در رشد این فناوری داشته باشد که از آن جمله می‌توان به تدوین راهنماهای دارویی بیوتکنولوژی، آیین‌نامه‌ها و شرایط نظارتی و همچنین تدوین آیین‌نامه تولید محصولات بااستفاده از امکانات اجاره‌ای اشاره کرد. از دیگر موارد فعالیت بیوتکنولوژیک در ایران، به حمایت معاونت تحقیقات و فناوری وزارت بهداشت در ایجاد شبکه‌های بیوتکنولوژی و پزشکی مولکولی که حرکتی ملی و جامع نگر بوده است می‌توان اشاره کرد. هم چنین دفتر همکاریهای فناوری ریاست جمهوری درایجادارتباط با کشورهای خارج و تسهیل در امر بکارگیری نیروی خارجی در زمینه بیوتکنولوژی فعال شده که این امر موجب حذف دیوان سالاری برای شرکتها و وزارتخانه‌های مرتبط با بیوتکنولوژی شده‌است. در کل می‌توان گفت گرچه این مراکز تحقیقاتی فعال شده‌اند اما هنوز پتانسیل‌های بسیاری در ایران برای فعال شدن در حوزه بیوتکنولوژی وجود دارد.در صورتی می‌توان نتیجه تحقیقات و عملکردها در این مراکز را مثبت ارزیابی کرد که نتایج حاصل از آنها در وضع موجود و رفاه اجتماعی تاثیر گذار شود. هر چند با روندی که امروزه در این حوزه در ایران طی می‌شود رسیدن به چنین چشم اندازی دور نیست.

زیست فناوری برای توسعه پایدار

با توجه به اینکه منابع زیستی بخشی از سرزمین می‌باشد، لذا سرزمین ما فقط بر اثر حمله و تصرف بیگانگان از بین نمی رود و فرهنگ ملی نیز تنها بر اثر نفوذ تمدن بیگانگان مورد تهدید قرار نمی گیرد، بلکه ایرانیان بر اثر بهره برداری غیر اصولی از منابع طبیعی نقش مهمی در نابودی فرهنگ و تمدن خود ایفا می‌نمایند. بنابراین حفاظت و حمایت از منابع طبیعی کشور و اشاعه فرهنگ زیست محیطی وظیفه ملی و دینی هر ایرانی ا یکی از ابزارهای کاربردی جهت رسیدن به توسعه پایدار، استفاده از فناوریهای نوین به خصوص بیو‌تکنولوژی می‌باشد. از آنجا که کاربردهای بیوتکنولوژی در کلیة شئونات زندگی بشر نقش آفرین شده است می توان حدس زد در آینده نزدیک کنار اکثر نامهای رایج علوم و فنون یک کلمه « بیو » یا « بیوتک » هم اضافه شود، بی شک در آینده نیز گستره نفوذ این صنعت فراگیر و جایگاه و نقش آن در سرنوشت انسانها بیشتر خواهد شد. بنابراین بیوتکنولوژی علاوه بر اینکه می‌تواند ابزار مناسب و قدرتمندی برای دستیابی به توسعه پایدار به شمار آید، ابزار و اهرم قدرتمندی برای تسلط هرچه بیشتر کشور‌های مجهز به این صنعت بر سایر کشورها نیز محسوب می‌شود. بیوتکنولوژی بدون هیچ تردیدی نقش اساسی در توسعه اقتصادی کشورهای جهان ایفا کرده است، از این رو هرگونه ضعف، تبعات وخیمی را برای کشور به دنبال خواهد داشت. کاربرد وسیع بیوتکنولوژی در بخشهای مختلف نشانگر گستره وسیع این علم می‌باشد به طوریکه، دور ماندن از دستاوردها و توانمندی‌های این فناوری را می‌توان معادل از دست رفتن استقلال ملی و وابستگی گسترده به سایر کشورها و عدم توسعه یافتگی دانست. اگر چه تا چندین سال قبل شدت عقب ماندگی ما در این رشته با جهان پیشرفته، مشابه عقب ماندگی ما در زمینه هایی مانند الکترونیک نبوده است ولی این شدت به سرعت رو به فزونی است. این در حالی است که ارزش توسعه فناوری زیستی در کشور به قدری زیاد است که باید هر چه سریعتر با برنامه ریزی و سرعت مناسب، این فناوری را توسعه دهیم، در غیر اینصورت با توجه به اقتصاد تک محصولی وابسته به نفت در آینده دچار چالش‌های عظیمی خواهیم شد که لطمات جبران ناپذیری را برای کشور به دنبال خواهد داشت. به علاوه بیوتکنولوژی می‌تواند محافظ زیست در جهت توسعه ای پایدار باشد، با این وجود ارزیابی زیست محیطی بر پایه عملکرد بیو تکنولوژی در جهت تکامل توسعه امری انکار ناپذیر است و لازم است اقداماتی در زمینة ارزیابی بیوتکنولوژی محیط زیست که از اصول اولیه توسعه پایدار است، صورت گیرد.توسعه پایدار درک درست از تعامل، در نظام به هم پیوسته فرایند‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی است به بیان دیگر توسعه پایدار عبارت از توسعه ای همه جانبه در کلیه بخشها می‌باشد، که در عین انجام کلیه فعالیتها، کمترین آسیب زیست محیطی به منابع مورد استفاده وارد شود. بطور کلی توسعه پایدار با مفهوم سنتی توسعه که اصولاً بر محور رشد اقتصادی متمرکز شده است، تفاوتهای اساسی دارد. توسعه پایدار از حدود اقتصادی صرف فراتر رفته و عوامل اجتماعی اعم از تغذیه، بهداشت، شرایط زندگی و تمامی ابعاد فرهنگی و معنوی فردی مانند خلاقیت، کیفیت زندگی و حقوق اولیه را در بر می‌گیرد

آیا زیست فناوری و مهندسی ژنتیک دستاورد و کاربردی دارند؟

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است. در ادامه به گوشه‌هایی از این کاربردها اشاره می‌شود:

1-بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداع روش‌های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن"، "ژن‌‌درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید"، "ساخت کیت‌های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم‌های دست‌کاری شده برای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در بر می‌گیرد.
امروزه برای تشخیص‌های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری‌ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به‌نظر نمی‌رسد. در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه‌های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می‌شود:

1-1- ژن درمانی (Gene Therapy)

