چهارشنبه, ۸ اسفند, ۱۴۰۳ / 26 February, 2025
مجله ویستا
بیوتکنولوژی چیست؟
برخی آنرا مترادف میكروبیولوژی صنعتی و استفاده از میكروارگانیسم‌ها می‌دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیك تعریف می‌كنند به‌همین دلیل در اینجا مختصراً اشاره‌ای به تعاریف متفاوت از بیوتكنولوژی می‌كنیم كه البته دارای وجوه اشتراك زیادی نیز هستند.
بیوتكنولوژی مجموعه‌ای از متون و روشها است كه برای تولید، تغییر و اصلاح فراورده‌ها، به‌نژادی گیاهان و جانوران و تولید میكروارگانیسم‌ها برای كاربردهای ویژه، از ارگانیسم‌های زنده استفاده می‌كند.
كاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به كمك عوامل بیولوژیك (میكروارگانیسم‌ها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیمها) برای تولید كالاها و خدمات در كشاورزی، صنایع غذائی و دارویی و پزشكی مجموعه‌ای از فنون و روشها كه در آن از ارگانیسم‌های زنده یا قسمتی از آنها در فرایندهای تولید، تغییر و بهینه‌سازی گیاهان و جانوران استفاده می‌شود.
كاربرد تكنیكهای مهندسی ژنتیك در تولید محصولات كشاورزی، صنعتی، درمانی و تشخیص باكیفیت بالاتر و قیمت ارزانتر و محصول بیشتر و كم خطرتر استفاده از سلول زنده یا توانائیهای سلولهای زنده یا اجزای آنها و فرآوری و انتقال آنها به‌صورت تولید در مقیاس انبوه
ـ بهره‌برداری تجاری از ارگانیسم‌ها یا اجزای آنها
ـ كاربرد روشهای مهندسی ژنتیك در تولید یا دستكاری میكروارگانیسم‌ها و ارگانیسم‌ها
ـ علم رام‌كردن و استفاده از میكروارگانیسم‌ها در راستای منافع انسان
ـ تعاریف بالا از بیوتكنولوژی هركدام به‌تنهائی توصیف كاملی از بیوتكنولوژی نیست ولی با قدر مشترك گرفتن از آنها می‌توان به تعریف جامعی از بیوتكنولوژی دست یافت.
براستی چرا چنین است؟ هرچند كه با مرور زمان دانشمندان به مفاهیم مشتركی در مورد تعریف بیوتكنولوژی نزدیك شده‌اند اما چرا هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه‌ای از بیوتكنولوژی ارائه می‌دهد كه درجای خود نیز می‌تواند صحیح باشد (نه الزاماً جامع).
علت این حقیقت را باید درماهیت بیوتكنولوژی جُست. بیوتكنولوژی همانند زیست شناسی، ژنتیك یا مهندسی بیوشیمی یك علم پایه یا كاربردی نیست كه بتوان محدوده و قلمرو آنرا بسادگی تعریف كرد. بیوتكنولوژی شامل حوزه‌ای مشترك از علوم مختلف است كه در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم بایكدیگر بوجود آمده است. بیوتكنولوژی معادل زیست شناسی مولكولی، مهندسی ژنتیك، مهندسی شیمی یا هیچ یك از علوم سنتی و مدرن موجود نیست؛ بلكه پیوند میان این علوم در جهت تحقق بخشیدن به تولید بهینه یك محصول حیاتی (زیستی) یا انجام یك فرآیند زیستی بروشهای نوین و دقیق با كارآئی بسیار بالا میباشد.
بیوتكنولوژی را می‌توان به درختی شبیه كرد كه ریشه‌های تناور آنرا علومی بعضاً با قدمت زیاد مانند زیست شناسی بویژه زیست شناسی مولكولی، ژنتیك، میكروبیولوژی، بیوشیمی، ایمونولوژی، شیمی، مهندسی شیمی، مهندسی بیوشیمی، گیاه‌شناسی، جانورشناسی، داروسازی، كامپیوتر و... تشكیل می‌دهند لیكن شاخه‌های این درخت كه كم و بیش به تازگی روئیدن گرفته‌اند و هرلحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به‌وجود می‌آورند بسیار متعدد و متنوع بوده كه فهرست كردن كامل آنها در این نوشته را ناممكن می‌سازد.
