زیست فناوری و کاربردهای آن

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 می دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیک تعریف می کنند

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.

● 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 ? ?هزار 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:

۱)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.

۲)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.

۳)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 ۱۹۷۶ 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 سال????در 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:

۱) 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:

۱-۱) 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 ۱۹۹۰، 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.

۱-۲) 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.

۱-۳) 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 ۶۰ 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.

۱-۴) 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 ۱۹۹۶ 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.

۲) 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.

۳) 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 بیوتکنولوژی یکی از علومی است که در سال های اخیر رشد بسیار چشمگیری داشته و با گسترش مرزهای دانش، باعث تحولی عظیم در عرصه های مختلف از جمله بخش های کشاورزی، پزشکی، داروسازی، صنعت و محیط زیست شده است. بیوتکنولوژی 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. بیوتکنولوژی کشاورزی، علمی است که از طریق تکنیک های DNA نوترکیب و تولیدات بیولوژیکی خاص، موجبات تولید هدفمند گیاهان و احشام را با صفات مورد نظر و مطلوب بشر فراهم می سازد. این علم در سال های اخیر باعث افزایش قابل توجهی در تولید محصولات کشاورزی شده است و سودآوری قابل ملاحظه ای را برای شرکت ها و موسسات فعال در این زمینه فراهم کرده است. همراه با توسعه این علم نوین، مقوله ای به نام کشاورزی پایدار نیز مطرح می شود. کشاورزی پایدار سیستمی است که در آن با اعمال مدیریت صحیح در استفاده از منابع طبیعی، می توان نیازهای غذایی بشر را تأمین و کیفیت محیط زیست را حفظ کرد و از تخریب ذخایر طبیعی جلوگیری به عمل آورد. در توسعه پایدار کشاورزی، کاهش فشار وارده به اراضی زیرکشت، عدم مصرف مواد شیمیایی (کود و سم)، حفظ ذخایر طبیعی و سلامت نسل حاضر و آینده، جزء مباحث اصلی است. طی گام هایی که به سمت ایجاد کشاورزی پایدار برداشته می شود، قبل از هر چیز باید به تعادل بین تولیدمحصول و تغییرات محیطی توجه شود و سیستم زراعی را نه به منزله مجموعه یا تشکیلات مجزا و مستقل، بلکه به عنوان بخشی از کل سیستم محیط زیست بایستی تلقی کرد. اگر به جای استفاده از کودها و سموم شیمیایی، علف کش ها، هورمون ها و... از تناوب های زراعی، بقایای گیاهی، کود سبز، کودهای آلی، مبارزه بیولوژیک با حشرات و ارقام مقاوم به تنش های زنده و غیرزنده، استفاده گردد، آنگاه می توان گفت که سیستم کشاورزی پایدار، مولد، تجدیدشونده، سودآور و خودکفاست و لطمه ای به محیط زیست وارد نخواهد ساخت. طبق یک تعریف مشابه دیگر، کشاورزی پایدار، یک سیستم پیشرفته تولید گیاه و احشام است که دارای حداقل ? خصوصیت باشد: اول اینکه، این سیستم، نیازهای غذایی را به شکل کاملاً ایمن برای بشر برطرف سازد، دوم اینکه، موجبات افزایش کیفیت محیط و منابع طبیعی را فراهم سازد، سوم اینکه، باعث استفاده موثرتر از منابع تجدیدنشدنی و حفظ و کنترل بهینه چرخه های بیولوژیکی گردد، چهارم اینکه، حمایت اقتصادی از کشاورزان را افزایش دهد و پنجم اینکه موجب افزایش کیفیت زندگی برای کشاورزان و کلیه افراد جامعه شود. اگر ادعا کنیم سیستم های غذایی ما در بخش کشاورزی، غالباً در درازمدت پایدار نیستند، سخن گزافی نگفته ایم. با توجه به روند روزافزون جمعیت دنیا و افزایش تقاضا برای غذا، دو راه جهت افزایش عملکرد در بخش کشاورزی توصیه می شود. راه اول، توسعه اراضی 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 کشاورزی است و توسعه این منبع تا حد مختصری امکان پذیر است. با توجه به این افزایش جمعیت، رشد پنج درصدی اراضی قابل کشت، جوابگوی نیاز غذایی این جمعیت نخواهد بود. پس راه حل دوم یعنی افزایش تولید در واحد سطح، معقول تر به نظر می رسد. تاکنون نیز اغلب پیشرفت ها در این زمینه به دلیل افزایش عملکرد در واحد سطح بوده و تاکنون پاسخگوی افزایش جمعیت بوده است.