بسیاری از صاحب‌نظران از سده حاضر به‌عنوان سده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می‌کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن‌‌درمانی در اوایل دهه 1990، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم‌انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش‌ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن‌های سالم به درون سلول‌های بدن و تصحیح و درمان ژن‌های جهش‌یافته و معیوب، پنجره‌ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده‌های ژنی) با بسیاری از بیماری‌ها گشوده است. ژن‌درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول‌های یک موجود برای مقاصد درمانی می‌باشد که به روش‌های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می‌گیرد. کشف بسیاری از ژن‌های بیماری‌زای مهم در آینده‌ نزدیک، کاربرد روش‌های متنوع و بی‌سابقه غربال‌سازی ژنتیکی و پیشگویی‌های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری‌های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت‌های مهندسی ژنتیک و ژن‌درمانی است. پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت‌های موجود در زمینه ژن‌درمانی فائق آمده‌اند. همچنین در زمینه هدف‌گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن (به عنوان دارو) پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است. علیرغم اینکه در حال حاضر ژن‌درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به‌زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری‌ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده‌ و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش‌های پزشکی مولکولی، در آینده‌ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه‌های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

1-2- طرح بین‌المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژه بین‌المللی ژنوم انسان، یکی از مهم‌ترین و عظیم‌ترین طرح‌های تحقیقاتی زیست‌شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره‌های بی‌شماری را گشوده و قله‌های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت‌ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده‌ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره‌منتظره‌ای را در علوم پزشکی به‌وجود خواهد آورد. طرح بین‌المللی ژنوم انسان را می‌توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به‌ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد.

1-3- شناسایی مکانیسم‌های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به‌کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می‌شود دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی‌آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش‌های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته‌اند که در آینده نزدیک، به روش‌های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ‌کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش‌گویی کند، اما چشم‌انداز آن بسیار نویدبخش است.
در این راستا، تلاش‌های گسترده‌ای برای درمان سرطان با استفاده از روش‌های ژن‌‌درمانی (مانند انتقال ژن‌های بازدارندة سرطان به درون سلول‌ها) به طور فزاینده‌ای در حال افزایش است. مهار ژن‌هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده‌اند (مانند آنکوژنهای فعال‌شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف‌شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می‌آیند. اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند" را طراحی کرده‌اند که بتواند در درون سلول‌های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول‌های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول‌های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش‌های الگو موفقیت‌آمیز بوده و توانسته است حدود 60 درصد از سلول‌های سرطانی را نابود سازد. شماری از شرکت‌های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت‌های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی‌رویه سلولی (سرطان) فعالیت می‌کنند. بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود.

1-4- همانند سازی (Cloning)

از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود. شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال 1996 توسط یان ‌ویلموت‌ انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به‌درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد. به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش‌های آنها در این زمینه‌، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانند آن‌ها منجر شود. البته علیرغم بحث‌های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده‌های احتمالی از مقوله شبیه‌سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب‌نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش‌های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصه پزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری، تشخیص و درمان اساسی بیماری‌ها به کار رفته شود.

2- بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال‌های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی‌های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم‌ها و با روش‌های زیستی (Bioleaching) صورت می‌گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن‌هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک‌کننده هستند، از دیگر زمینه‌های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است. تولید پلاستیک‌های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ‌ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش‌های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش‌های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی‌های زیست‌محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه‌های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می‌روند.
مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است.

