بیوتکنولوژی دریایی

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
اهمیت بیوتکنولوژی دریایی
دریا بستر بسیار مناسبی جهت تحقیق و توسعه است؛ اما تاکنون همة پتانسیل آن شناخته نشده است. در حقیقت، بخش اعظمی از موجودات دریایی (به خصوص میکروارگانیزم های اولیه) هنوز ناشناخته باقی مانده اند که به تدریج در حال شناسایی هستند. حتی در مورد موجودات زندة شناخته شده نیز دانش کافی جهت مدیریت کارا و بهره برداری بهینه از آنها وجود ندارد. این همه، اهیمتبیوتکنولوژی دریایی را روشن می سازند.

توجه به موجودات زنده دریایی به دو دلیل مهم است:


۱) موجودات زنده دریایی، بخش اعظمی از ذخایر زیستی کره زمین را تشکیل می دهند. از آنجاکه حیات از دریاها و اقیانوس ها سرچشمه گرفته است، لذا بخش اعظمی از موجودات نخستین و منحصر به فرد در دریاها زندگی می کنند. بنابراین، دریاها منبع عظیم ذخایر ژنتیکی به شمار می روند.

۲) اغلب موجودات دریایی، ساختارها، مسیرهای متابولیکی، سیستم های تکثیر (تولید مثل) و مکانیزم های احساسی و دفاعی منحصر به فردی دارند که بشر می تواند از آنها استفاده نماید. علت بروز این ویژگی های منحصر به فرد، زندگی در طیف وسیعی از شرایط محیطی است (از آب های سرد قطبی که دمای آنها تا ۲۰ سانتی گراد می رسد، تا اعماق اقیانوس ها که میزان فشار در آنجا بسیار زیاد است(.
تنوع بیولوژیکی و انواع مختلف مواد شیمیایی موجود در دریاها، از زمان های گذشته تاکنون منبع تولید ترکیبات شیمیایی صنعتی مختلفی بوده اند که از آن جمله می توان مواد دارویی، مواد آرایشی، افزودنی های غذایی، کاوشگرهای مولکولی، آنزیم ها، مواد شیمیایی خاص و مواد شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی را نام برد. تاکنون هزاران فرآورده با استفاده از منابع دریایی تولید شده اند که فقط به بخش کوچکی از تنوع بیولوژیکی و شیمیایی دریاها مربوط می شوند. برخی از این فرآورده ها هم اکنون وارد بازار مصرف شده اند و بازاری چند میلیارد دلاری را به خود اختصاص داده اند.

عواید حاصل از بیوتکنولوژی دریایی
بیوتکنولوژی دریایی یکی از حوزه های در حال رشد است که با کمک آن، از موجوداتی مانند ماهی، جلبک و یا باکتری ها به طور مستقیم و غیرمستقیم استفاده می شود. مهمترین فواید بیوتکنولوژی دریایی به شرح زیر است:
۱) تولید فرآورده های جدید و اصلاح شده
۲) فراهم آوردن تکنیک های جدید جهت ردیابی، ارزیابی، ذخیره، حفاظت و مدیریت اکوسیستم های دریایی
۳) شیلات و پرورش آبزیان (Aquaculture) به صورت پایدار و مطمئن


در ذیل هر یک از این موارد به صورت مختصر مورد بررسی می گیرند:


۱) با توجه به پتانسیل بالای موجود در دریا و تنوع موجودات آبزی، تاکنون محصولات فراوانی از آنها استحصال شده است. مانند مواد دارویی، آنزیم ها، مواد مولکولی بیولوژیک، کیت های تشخیصی، آفت کش های زیستی، تولید بیوماس جهت تولید انرژی و غیره.اکثر این فرآورده ها، مانند ترکیبات هالوژنه (ترکیبات برم وید) هستند و نمی توان مشابه آن را از موجودات خشکی زیبه دست آورد. علاوه بر این، میکروارگانیزم های دریایی، منبع غنی از ژن های جدیدی هستند که می توان از آنها برای تولید داروها و فرآورده های بیولوژیک جدید و دسترسی به اهداف دیگر مانند مانیتورینگ استفاده کرد. از جمله:
مواد دارویی و آرایشی/مواد مرکب، پلیمرهای زیستی و آنزیم های صنعتی/مواد مولکولی بیولوژیک/ردیاب های زیستی/آفت کش های زیستی/تولید انرژی با استفاده از بیوماس دریایی.