تقسیم‌بندی بیوتكنولوژی به شاخه‌های مختلف نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می‌كند و در رایجترین تقسیم‌بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتكنولوژی استفاده می‌كنند و نام شاخه‌ای از بیوتكنولوژی را بدین‌ترتیب وضع می‌كنند. مانند بیوتكنولوژی پزشكی كه از تلاقی بیوتكنولوژی با علم پزشكی بوجود آمده است یا بیوتكنولوژی كشاورزی كه كاربرد بیوتكنولوژی در كشاورزی را نشان می‌دهد. بدین ترتیب می‌توان از بیوتكنولوژی داروئی Pharmaceutical Biotechnology بیوتكنولوژی میكروبی، Microbial Biotechnology ، بیوتكنولوژی دریا Marine Biotech ، بیوتكنولوژی قضائی یا پزشكی قانونی Forensic Biotech ، بیوتكنولوژی محیطی Environmental Biotech ، بیوتكنولوژی غذائی food and food stuff Biotech بیوانفورماتیك Bioinformatic ، بیوتكنولوژی صنعتی Industrial ، بیوتكنولوژی نفت ...... بیوتكنولوژی تشخیصی و ... نام برد.
این شاخه‌های متعدد در عمل همپوشانی‌ها و پیوندهای متقاطع زیادی دارند و باز بدلیل ماهیت همه‌جانبه بودن بیوتكنولوژی نمی‌توان در این مورد نیز به ضرس قاطع محدوده‌هائی را برای آنها تعیین نمود.
گستردگی كاربرد بیوتكنولوژی در قرن بیست و یكم بحدی است كه، اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط‌زیست، آموزش، كشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه‌های زندگی بشر را تحت تأثیر شگرفت خود قرار خواهد داد. بهمین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یكم را قرن بیوتكنولوژی نامگذاری كرده‌اند.
● كاربرد بیوتكنولوژی در كشاورزی یا بیوتكنولوژی كشاورزی « Agbiotech »:
▪ عمده‌ترین كاربردهای بیوتكنولوژی در كشاورزی را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم كرد.
۱) ایجاد گیاهان مقاوم به حشرات و آفتها
۲) ایجاد گیاهان تحمل كننده علف‌كشها
۳) ایجاد گیاهان مقاوم به بیماریهای ویروسی و قارچی
۴) ایجاد گیاهان مقاوم به شرایط سخت مانند سرما، گرما و شوری
۵) ایجاد گیاهان دارای ارزشهای غذائی ویژه
۶) ایجاد گیاهان دارای خاصیت درمانی ـ پیشگیری
۷) ایجاد گیاهان دارای خصوصیت متابولیكی تغییر یافته مانند رشد سریع و راندمان كشت بالاتر
۸) ایجاد گیاهان و میوه‌های دارای زمان ماندگاری بیشتر
۹) ایجاد دامهای ترانسژنیك كه دارای خصوصیات ویژه‌ای مانند تولید شیر زیاد یا گوشت كم‌چربی و... هستند.
۱۰) ایجاد جانورانی كه بعنوان كارخانه تولید آنتی‌بادی و واكسن و دارو عمل كنند
۱۱) ایجاد ماهیها و سایر دامهائی كه با سرعت زیاد رشد می‌كنند
۱) گیاهان مقاوم به حشرات و آفتها
باتوسعه تكنیكهای بیوتكنولوژی دانشمندان قادرند ژنهائی از یك موجود زنده را به موجود دیگری انتقال دهند. در سال ۱۹۹۰ اولین گیاه ترانسژنیك در مزرعه واقعی كشت گردید و در ۱۹۹۳ FDA گیاهان و غذاهای ترانسژنیك را بعنوان مواد اساساً بی‌ضرر معرفی كرد.