3-بیوتکنولوژی و کشاورزی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و زیست فناوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است.
کشاورزی پایدار در گرو بیوتکنولوژی
علم بیوتکنولوژى یکى از علومى است که در سال هاى اخیر رشد بسیار چشمگیرى داشته و با گسترش مرزهاى دانش، باعث تحولى عظیم در عرصه هاى مختلف از جمله بخش هاى کشاورزى، پزشکى، داروسازى، صنعت و محیط زیست شده است. بیوتکنولوژى عبارت است از علم و فن استفاده از موجودات زنده با اهداف صلح دوستانه و بشردوستانه به منظور رفاه حال بشر و حفظ محیط زیست. بیوتکنولوژى کشاورزى، علمى است که از طریق تکنیک هاى DNA نوترکیب و تولیدات بیولوژیکى خاص، موجبات تولید هدفمند گیاهان و احشام را با صفات مورد نظر و مطلوب بشر فراهم مى سازد. این علم در سال هاى اخیر باعث افزایش قابل توجهى در تولید محصولات کشاورزى شده است و سودآورى قابل ملاحظه اى را براى شرکت ها و موسسات فعال در این زمینه فراهم کرده، به طورى که ارزش تولیدات جهانى گیاهان تراریخت از ۷۵ میلیون دلار در سال ۱۹۹۵ به ۲ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۰ رسیده است. همچنین سطح زیر کشت این گونه گیاهان (گیاهان تولیدشده از طریق بیوتکنولوژى) از ۷/۱ میلیون هکتار در سال ۱۹۹۶ به ۵/۵۲ میلیون هکتار در سال ۲۰۰۱ رسیده است. همراه با توسعه این علم نوین، مقوله اى به نام کشاورزى پایدار نیز مطرح مى شود. کشاورزى پایدار سیستمى است که در آن با اعمال مدیریت صحیح در استفاده از منابع طبیعى، مى توان نیازهاى غذایى بشر را تأمین و کیفیت محیط زیست را حفظ کرد و از تخریب ذخایر طبیعى جلوگیرى به عمل آورد. در توسعه پایدار کشاورزى، کاهش فشار وارده به اراضى زیرکشت، عدم مصرف مواد شیمیایى (کود و سم)، حفظ ذخایر طبیعى و سلامت نسل حاضر و آینده، جزء مباحث اصلى است. طى گام هایى که به سمت ایجاد کشاورزى پایدار برداشته مى شود، قبل از هر چیز باید به تعادل بین تولیدمحصول و تغییرات محیطى توجه شود و سیستم زراعى را نه به منزله مجموعه یا تشکیلات مجزا و مستقل، بلکه به عنوان بخشى از کل سیستم محیط زیست بایستى تلقى کرد. اگر به جاى استفاده از کودها و سموم شیمیایى، علف کش ها، هورمون ها و... از تناوب هاى زراعى، بقایاى گیاهى، کود سبز، کودهاى آلى، مبارزه بیولوژیک با حشرات و ارقام مقاوم به تنش هاى زنده و غیرزنده، استفاده گردد، آنگاه مى توان گفت که سیستم کشاورزى پایدار، مولد، تجدیدشونده، سودآور و خودکفاست و لطمه اى به محیط زیست وارد نخواهد ساخت. طبق یک تعریف مشابه دیگر، کشاورزى پایدار، یک سیستم پیشرفته تولید گیاه و احشام است که داراى حداقل ۵ خصوصیت باشد: اول اینکه، این سیستم، نیازهاى غذایى را به شکل کاملاً ایمن براى بشر برطرف سازد، دوم اینکه، موجبات افزایش کیفیت محیط و منابع طبیعى را فراهم سازد، سوم اینکه، باعث استفاده موثرتر از منابع تجدیدنشدنى و حفظ و کنترل بهینه چرخه هاى بیولوژیکى گردد، چهارم اینکه، حمایت اقتصادى از کشاورزان را افزایش دهد و پنجم اینکه موجب افزایش کیفیت زندگى براى کشاورزان و کلیه افراد جامعه شود. اگر ادعا کنیم سیستم هاى غذایى ما در بخش کشاورزى، غالباً در درازمدت پایدار نیستند، سخن گزافى نگفته ایم. تقاضا براى محصولات غذایى در بخش کشاورزى در قرن گذشته به دلیل رشد جهت، بیش از ۴۰۰درصد افزایش یافته است.حال بایستى بررسى کرد که نقش بیوتکنولوژى در توسعه پایدار کشاورزى چیست؟ با توجه به روند روزافزون جمعیت دنیا و افزایش تقاضا براى غذا، دو راه جهت افزایش عملکرد در بخش کشاورزى توصیه مى شود. راه اول، توسعه اراضى قابل کشت و راه دوم افزایش عملکرد در واحد سطح است. در مورد راه حل اول لازم به ذکر است که زمین از منابع محدود در بخش کشاورزى است و توسعه این منبع تا حد مختصرى امکان پذیر است. دانشمندان عقیده دارند که در قرن آینده وسعت اراضى کشاورزى حدود ۵درصد افزایش مى یابد. از طرفى آماردانان تخمین زده اند که جمعیت دنیا تا سال ۲۰۶۰ بین ۱۰ تا ۱۶ میلیارد نفر به یک تعادل نسبى خواهد رسید، با توجه به این افزایش جمعیت، رشد پنج درصدى اراضى قابل کشت، جوابگوى نیاز غذایى این جمعیت نخواهد بود. پس راه حل دوم یعنى افزایش تولید در واحد سطح، معقول تر به نظر مى رسد. تاکنون نیز اغلب پیشرفت ها در این زمینه به دلیل افزایش عملکرد در واحد سطح بوده و تاکنون پاسخگوى افزایش جمعیت بوده است، به طورى که جمعیت جهان نسبت به سال ۱۹۶۰ تقریباً دو برابر شده، در حالى که در وسعت اراضى کشاورزى تغییر چندانى حاصل نشده است.یکى از مهمترین راه حل هاى افزایش عملکرد در واحد سطح، به کارگیرى علم بیوتکنولوژى است. این عمل با تکنیک هاى خاص خود، کشاورزى مدرن را بیشتر و بیشتر به سمت پایدارى منابع طبیعى سوق مى دهد. به خاطر روشن تر شدن نقش باارزش بیوتکنولوژى در کشاورزى پایدار یکسرى نکات ذکر مى شود: اولى اینکه، بیوتکنولوژى دامنه وسیعى از محصولات اصلاح شده و یا جدید را تولید مى کند، دوم اینکه با تولید واریته هاى جدید گیاهان زراعى با صفاتى از قبیل مقاومت، تحمل و کیفیت بالا، راه حل جدیدى را براى پایدارى منابع طبیعى و تولید غذا ارائه مى دهد، سوم اینکه بیشتر گیاهان زراعى نوین که از طریق بیوتکنولوژى تولید شده اند در مقایسه با گیاهان سنتى، در یک قطعه زمین مشخص با نیازهاى طبیعى مشابه، محصول بیشترى تولید مى کنند، چهارم اینکه، تعدادى از این گیاهان جدید، براى مثال آنهایى که مقاوم به بیمارى یا آفت شده اند، باعث کاهش استفاده از منابع غیرقابل تجدید مى شوند و همچنین با کاهش استفاده از سموم شیمیایى، یک ابزار با ارزش جهت تولید محصولات کشاورزى پایدار هستند. علاوه بر موارد ذکر شده، تکنیک هاى مراقبت و نگهدارى گیاهان به وسیله عوامل بیوکنترلى جدید که از بیوتکنولوژى نشأت گرفته اند، موجب عملیات کشاورزى بسیار دقیق با حداقل تلفات و افزایش عملکرد مى شود. بیوتکنولوژى کشاورزى در پایدارى رشد اقتصادى و رقابت اقتصادى خصوصاً در کشورهاى توسعه یافته نقش بسیار مهمى بازى مى کند. از طرف دیگر تعداد بسیار زیادى از افراد در این بخش با مشاغل بسیار باارزش فعالیت دارند، با این تفاسیر، نمى توان تأثیر علم بیوتکنولوژى را در پایدارى اقتصادى نیز نادیده گرفت.