یکی از مهمترین راه حل های افزایش عملکرد در واحد سطح، به کارگیری علم بیوتکنولوژی است. این عمل با تکنیک های خاص خود، کشاورزی مدرن را بیشتر و بیشتر به سمت پایداری منابع طبیعی سوق می دهد. به خاطر روشن تر شدن نقش باارزش بیوتکنولوژی در کشاورزی پایدار یکسری نکات ذکر می شود: اولی اینکه، بیوتکنولوژی دامنه وسیعی از محصولات اصلاح شده و یا جدید را تولید می کند، دوم اینکه با تولید واریته های جدید گیاهان زراعی با صفاتی از قبیل مقاومت، تحمل و کیفیت بالا، راه حل جدیدی را برای پایداری منابع طبیعی و تولید غذا ارائه می دهد، سوم اینکه بیشتر گیاهان زراعی نوین که از طریق بیوتکنولوژی تولید شده اند در مقایسه با گیاهان سنتی، در یک قطعه زمین مشخص با نیازهای طبیعی مشابه، محصول بیشتری تولید می کنند، چهارم اینکه، تعدادی از این گیاهان جدید، برای مثال آنهایی که مقاوم به بیماری یا آفت شده اند، باعث کاهش استفاده از منابع غیرقابل تجدید می شوند و همچنین با کاهش استفاده از سموم شیمیایی، یک ابزار با ارزش جهت تولید محصولات کشاورزی پایدار هستند. علاوه بر موارد ذکر شده، تکنیک های مراقبت و نگهداری گیاهان به وسیله عوامل بیوکنترلی جدید که از بیوتکنولوژی نشأت گرفته اند، موجب عملیات کشاورزی بسیار دقیق با حداقل تلفات و افزایش عملکرد می شود. بیوتکنولوژی کشاورزی در پایداری رشد اقتصادی و رقابت اقتصادی خصوصاً در کشورهای توسعه یافته نقش بسیار مهمی بازی می کند. از طرف دیگر تعداد بسیار زیادی از افراد در این بخش با مشاغل بسیار باارزش فعالیت دارند، با این تفاسیر، نمی توان تأثیر علم بیوتکنولوژی را در پایداری اقتصادی نیز نادیده گرفت.تأثیر عمده بیوتکنولوژی بر کشاورزی پایدار، از طریق پیشرفت های ژنتیکی است. سودآوری مطلوب و افزایش تولید در این زمینه، در طول سالهای گذشته عمدتاً به دو دلیل اصلی بوده است: یکی پیشرفت های ژنتیکی و دیگری افزایش در استفاده از منابع. همانطور که ذکر شد، بسیاری از منابع در بخش کشاورزی محدود هستند، بنابراین در درازمدت استفاده عاقلانه از منابع بسیار بااهمیت است. آینده کشاورزی پایدار احتمالاً از طریق پیشرفت در علم ژنتیک امکان پذیر خواهد بود. برای مثال استفاده از هیبریدهای پیشرفته در گیاه ذرت در دهه اخیر، سودآوری بسیار بالایی را برای آمریکای شمالی به ارمغان آورده و آن را به قطب اصلی ذرت دنیا تبدیل کرده است.همچنین یافته های نسبتاً مشابهی از طریق پیشرفت های ژنتیکی در مورد گندم، جو، چاودار، سویا و... به دست آمده است. اگر علم بیوتکنولوژی از طریق پیشرفت های ژنتیکی بتواند نیاز غذایی جمعیت دنیا را مرتفع سازد و از طرفی به حفظ منابع طبیعی کمک کند و بدین وسیله هر دو منابع حیاتی (هوا، آب و عناصر غذایی) و همچنین زیبایی محیط زیست (فضای سبز، پارک ها، تنوع و...) حفظ گردد، آن گاه بیوتکنولوژی در راستای پایدار کردن کشاورزی حرکت خواهد کرد، در غیر این صورت این علم به عاملی بسیار خطرناک در تخریب منابع طبیعی و اکوسیستم ها تبدیل خواهد شد. در صورت عدم استفاده صحیح از این علم، به جای پایدار کردن کشاورزی و حفظ منابع، اثرات بسیار مضری بر پیکره محیط زیست وارد خواهد ساخت. برای مثال، با گسترش تولید گیاهان زراعی و احشام با ظرفیت مقاومت به تنش های محیطی در مناطقی که برای گیاهان زراعی و دام های معمولی نامناسب است، با استفاده از علم بیوتکنولوژی، آسان می شود. اگر این امر اتفاق افتد، تنوع زیستی گونه های گیاهی و حیوانی در اکوسیستم های طبیعی کاهش می یابد. همچنین ممکن است گونه های تغییریافته ژنتیکی به گونه هایی خطرناک برای محیط زیست تبدیل شوند. گسترش برخی علف های هرز، خطر ایجاد نوترکیبی در ویروس ها و پاتوژن ها، ایجاد آلرژی برای برخی افراد، انتقال ژن ها از گونه های زراعی تراریخت به گونه های وحشی و ایجاد مسمومیت غذایی از دیگر خطرات علم بیوتکنولوژی است، که در صورت عدم استفاده صحیح، وقوع آنها اجتناب ناپذیر خواهد بود.

منابع :

parsbiology

www.bio.org

www.biotech.about.com

---