هم‌اكنون با استفاده از این تكنیكها ژنهای مربوط به تولید یك پروتئین سمی (بتاتوكسین) از باكتری باسیلوس تورانجینسیس به گیاهان متعددی از قبیل ذرت، پنبه و سیب‌زمینی و... انتقال یافته است و بدینوسیله این گیاهان به حشراتی كه علاقه به تغذیه از آنها را دارند مقاوم گشته‌اند. چرا كه بمحض استفاده حشرات از این گیاه بدلیل نابودی دستگاه گوارش آنها از بین خواهند رفت.
هرساله هزینه‌های هنگفتی بابت مبارزه شیمیائی با این آفات صورت می‌گیرد كه علاوه بر هزینه‌بری زیاد آلودگیهای زیست‌محیطی فراوانی را به‌دنبال دارد. راندمان این مواد شیمیایی نیز بدلیل ایجاد مقاومت در حشرات در برابر سموم بمرور پایین آمده است و بهمین خاطر نیاز به تعویض مكرر این آفت‌كش‌ها وجود دارد.
هم‌اكنون در آمریكا ذرت و پنبه و سیب‌زمینی ترانسژنیك تا میزان زیادی مورد استقبال واقع شده است بطوریكه تا سال ۱۹۹۸ حدود ۱۸% از ذرت و ۱۷% از پنبه و ۴% از سیب‌زمینی كشت داده شده در آمریكا از نوع ترانسژنیك بوده است و هم‌اكنون براساس روند رشد موجود برآورد می‌شود كه بیش از ۵۰% غلات كشت داده شده در آمریكا از نوع ترانسژنیك باشند.۲) گیاهان مقاوم به بیماریهای ویروسی و قارچی
بیماریهای ویروسی و قارچی از مهمترین بیماریهای گیاهی هستند كه علاوه بر وارد كردن خسارات زیاد به محصولات كشاورزی مانع كشت آنها در بسیاری از شرایط آب و هوائی می‌شود.
باكلون كردن برخی ژنهای گیاهان مقاوم در گیاهان حساس مانند ژنهای كیتنیاز و ۱ و ۳ گلوكاناز كه باعث تخریب دیواره پلی‌ساكاریدی قارچهای پاتوژن می‌شوند بیوتكنولوژیستها به گیاهانی دست یافته‌اند كه مقاوم به قارچهای پاتوژن می‌باشند.
همچنین باكلون كردن ژنهای جانوری و انجام اقداماتی شبیه واكسیناسیون می‌توان به گیاهان مقاوم به ویروس نیز دست یافت. روشهای مبارزه بیولوژیك بسیار متعدد و متنوع بوده و تنها موارد بالا تنها مثالهائی از این دست می‌باشند.
۳) گیاهان مقاوم به علف‌كشها
روشهای رایج مبارزه با علفهای هرز به‌نحوی كه باید انتخابی نیست و علف‌كشها در موارد زیادی علاوه بر نابودی علفها به گیاهان زراعی نیز آسیب می‌زنند. بعنوان مثال Glyphosate كه یك علف‌كش كارآمدی است می‌تواند گیاهانی را كه دارای سیر متابولیكی Shikamate هستند را نیز نابود كند. بهمین منظور بیوتكنولوژیستها با وارد كردن ژن مقاومت گلیفوسیت EPSP سنتتاز به گیاهانی مانند چغندرقند، سویا، پنبه، گوجه‌فرنگی و تنباكو آنها را در برابر علف‌كشها مقاوم كرده‌اند.