تأثیر عمده بیوتکنولوژى بر کشاورزى پایدار، از طریق پیشرفت هاى ژنتیکى است. سودآورى مطلوب و افزایش تولید در این زمینه، در طول ۱۰۰ سال گذشته عمدتاً به دو دلیل اصلى بوده است: یکى پیشرفت هاى ژنتیکى و دیگرى افزایش در استفاده از منابع. همانطور که ذکر شد، بسیارى از منابع در بخش کشاورزى محدود هستند، بنابراین در درازمدت استفاده عاقلانه از منابع بسیار بااهمیت است. آینده کشاورزى پایدار احتمالاً از طریق پیشرفت در علم ژنتیک امکان پذیر خواهد بود. براى مثال استفاده از هیبریدهاى پیشرفته در گیاه ذرت در دهه اخیر، سودآورى بسیار بالایى را براى آمریکاى شمالى به ارمغان آورده و آن را به قطب اصلى ذرت دنیا تبدیل کرده است.همچنین یافته هاى نسبتاً مشابهى از طریق پیشرفت هاى ژنتیکى در مورد گندم، جو، چاودار، سویا و... به دست آمده است. اگر علم بیوتکنولوژى از طریق پیشرفت هاى ژنتیکى بتواند نیاز غذایى جمعیت دنیا را مرتفع سازد و از طرفى به حفظ منابع طبیعى کمک کند و بدین وسیله هر دو منابع حیاتى (هوا، آب و عناصر غذایى) و همچنین زیبایى محیط زیست (فضاى سبز، پارک ها، تنوع و...) حفظ گردد، آن گاه بیوتکنولوژى در راستاى پایدار کردن کشاورزى حرکت خواهد کرد، در غیر این صورت این علم به عاملى بسیار خطرناک در تخریب منابع طبیعى و اکوسیستم ها تبدیل خواهد شد. در صورت عدم استفاده صحیح از این علم، به جاى پایدار کردن کشاورزى و حفظ منابع، اثرات بسیار مضرى بر پیکره محیط زیست وارد خواهد ساخت. براى مثال، با گسترش تولید گیاهان زراعى و احشام با ظرفیت مقاومت به تنش هاى محیطى در مناطقى که براى گیاهان زراعى و دام هاى معمولى نامناسب است، با استفاده از علم بیوتکنولوژى، آسان مى شود. اگر این امر اتفاق افتد، تنوع زیستى گونه هاى گیاهى و حیوانى در اکوسیستم هاى طبیعى کاهش مى یابد. همچنین ممکن است گونه هاى تغییریافته ژنتیکى به گونه هایى خطرناک براى محیط زیست تبدیل شوند. گسترش برخى علف هاى هرز، خطر ایجاد نوترکیبى در ویروس ها و پاتوژن ها، ایجاد آلرژى براى برخى افراد، انتقال ژن ها از گونه هاى زراعى تراریخت به گونه هاى وحشى و ایجاد مسمومیت غذایى از دیگر خطرات علم بیوتکنولوژى است، که در صورت عدم استفاده صحیح، وقوع آنها اجتناب ناپذیر خواهد بود.
اگر بیوتکنولوژى (و اصلاح نباتات و ژنتیک) در کمک به استفاده موثر و بهتر از منابع، نقص داشته باشند، آنگاه احتمالاً کشاورزى پایدار نخواهد بود و اندازه جمعیت دنیا به دلیل استفاده بى رویه و نادرست از منابع کاهش خواهد یافت، همچنین با تخریب زیبایى هاى طبیعى، کیفیت زندگى براى کل جمعیت دنیا کاهش مى یابد.مراقبت هاى محیطى براى پایدار کردن کشاورزى ضرورى است و اگر مدیریت صحیحى اعمال گردد، بیوتکنولوژى در افزایش یا نگهدارى منابع محیطى سهیم خواهد بود و در غیر این صورت باعث تخریب محیط خواهد شد و گام هاى بعدى باید در جهت کاهش ریسک این قضیه برداشته شود. چیزى که اغلب در زمینه کاربرد این علم نادیده گرفته مى شود، مبحث انتقال تکنولوژى است که بسیار حائز اهمیت است، به طورى که با آموزش صحیح، تک تک افراد این علم را در مناسب ترین راه و بهترین شکل براى رفع نیاز خود به کار گیرند و در این صورت مى توان انتظار داشت که بیوتکنولوژى در مسیرکشاورزى پایدار و همگام با آن باشد و بدین ترتیب ابزار و متد جدیدى را فراهم خواهد کرد تا به هر گونه افزایش تقاضا براى غذا پاسخ دهد، ضمن اینکه توجه خاصى به پایدارى محیط دارد.عمده ترین کاربردهای‌ زیست فناوری ‌درکشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ کرد:
1. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها
2. ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ کننده‌ علف‌کشها
3. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌
4. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌
5. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌ و با طعم و عطر بهتر
6. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌
7. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ کشت‌ بالاتر
8. ایجاد دامهای‌ تراریخته که‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ کم‌چربی‌
9. ایجاد جانورانی‌ که‌ بعنوان‌ کارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واکسن‌ و دارو عمل‌ کنند
10. ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ که‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌کنند
تولید گیاهان تراریخته