۲) ردیابی، ارزیابی، ذخیره، حفاظت و مدیریت اکوسیستم های دریایی
یکی از مهمترین کارها در زمینة ثبت تنوع میکروبی موجود، ارزیابی دقیق گونه ای و بررسی تغییرپذیری موجودات حاضر در هر محیط ویژه است. برآوردها نشان می دهد که کمتر از یک دهم درصد از میکروارگانیزم های دریایی را می توان از طریق روش های استاندارد تکنیککشت بافت، بازیافت کرد. این مهم (بازیافت میکروارگانیزم های دریایی) می تواند با به کارگیریآنالیزهای فیلوژنتیکی مولکولی تقویت شود. ژن های نشانگر را می توان با استفاده از ابزارهای مولکولی، از جمعیت های میکروبی جداسازی کرد و از آنها برای شناسایی سویه های مختلف بهره برد.پاکسازی زیستی (Bioremediation) با استفاده از میکروب ها، امید زیادی را برای حل مسایل مرتبط با آلودگی محیط های دریایی و همچنین آبزی پروری به وجود آورده است. از جمله این آلودگی ها، وجود لکه های نفتی در بندرها و خطوط کشتی رانی و سکوهای نفتی است. تاکنون تعداد زیادی از میکروارگانیزم های دریایی شناسایی شده اند که می توانند در پاکسازی زیستی مورد استفاده قرار گیرند.میکروارگانیزم های دریایی علاوه بر استفاده در پاکسازی زیستی، اغلب مواد مفیدی را تولید می کنند که با محیط زیست سازگار هستند. پلیمرهای زیستی و سورفاکتانت های زیستی غیرسمی که در مدیریت و تصفیة زباله ها و فاضلاب ها از آنها استفاده می شود، نمونه هایی از این مواد هستند. از این میکروب ها در حذف تعفن ناشی از فاضلاب ها نیز استفاده می شود. شناخت بیشتر از برهم کنش میکروب های دریایی با فلزات سنگین و یا Radionuclideمی تواند به افزایش استفاده از آنها در جذب زیستی (Biosorption)، رسوب دهی زیستی (Bioprecipitation)، کریستاله سازی زیستی (Biocrystalisation) و حل مسایل و مشکلات آب های آلوده منجر شود. فرآیندهایی چون فرآوری زیستی (Bioproccessing) نیز از دیگر موارد بهره گیری از میکروارگانیزم های دریایی است؛ زمینة نوظهور مهندسی فرآوری زیستی، در واقع استفاده از بیوتکنولوژی در صنعت است که برای تولید فرآورده هایی همچون مواد دارویی و عوامل فعال زیستی به کار می رود. مهندسی فرآوری زیستی نیازمند درک کامل از سیستم بیولوژیکی موجود زندة مورد استفاده (مثلاً یک موجود دریایی)، جداسازی و تخلیص یک فرآورده و تبدیل آن به یک شکل پایدار، مؤثر و مناسب است. در این زمینه، برخی از باکتری ها و قارچ های دریایی، پتانسیل ویژه ای برای تولید مواد شیمیایی نامعمول اما مفید دارند که نمی توان آنها را در موجودات خشکی زی یافت.

۳) شیلات و پروش آبزیان به صورت پایدار و مطمئن
استفاده از منابع شیلاتی به صورت مطمئن و پایدار، یکی از ملزومات صید ماهی از دریاها است. صید بی رویه باعث صدمه یافتن اکوسیستم های دریایی شده و حتی به از بین رفتن برخی گونه ها می انجامد به همین دلیل و با افزایش رشد جمعیت و نیاز به منابع دریایی، رویکرد به آبزی پروری نیز فزونی یافته است. از طرفی چون در این سیستم ها از گونه های خاصی از ماهی استفاده می شود، این افزایش مصنوعی یک نوع جمعیت، نتایج منفی نیز به دنبال دارد و تعادل اکوسیستم را برهم می زند. برای اجتناب از این مشکلات، به کارگیری تکنیک های مولکولی و تحقیق بیشتر در خصوص ایجاد و حفاظت از منابع ژنتیکی، می تواند راه گشا و مفید باشد. نظر به اینکه آبزی پروری می تواند غذایی با کیفیت بالا و در فرمی پایدار در اختیار انسان قرار دهد، لذا باید زمینه های خاص را در اکوواکالچر مدنظر قرار داد که عبارتند از: تثبیت تنوع گونه ها، تغذیه بهینه، بهداشت و سلامت جمعیت های کشت شده، مقاومت به بیماری ها و کاهش اثرات سوء محیطی.تکنیک های مؤثری در این زمینه ها ایجاد شده اند که عبارتند از: انتخاب به کمک مارکر، برنامه های انتخاب فامیلی و توده ای، شناسایی مارکرهای مولکولی جدید به منظور استفاده در آنالیزهای والدی و شجره ای، استفاده از تریپلوئیدها در ازدیاد نسل و تجدید نسل و استفاده از میکروارگانیزم های دریایی همچون پروبیوتیک ها دراکوواکالچر که باعث حفظ سلامت و افزایش تولید ماهی می شوند.
 

Similar threads

بالا