۴) گیاهان تحمل كننده شرایط سخت
ارزش گیاهانی كه بتوانند در خاكهای شور با حرارت بالا، سرمای زیاد و... رشد كنند بركسی پوشیده نیست. بیش از ۱۳ زمینهای قابل آبیاری جهان دارای درصد غیرقابل تحمل نمك در خود هستند. بیوتكنولوژیستها با بررسی گیاهانی كه بصورت خودرو در شرایط سخت مانند فشار اسمزی بالا، سرمای زیاد، گرمان فراوان و... رشد می‌كنند به ژنهائی دست یافته‌اند كه عامل مقاومت این گیاهان در برابر این شرایط سخت میباشد. با انتقال این ژنها گیاهان متعددی تولید شده‌اند كه قادرند در خاكهای نامناسب با املاح زیاد رشد كنند.
بعنوان مثال با انتقال ژنهای مسئول انتقال یونهای سدیم بداخل گیاهانی مانند آرابیدوپسیس سطح تحمل این گیاه تا ۲۰۰ میلی مولار نمك افزایش پیدا كرده است.
همچنین با خاموش كردن سیستم بیان ژنهای سنتز اسیدهای چرب‌تری ئنوئیك در گیاهان بیوتكنولوژیستها توانسته‌اند تا این گیاهان را در دماهای بالاتر از حد معمول رشد دهند.
همچنین با انتقال ژنهای مسئول تولید نوعی پروتئین ضدیخ كه در ماهیهای آب‌های قطبی یافت می‌شود به گیاهان بسیاری، باعث ایجاد مقاومت در برابر سرمای زیاد در این گیاهان شده‌اند.
۵) گیاهانی كه دارای ارزش ویژه‌ای هستند
هرمادهٔ با ارزشی كه در درون یك گیاه یا هر موجود زنده دیگر ساخته شده و تجمع می‌یابد بواسطه عملكرد ژنهای مسئول سنتز آن ماده میباشد. بیوتكنولوژیستها با شناسائی این ژنها و افزایش قدرت بیان این ژنها و یا افزایش تعداد نسخه‌های این ژنها در یك گیاه می‌توانند گیاهان و میوه‌هائی كنند كه دارای ارزشهای غذائی ویژه‌ای هستند. بهمین سبب اصلاح جدید Nutritional Genomics وضع شده است كه نشان از كاربرد ژنها در بهبود تغذیه انسان و دام دارد. بعنوان مثال «برنج طلائی» برنجی است كه دارای مقادیر بسیار زیادی از ویتامین A میباشد. این برنج مایه امیدی شده است برای نجات هزاران آفریقائی كه هرساله در اثر كمبود ویتامین A به كوری كامل مبتلا می‌شوند.
همچنین بدلیل پایین بودن میكرونوترنیت‌ها در علوفه دامها، انتقال ژنهای مسئول متراكم ساختن آنها در گیاهان علوفه‌ای نقش مؤثری در تغذیه دامها و انسان خواهد داشت.
۶) گیاهانی كه دارای خصوصیت متابولیكی تغییر یافته هستند
افزایش سرعت رشد جمعیت انسانی در سالهای اخیر بركسی پوشیده نیست، لیكن افزایش سرعت تولید محصولات كشاورزی پابه‌پای آن رشد نكرده است. تا سال ۲۰۲۰ نیاز به افزایش ۴۰ درصدی در راندمان كشت برنج وجود دارد. بیوتكنولوژیستها بدو طریق باعث كاهش فاصله این دو مقوله از یكدیگر خواهند شد. اول با افزایش راندمان كشت محصولات كشاورزی در هرهكتار و دوم با افزایش سرعت رشد گیاهان.
بعنوان مثال ژنهائی كه مسئول كنترل قد در كوتاه شدن آن در گیاهان هستند بطور غیرمستقیم باعث افزایش راندمان محصول می‌شوند. با انتقال این ژنها در گونه‌های فاقد آن باعث افزایش راندمان گردیده‌اند.
همچنین با انتقال ژنهای مسئول فتوسنتز در ذرت به برنج توانسته‌اند راندمان تولید برنج را تا ۳۵% افزایش دهند.
همچنین با دستكاریهای ژنتیكی در سلولهای درختانی كه از چوب آنها استفاده می‌گردد باعث افزایش سرعت رشد آنها تاحد قابل توجهی شده‌اند كه این امر می‌تواند روند تخریب جنگلها را متوقف سازد.