به‌کارگیری روش‌ها و فنون مهندسی ژنتیک و زیست فناوری مولکولی به طور جدی از سال 1983 آغاز و روندی به شدت رو به رشد را به ویژه در قلمرو اصلاح گیاهان زراعی استراتژیک، طی کرد. پیشرفت در این حوزه، فوق‌العاده چشمگیر است. به‌طوریکه در مدتی کمتر از هشت سال، سطح زیر کشت گیاهان دست‌ورزی شده ژنتیکی (Transgenic)، وسعتی بالغ بر 60 میلیون هکتار از اراضی کشاورزی جهان را به خود اختصاص داد. به این ترتیب، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به منظور تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان وارد عمل شده و مواد غذایی دستکاری شده ژنتیک (GMOs) به تدریج وارد بازار شد. در سال 1986 نخستین آزمایش‌های مزرعه‌ای، با تنباکوی تراریخته، در امریکا و فرانسه صورت گرفت. چین نخستین کشوری بود که در سال 1990، تولیدگیاهان تراریخته (تنباکو) را به شکل تجاری آغاز کرد. امریکا، دومین کشوری بود که در سال 1994، گیاه تراریخته گوجه‌فرنگی را به شکل تجارتی تولید نمود. پس از آن، در فاصله سال‌های 1995 تا 1996، 35 گیاه تراریخته تولید شد که حدود 80 درصد آن‌ها مربوط به دو کشور امریکا و کانادا بودند. تا سال 1999، بین 25 تا 45 درصد تولید برخی از محصولات اصلی زراعی (ذرت، سویا و غیره) در امریکا، با استفاده از گیاهان تراریخته صورت می‌گرفت. درحال حاضر، حداقل 25 درصد از سطح زیر کشت ذرت تراریخته و 40 درصد از سطح زیرکشت سویای تراریختة جهان در آمریکاست. وارد کردن ژن‌های فراوان (مربوط به صفات مختلف) به ده‌ها گونه گیاهی مانند گندم، جو، گوجه‌فرنگی، ذرت، سیب زمینی، سویا، پنبه، مارچوبه، تنباکو و چغندرقند جهت اصلاح یا بهبود فرآورده‌های کشاورزی، امکان تغییر ژنتیکی در راه‌های بیوسنتزی گیاهان برای تولید انبوه موادی مانند روغن‌های خوراکی، موم‌ها، چربی‌ها و نشاسته‌ها که در شرایط عادی به میزان بسیار جزیی تولید می‌شوند و کنترل آفات زیستی، تنها نمونه‌های کوچکی از کاربردهای گسترده گیاهان ترانس‌ژنی (تراریخته) را شامل می‌شوند. احیای مراتع و جنگل‌ها و حفظ تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری در مناطق کویری و بیابانی از دیگر عرصه‌های کشاورزی است که با کمک زیست فناوری روند سریع‌تری یافته است. برای مثال، بیوتکنولوژیست‌ها با شناسایی، تکثیر و پرورش گونه‌های واجد ژن‌های مقاومت به نمک، گیاهان مقاومی مانند کاکتوس‌ها، کاج و سرو اصلاح شده‌ای را تولید کرده‌اند که قابلیت رشد و تکثیر در مناطق سخت بیابانی را پیدا کرده‌اند. همچنین به کمک روش‌های بیوتکنولوژی، از جلبک‌ها و گل‌ولای موجود در دریاها، ترکیبات و کودهای زیستی سودمندی را برای حاصلخیزی زمین‌های کشاورزی تولید می‌کنند.
بیوتکنولوژی ابزارهای جدیدی را برای اصلاح نباتات فراهم می‌کند
بیوتکنولوژی مفهوم گسترده‌ای است که به استفاده از موجودات زنده و مشتقات حاصل از آنها برای تولید محصولات مفید و سودآور اطلاق می‌شود. این تعریف کلی کلیه فعالیتهای مرتبط با صنایع سرکه، تخمیر خمیر نان، مواد آلی، مواد تولیدی برای کنترل حشرات و اصلاح گیاهان و جانوران و محصولات تولیدی و حیوانات اهلی را در بردارد. در حقیقت علم کشاورزی به تنهایی می‌تواند منشاء تکنولوژی زیستی باشد. قرن اخیر با افزایش اطلاعات حاصل از
ژنتیک و اصلاح نباتات در ما مواجه با بهبود عملکرد گیاه چه از لحاظ کمی چه از لحاظ کیفیت می‌باشیم. هم‌اکنون تکنولوژی جدید DNA نوترکیب اجازه تشخیص‌های و شناسایی‌ ، جداسازی و حتی تغییر ژنهای و محصولات حاصل از آنها را در موجودات زنده به منظور ایجاد واریته‌های تراریخت فراهم می‌کند. این تکنولوژیها مکمل و افزایش‌دهنده دقت روشهای سنتی اصلاحی به منظور افزایش غذا، فیبر و سایر محصولات حاصل از کشاورزی هستند. کشاورزان در آمریکا، کانادا و آرژانتین و سایر کشورها به سرعت با واریته‌های تراریخت و مهندسی ژنتیک شده آشنا شده‌اند. در بین سالهای 1996 الی 2001، تولیدات جهان محصولات تراریخت مانند سویا، پنبه، ذرت و کانوا، سیر افزایش را داشته و نزدیک به 125 میلیون آکروز (50 میلیون هکتار) از سطح زیر کشت را به خود اختصاص داده است.کشاورزان ایالت کالیفرنیا بالغ بر 350 محصول متفاوت را تولید کرده‌اند که 79 تا از این محصولات ملی معرفی گردید. کالیفرنیا همچنین اولین تولید کننده غذاهای تجارتی حاصل از واریته‌های ترانسژنیک می‌باشد، گوجه‌فرنگی calgen,s flouer به طور گسترده در سالهای 1994 در سطح تجارتی مورد کشت قرار گرفت اگر چه سهم قابل توجهی از محصول بازارهای فروش را به به خود اختصاص نداده است. با این حال بعد از آن فروش جهان محصولات زراعی تراریختی مانند ذرت، سویا و پنبه در مدیترانه و جنوب امریکا، به طور قابل توجهی گسترش یافت. تولیدات قابل توجه تجاری واریته‌های پنبه در کالیفرنیا از سال 1999 در کالیفرنیا آغاز شده و به سرعت، تولیدات این محصولات افزایش یافته است. سایر محصولات تراریخت دیگر در حال گسترش در کالیفرنیا می‌باشد.بهرحال معرفی محصولات تراریخت هیچ وقت با اطمینان کامل نبوده است و همواره در انجام این تکنیکهای جدید خطرات ناشناخته‌ای وجود دارد که در مقایسه با روشهای سنتی اصلاح نباتات معیارهای غیر قابل پذیرش را برای مصرف آنها ایجاد می‌کند
اساس ژنتیکی اصلاح نباتات:
علم کشاورزی بر مبنای اهلی کردن گیاهان وحشی و ایجاد محصولات منطبق بر نیاز ما عمل می‌کند. بشر در حدود ده هزار سال پیش زمانی که به کاشت و داشت واریته‌های خاصی از گیاهان اقدام نمود، کشاورزی را برای تولید غذا ابداع کرد و لذا گیاهان بوسیله انتخاب و انتقال صفات به نسلهای بعد بهبود یافت. بعنوان مثال اهلی کردن ذرت بوسیله کشاورزان گذشته صورت گرفت. عمده صفات تغییر یافته مرتبط با اهلی کردن گیاهان بود بعنوان مثال صفات (افزایش در تولید بذر، کاشت آسان، اندازه بزرگتر و میزان محصول برداشت شده و تغییر در شکل ظاهری و کاهش و از بین بردن سوبستراهای و مواد سمی و غیره ) بوسیله تمدن‌های کشاورزی گذشته مانند چین و مصر و مادیان صورت پذیرفت بعلاوه، این محصولات کم‌کم با شرایط آب و هوایی خاص منطقه مورد کاشت تطابق و سازگاری یافتند و بنابراین از لحاظ ژنتیکی، صفاتی همچون کیفیت، مقاومت به استرس و مقاومت به بیماری در عملکرد مناسب را به دنبال خود همراه داشت. گیاهان اهلی شده در کشاورزی بر اساس نتایج حاصل از تغییر ژنتیکی گیاهان وحشی در هزاران سال پیش بوجود آمده‌اند. مطالعات علمی در مورد ژنتیک در حدود سال 1900 میلادی با فعالیتهای گرگور مندل آغاز شد. ما حالا می‌دانیم که ژنها واحدهای وراثتی هستند که از جنس رشته DNA که در داخل کروموزم موجود در هسته همه سلولهای موجودات زنده است استقرار یافته‌اند، البته بعضی از ویروسها حاوی ژنومی با ترکیب DNA هستند. همه واحدهای ژنتیکی موجود در کروموزم شامل 4 ترکیب در مولکول DNA خود می‌باشند. آدنین (A) تیمین (T) سیتوزین (C) گوانین، نزدیک به هزار کلمه را می‌توان با 26 حرف از الفبای انگلیسی ایجاد کرد،
نمونه ای از دستاوردهای کاربردی بیوتکنولوژی دربهبود گردافشانی و افزایش تولید زنبورستانها
بیوتکنولوژی دانش و فناوری جدید است و با توجه به اینکه رشد این فن آوری به صورت تصاعدی است تاخیر در تعریف صحیح نیازهای کشاورزی کشور، ماهها و سالهای زیادی را برای جبران عقب ماندگی می طلبد و از سوی دیگر کشورهای بیگانه هرگز به طور اصولی با انتقال واقعی تکنولوژی به نحوی که بتواند به طور مطبوع زیر ساختهای آن را فراهم نمود، موافقت نخواهند کرد . در ذیل چند نمونه از نتایج تحقیقات کاربردی بیوتکنولوژی کشاورزی را که در کشورهای مختلف صورت گرفته است و کشاورزی این کشورها را دچار سود کلان نموده توضیح داده می شود جالب اینجاست که هیچ اثر و رد پایی را در اینترنت نمی توان از جزئیات مواد و روشهای این دستاوردهای نوین مشاهده کرد. و این همان زنگ خطری است برای منتقدانی که اعتقاد دارند که باید نشست و فقط از نتایج و دستاوردهای کاربردی بیوتکنوژی الگو برداری کرد غافل از اینکه هیچ کشوری دستاوردی را که با هزینه گزاف بدست آمده به آسانی در اختیار دیگران قرار نخواهد داد. در کشور ما ایران، رشته های دانشگاهی مختلفی با قدمت طولانی در زمینه کشاورزی و دام و آبزیان وجود دارد که از دیدگاه تخصصی و به صورت جزء به جزء، مسائل و پارامترهای مختلف مرتبط با افزایش تولید را مطالعه می کنند. به عنوان مثال رشته زراعت و اصلاح نباتات، بیمارشناسی، حشره شناسی، خاکشناسی، آبیاری، جنگل و مرتع، علوم باغبانی، دامپروری و دامپزشکی مسائل علمی مربوط به خود را به طور جداگانه مورد بررسی قرار می دهند. کلمه University از کلمه Unity به معنی اتحاد و همبستگی مشتق شده است. با این وجود اجتماعات مشترک بین متخصصان تغذیه گیاهی، فیزیولوژیستها، متخصصان حشره شناسی و آفات و بیماریها، متخصصان علوم دام و آبزیان و دامپزشکها در کشور بسیار محدود می باشد. اگر با یک دید کلی و منصفانه به مسائل و مشکلات موجود در کشور در زمینه بیوتکنولوژی کشاورزی و دام نگاه کنیم، بی تردید در کنار متخصصان علوم مختلف کشاورزی، جای خالی و نیاز انکار ناپذیر موجود مبنی بر همکاری و همفکری متخصصان علوم پایه ای همچون دانشمندان شیمی تجریه، میکروبیولوژیستها، متخصصان علم بیوشیمی، متخصصان آمار و ریاضیات، ژنتیک مولکولی، آنزیم شناسی و سایر علوم مربوطه احساس می شود که امید این موانع نامریی موجود هر چه زودتر مرتفع شود.
1- محصول تجاری Fruit Boost:
گرد افشانی عبارت است ازانتقال دانه های گرده پرچم یک گل به روی کلاله مادگی همان گل یا گل دیگری از همان گونه. گرده افشانی ممکن است به طور مستقیم یا غیر مستقیم انجام شود. در گرده افشانی مستقیم دانه های گرده یک گل به روی مادگی همان گیاه قرار می گیرد. این نوع گرده افشانی به طور معمول در یک گل هرمافرودیت(گلی که هم پرچم و هم مادگی دارد) انجام می گیرد. همچنین در مواردی مانند گل نخود که گلبرگها فضای مسدودی بوجود آورده و پرچمها و مادگی در آن جای می گیرند اجبارا گرده افشانی مستقیم انجام می گیرد. گرده افشانی غیر مستقیم حالتی است که در آن گرده افشانی بین دو گل از یک گونه که دارای دو گیاه مجزا قرار دارند انجام می گردد. در این حالت دو والد در پیدایش نسل جدید شرکت می کنند و در نتیجه نسل حاصل متنوعتر بوده و موقعیت مناسبتری برای سازش با محیط را دارا می شوند. گرده افشانی بوسیله حشرات در بین گیاهان بسیار رایجتر است گلهایی که به کمک حشرات گرده افشانی می کندد سازگاریهای خاص حاصل کرده اند این گلها با رنگ، بو یا شهد خود حشرات را بسوی خود جلب می کنند. زنبور عسل یکی از مهمترین عوامل گرده افشانی در باغات میوه محسوب می شود و جایگاه ویژه ای را در افزایش کمی و کیفی تولیدات کشاورزی دارا می باشد. موهای فراوان بدن زنبور عسل هنگام جمع آوری شهد با گرده های گل تماس پیدا کرده و تعداد زیادی به آنها می چسبند که پس از پرواز روی گل مجاور چند عدد بر روی مادگی آن را بارور و تبدیل به میوه می کند.
باغ سیبی که در آن تمام مراقبتهای لازم مانند شخم، کود و سمپاشی را انجام داده ولی زنبور عسل برای باروری گلها در نزدیکشان مستقر نشده هکتاری حدود 5 تن محصول تولید می کند در حالی که با استقرار 3 کندو با جمعیتهای قوی در همین باغ می توان محصول را به 50 تن سیب در هکتار و حتی بیشتر افزایش داد.
اخیرا یکی از شرکتهای بیوتکنولوژی دنیا اقدام به تولید فرمون سنتیتیک غدد آواره ای ملکه زنبور عسل نموده است. که از آن برای منظور زیر استفاده می کند:
1- جذب توجه زنبوران به باغ میوه 2- معرفی ملکه جدید بدون ایجاد بی نظمی در کندو

بیوتکنولوژی در تولید دامهای اهلی

بیوتکنولوژی مزایای جدیدی برای تولید کنندگان روستایی منطقه در سطح کوچک دارد. یکی از مهمترین آنها قیمت کم واکسنها می باشد. استفاده دیگر، توسعه تولیدات جدید شامل مواد مغذی دامی ،غذاوداروهای تهیه شده از تولیدات دامی است.طبق بررسی منطقه ای FFTC اخیرا صورتی از تولیدات وتکنولوژیهای مفید تنظیم شد.

اصلاح نژاد دامهای اهلی

اصلاح نژاد دامهای اهلی از نظر کلاسیک خیلی موفق بوده وروند آهسته ای دارد.چندین دهه نیاز است یک جمعیت دام اهلی با رفتارهای ژنتیکی پیشرفته اصلاح شوند.بیوتکنولوژی راه را برای تولید آسانتر دامها با ویژگیهای ژنتیکی پیشرفته جهت تکثیر سریع این دامها هموار می کند.یک پیشرفت مهم در انتقال جنین در جنینهای بدست آمده از ماده های اصلاح شده ممتاز میباشد که جهت آبستنی به دامهای دیگر منتقل می شود.این ماده ها شاید تخمهای بیشتری نسبت به نرمال تولید کنند. در نتیجه تزریقات هورمونی که باعث ایجاد چند تخمک گذاری (superovulation ( میشود، نه تنها جنین بلکه تخمهای لقاح نشده (اووسیت)را میتوان از مادران ممتاز بدست آورد.تلقیح مصنوعی جهت تولید چندین جنین از طریق انتقال به مادران غیر وابسته جهت دوره آبستنی انجام می شود.پیشرفتهای دیگر در استفاده از بیوتکنولوژی در تولید دامها شامل تولید کلون ها (از نظر ژنتیکی ،نتاج یکسان )،تکنیکهای پیشرفته منجمد کردن اسپرم که برای تلقیح مصنوعی به کار می رود.در تولیدطیور این امکان وجود دارد که جنینهای جوجه را بارور کرد و آن را داخل یک تخم مصنوعی کشت داد تا آماده تخم گذاری شود.این عمل امکان دستکاری در یک مرحله جدید قبل از تشکیل تخم را می دهد.از لحاظ ژنتیکی دامهای ممتاز هنوز هم مثل همیشه اساس اصلاح نژاد دامی می باشند. بهر حال با بیوتکنوژی از بهترین دامهای ماده به عنوان یک منبع ماده ژنتیکی برتر نسبت به یک منبع مستقیم نتاج استفاده می شود.این بدین معناست که آنها یک سرعت تولید مثلی بالاتری نسبت به دیگران دارند. گاومیش آبی به عنوان مثال هر دو سال یکبار فقط یک گوساله تولید می کند. superovulation و انتقال جنین بدین معناست که گاومیش تنها جهت پرورش چندین گوساله هر سال مورد استفاده قرار بگیرد.

سلامتی دام

تست نقصهای ژنتیکی
بیوتکنولوژی شامل تست DNA از نمونه های خون میباشد که اکنون میتواند برخی ضعفهای ژنتیکی را تشخیص دهد.دامهای حامل ژنها ی ناقص قبل از استفاده برای اصلاح نژاد تشخیص داده می شود.خوکها با این ژن نسبت به استرس آسیب پذیرند.آن علایم به هنگام داد وستد یا انتقال برای فروش زیاد می شود.در شرایط استرس خوکها با این سندرم لرزش ماهیجه یا دم را نشان می دهند.تنفس آنها ضعیف شده ،پوستشان قرمز و پر از لکه و درجه حرارت بدن افزایش می یابد.در نتیجه حیوان شاید ضعیف شده یا بمیرد. از معایب دیگر سندرم اینکه لاشه حیوان کشتار شده اغلب رنگ پریده و دارای گوشت خراب است که باعث کاهش قیمت آن می شود.این دلیل کاهش اقتصادی سندرم ناقوس مرگ میباشد.رابطه ای بین حساسیت به هالوتان واختلال استرسی مربوط به خوک پیدا شد.با استفاده از ماسک ،گاز هالوتان به خوکچه درطول 3دقیقه داده شد.وقتی به خوکها با سندرم استرس خوکی ،هالوتان داده شداعضای بدن محکم وسفت شد.این علایم در خوکهای نرمال دیده نشد.یک تست جدیدDNA که میتواند ژن تولید کننده سندرم استرس خوکی را تشخیص دهدکشف شده است.خوکهای حامل این ژن شناسایی شده واز برنامه های اصلاح نژادی خارج شده است.

بیماریهای ژنتیکی گله

چند تست DNA برای کشف بیماریهای ارثی گله در دسترس است که برای نژادهای اصلاح شده ملی ژاپن استفاده می شود.این تستهادر گاوهای نر گوشتی جوان مورد استفاده در برنامه های تلقیح مصنوعی بکار می روند. موقعیتها ی شناسایی شده با این تستها شامل چسبندگی گویچه های سفید خون که باعث عفونتها ی مکرر باکتریایی،توقف رشد ومرگ در طول اولین سال زندگی وکمبودفاکتور 13که از لخته شدن خون به طور نرمال جلوگیری می کندمی شود.تعدادی به دلیل خونروی شدید ازبند ناف و بقیه از خونریزی داخلی خواهند مرد.

واکسنهای جدید برای دامها ی اهلی

یکی از مهیج ترین تولیدات بیوتکنولوژی یکسری واکسنها ی جدید جهت حفاظت دامها از امراض است.برخی از آنها ارزانتر بوده ،موثرتر از واکسنهای موجود می باشد.بقیه ، واکسنهای جدیدی هستند که عمل حفاظت در مقابل برخی بیماریهای عفونت زا را انجام می دهند.برخی مثالها از واکسنهای جدید شامل واکسنهای ترکیبی درخوکها که در مقابل 3نوع عفونت شش حفظ می کند.در کره ،یک واکسن مؤثرتروجدید دربرابر تب خوکی،یک بیماری بسیار عفونی است.
تولید SCP از متانول، راه حل بیوتکنولوژی برای معضل کمبود خوراک دام و طیور
مشکل کمبود آب در سطح جهان و به تبع آن خشکسالی و از بین رفتن منابع طبیعی،‌ باعث شده است که کمبود علوفه و غذای دام، به یکی از مهمترین دغدغه‌های صنعت دامپروری بدل شود. بیوتکنولوژی می‌تواند با تولید پروتئین‌های افزودنی نظیر SCP، ضایعات غنی شده، اسیدهای آمینه و آنزیم‌های کمک‌هضم‌کننده و همچنین با طراحی و تهیه علوفه‌های بهتر با استفاده از تغییر ژنتیکی گیاهان و تعادل اسیدهای آمینه، نیازهای تغذیه‌ای دام و کمبودهای آن را برآورده سازد. متن زیر مروری کوتاه بر برخی روش‌های تولید پروتئین تکنولوژی یاخته (SCP) دارد که یکی از دستاوردهای بیوتکنولوژی در زمینة غذای دام و طیور است:
تولید SCP از هیدروکربن‌های نفتی
تولید SCP از متان
تولید پروتئین تک یاخته (SCP) از متانول
تاریخچه SCP
پروتئین تک‌یاخته (SCP) اصطلاحی پذیرفته شده برای توده سلولی میکروبی است که به عنوان غذای انسان و خوراک دام به کار می‌رود. این اصطلاح برای اولین بار در سال 1986 توسط پروفسور کارول ویلسون در انستیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT)، به کار برده شد. این اصطلاح برای مادة با محتوای پروتئینی کمتر از 65 درصد مناسب نیست و کمیتة تخمیر واحد بین‌المللی شیمی محض و کاربردی، اصطلاح "تودة سلولی تک‌یاخته" را برای چنین مواردی توصیه می‌کند. همچنین مناسب‌تر است، برای تودة سلولی محتوی پروتئین به دست آمده از قارچ، اصطلاح "پروتئین قارچی" که اخیراً در بسیاری از منابع بکارگرفته شده است، استفاده شود. اولین کنفرانس بین‌المللی در مورد SCP در سال 1967 در انستیتو تکنولوژی ماساچوست برگزار شد. در این زمان بیشتر پروژه‌ها در مراحل آزمایشگاهی بود. در کنفرانس دوم که در سال 1973 برگزار شد، بسیاری از کمپانی‌ها در کشورهای مختلف تولید SCP را در مقیاس صنعتی شروع کرده بودند. تولید SCP از مخمر تورولا برای اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آلمان‌ها انجام شد. در اواسط سال 1930 و جنگ جهانی دوم، این امر مورد توجه بیشتری قرار گرفت و تولید آن به 15 هزار تن در سال رسید. در سال 1959 تیم تحقیقاتی شرکت نفت بریتانیا مشاهده کرد که میکروارگانیسم مورد مطالعة آنها قادر به رشد بر روی نرمال پارافین است و در سال 1965 واحدی برای تولید SCP به میزان 4000 تن در سال، طراحی و ساخته شد و در نهایت در سال 1976 کارخانه‌ای با ظرفیت صد هزار تن در سال مورد بهره‌برداری قرار گرفت. در آن زمان، به‌دلیل محتوای بالای اسیدهای هسته‌ای SCP (که بخاطر دستیابی به سرعت رشد بالاتر توسط میکروارگانیسم‌های تک‌سلولی تولید می‌شود)، امکان استفاده از آن در خوراک انسان وجود نداشت. اما شرکت RHM در انگلستان با همکاری شرکت ICI در اواسط دهه 80 میلادی پروتئین میکروبی تحت نام تجارتی Quorn تولید کرد که ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد کپکFusarium graminerarum بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌شد. این محصول بخاطر استفاده از کپک که بطور طبیعی دارای محتوای اسید هسته‌ای کمتری از باکتری‌ها می‌باشد و بخاطر اضافه کردن یک عملیات برای کاهش RNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوای هسته‌ای خیلی پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراک انسان در انگلستان مجاز تشخیص داده شد. تولید اولیه این محصول در سال 1985، 1000 تن در سال بود و از موفقیت اقتصادی برخوردار شد، زیرا بجای کنجاله سویا با سویا و گوشت رقابت می‌کرد.

تولید SCP از هیدروکربن‌های نفتی

هیدروکربن‌های موجود در نفت خام به 5 گروه نرمال‌آلکان‌ها، ایزوآلکان‌ها، آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها و آروماتیک‌ها تقسیم می‌شوند. در بین این مواد، نرمال‌آلکان‌های مایع به عنوان منبع کربن و انرژی، بیش از همه برای تولید SCP به کار برده شده است. اولین گزارش در مورد میکروارگانیسم‌های مصرف‌کننده هیدروکربن‌ها در سال 1895 توسط میوشی (Miyoshi) ارائه شد. او مشاهده کرد که قارچ Botrytis cinerea می‌تواند پارافین را جذب کند. پریر Perrier در سال 1913 استفاده هیدروکربن‌ها توسط مخمرها را اعلام نمود.
طی جنگ جهانی دوم، مقالاتی در مورد توسعة میکروبیولوژی نفت منتشر شده و جالب توجه این است که اکثر کارهای انجام شده بر روی باکتری‌ها بوده است. در اواخر دهة 40، جزئیات رشد مخمر Cand_ida tropicalis در شرایط غیراستریل گزارش شد. همچنین باکتری‌های Micrococcus sphaeroides که از خاک ایستگاه‌های شارژ گاز جدا شده بود

تولید جانوران ترانس‌ژنیک

تولید جانوران دست‌ورزی شده (ترانس‌ژنیک) نیز از دیگر دستاوردهای بسیار مهم زیست فناوری و ژنتیک جدید در عرصه علوم زیستی است که اهداف‌ ارزشمندی را دنبال می‌کند. جانور ترانس‌ژن علاوه بر ما‌دة ژنتیکی خود، واجد مقداری مادة ژنتیکی اضافی با منشا خارجی می‌گردد. این جانور باید قادر باشد که ژن بیگانه را به نسل‌های بعدی انتقال دهد. امروزه روش‌های متعددی برای ایجاد جانوران ترانس‌ژنیک ابداع شده است.

آینده

کمتر شکی در مورد مدرن بودن زیست فناوری وجود دارد . بدون شک این فن آوری یک مد زود گذر نیست. انتظارات ایجاد شده برای توسعه تجاری مقاومت به علف کش ها و حشرات، آینده درخشانی را برای زیست فناوری کشاورزی خاطرنشان می نماید. با توجه به شواهد اولیه ای که در مورد استفاده از انتقال ژن های جدید به منظور ایجاد لاین های گیاهی سودمند برای تولید مواد شیمیایی ، از مواد دارویی گرفته تا پلاستیک های قابل تجزیه زیستی وجود دارد، چشم انداز آینده این زیست فناوری نیز امیدوار کننده است. زیست فناوری کشاورزی در مسیر خود از شروع به کار زیست فناوری تا تولید مزرعه ای محصولات تجاری با موانع متعددی از محدودیت های علمی و تکنولوژیکی تا مشکلات قانونی و مدیریتی ، عوامل اقتصادی و نگرانی های اجتماعی روبرو می باشد. فرضیه محافظه کارانه قوانین در اکثر کشور ها این است که تمام گیاهان تراریخت بطور بالقوه خطرناک هستند. خطرات احتمالی مرتبط با ژن منتقل شده ویا فتوتیپ ایجاد شده است نه روش های مورد استفاده برای انتقال ژن. تا کنون گزارشی در مورد اثرات مضر محیطی و یا دیگر خطرات پیش بینی نشده گیاهان تراریخت در هزاران آزمایش مزرعه ای صورت گرفته در عرصه بین المللی ارائه نگردیده است ، با این حال نگرانی های متعددی در رابطه با سیستم های کشاورزی ایجاد شده است. اکنون عکس العمل مصرف کننده به محصولات گیاهی تراریخته با آزادسازی تجاری واریته های پیشرفته در سطح تجاری سنجیده شده است. این آزاد سازی با افزایش انتشار اطلاعات در مورد گیاهان تراریخته به شکل قابل دسترس برای عموم، همزمان گردیده است. با این حال همچنان که محدودیت های تکنیکی برداشته می شوند، این احتمال وجود دارد که محدودیتهای تجاری به اصلی ترین موانع تبدیل گردند. زیست فناوری های جدید که در این عرصه خلق می گردند کاملا اختراعی بوده و واجد شرایط احراز حق حفاظت انحصاری و ملاحظه حقوق مالکیت معنوی می باشند.

---

مطلب‌های دیگر از همین نویسنده در سایت آینده‌نگری:

منبع:

نسخه‌ی چاپی ارسال اين مطلب به دوستان

---

[نظر دهید]    [تعداد نظرهای ثبت شده در پیوند با این مطلب: 0] 

.

---