۷) گیاهان و میوه‌هائی كه دارای زمان ماندگاری بیشتر هستند
آیا قبول دارید درصورتیكه میوه‌هائی مانند گوجه‌فرنگی زمان ماندگاری بیشتری داشته باشند چقدر در كاهش ضایعات این میوه مؤثر خواهد بود. بیوتكنولوژیستها با به تأخیر انداختن سرعت رسیدن گوجه‌فرنگی به این امر دسترسی پیدا كرده‌اند.
۸) گیاهانی كه دارای خاصیت درمانی یا پیشگیری هستند
بیوتكنولوژیستها با انتقال ژنهای سنتز پروتئینهای مختلف میكروبی و انسانی به گیاهان و تولید این پروتئینها در گیاهان دست به ابتكارات مؤثری زده‌اند. بعنوان مثال تولید واكسنهای مختلف در گیاهان و ایجاد میوه‌هائی كه دارای خاصیت واكسیناسیون هستند. و یا امكان تولید پروتئینهائی مثل انسولین در گیاهان كه در آیندهٔ بسیار نزدیك به تحقق خواهد پیوست باعث انقلابی در این زمینه خواهد شد.
همچنین گیاهان بعنوان ارگانیسم‌های كاندید برای تولید پروتئینهائی مانند آنتی‌بادیها و آنزیمها و... در مقیاس بسیار بالا در نظر گرفته شده‌اند و عملاً كارآئی خود را در این زمینه نشان داده‌اند.
۹) حیوانات ترانسژنیك
امروزه بدلیل رشد روزافزون جمعیت نیاز به مواد غذائی اهمیت بیشتری پیدا كرده است و این اهمیت هنگامی بیشتر می‌شود كه موضوع كیفیت نیز در كنار آن مطرح شود. بیوتكنولوژیستها با دستكاریهای بدون ضرر در ژنهای حیواناتی مانند گوسفند و گاو و ماهی باعث رشد سریع آنها می‌شوند. همچنین با دستكاریهای ژنتیكی می‌توان به گوشت كم‌چربی و ترد دست یافت كه ارزش غذائی و سلامت بخش آن بسیار بالا باشد.
با انتقال ژنهای مختلف به این جانوران می‌توان آنها را غنی از مواد خاصی كرد. اخیراً دانشمندان ژاپنی با انتقال برخی از ژنهای گیاه اسفناج به خوك موجب تولید گوشتی شده‌اند كه دارای برخی خواص استنتاج نیز میباشد. گاوهای شیری ترانسژنیك می‌توانند بعنوان كارخانه‌های تولید پروتئینها و واكسنها و آنتی‌بادیها عمل كنند. هم‌اكنون این روش بصورت كاربردی در تولید بسیاری از پروتئینها بكار می‌رود.
بعنوان مثال گاو ترانسژنیك حامل ژن لاكتوفرین انسان كه یك پروتئین، حاوی آهن و ضروری برای رشد نوزادان است می‌تواند باتولید شیر نزدیك به شیر انسان نیازهای نوزادان انسان را تاحد زیادی برآورده كند.
یا بعنوان مثال بزهای ترانسژنیك می‌توانند در هر لیتر شیر بیش از چهارگرم آنتی‌بادی مونوكلونال تولید كنند كه ارزش آن بسیار بالا میباشد. بدین نحو با جایگزینی تنها ۱۰ بز ترانسژنیك بجای یك كارخانه بزرگ مدرن می‌توان به یك روش كاملاً اقتصادی دست یافت. (۹)
با دستكاری ژنهای تولید هورمون رشد در ماهیها و افزایش تولید این هورمون بصورت طبیعی به ماهیهائی دست یافته‌اند كه دارای سرعت رشد بسیار بیشتری از گونه مشابه خود هستند.
منبع : ایستگاه کشاورزی
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمد‌رضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست