انتظار می رود تاسال 2020 جمعیت جهان به هشت میلیارد نفر برسد. بر اساس پیشبینی سازمان ملل، جمعیت ایران به حدود 85 میلیار نفر خواهد رسید. هر روز بر تعداد صاحبان مزارع و باغ هایی که املاک خود را به ساختمان های مسکونی و ویلاهای ییلاقی تبدیل می کنند افزوده می¬شود و محصولات کشاورزی وارداتی بیش از پیش بازار را اشباع می ند. با این حال آیا ذخیره غذایی برای همه¬ی ما کافی خواهد بود؟ یا بهتر است بپرسیم آیا زمین های کشاورزی چین قادر به تامین غذای همه ی ما خواهد بود؟! آیا محیط زیست ما کیفیت مناسب برای زندگی خواهد داشت؟
زیست فناوری یا بیوتکنولوژی در میان روش های عملی برای مقابله با چالش نیازهای جمعیت روبه رشد و محدودیت منابع، در جایگاه بالاتری قرار دارد. فناوری می تواند به بهبود محصولات کشاورزی، صنایع غذایی و تولیدی کمک کند، همچنین در تهیه ی داروهای موثر و محصولات دوستدار محیط زیست کمک کننده است.
زیست فناوری از موجودات زنده و یا اجزای آنها برای تولید کالاها و محصولات سودمند استفاده می کند. زیست فناوری سنتی متود هایی نظیر تخمیر، دم کردن و تثبیت زیستی نیتروژن در خاک را به خدمت می گیرد. محصولات غذایی نظیر پنیر، چای، سرکه، کاکائو با استفاده از روش های سنتی زیست فناوری تولید می شوند.
بیوتکنولوژی مدرن، کشت بافت و سلول، فناوری اثر انگشت مولکولی و دیگر تکنیک های پیشرفته نظیر مهندسی ژنتیک را شامل می شود.
مهندسی ژنتیک چیست؟
مهندسی ژنتیک، یا فناوری نوترکیبی DNA، شامل انتقال مصنوعی ژن ها یا قطعات ژنی از یک موجود به دیگری، برای تولید صفات جدید در موجود زنده ی دریافت کننده است. ژن ها واحد های وراثتی هستند که از والدین به زاده ها منتقل می شوند و اطلاعات را در قالب مولکول هایی به نام داکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) حمل می کنند. در همه ی موجودات زنده DNA اطلاعات شیمیایی کلیدی مسئول توارث صفات از قبیل اندازه، شکل، رنگ، ساختار و دیگر صفات فیزیکی میکروارگانیسم ها، گیاهان و جانوران را ذخیره می کند.
کاربردهای مهندسی ژنتیک چیست؟
پزشکی
مهندسی ژنتیک برای تولید فراوده های درمانی و داروهای نجات بخشی نظیر انسولین و واکسن ها استفاده شده است. همچنین، چندین پروتئین مهم در پزشکی مانند اینترفرون، و واکسن های سنتزی ضد مالاریا، هاری و هپاتیت بی ساخته شده است. مهندسی ژنتیک همچنین در کاربردهای مختلف پزشکی از قبیل غرباگری و شناسایی بیماری ها، ژن درمانی برای معالجه ی بیماری های وراثتی و جهش های ناخوشایند، و آنالیزهای پزشک قانونی DNA برای شناسایی فرد، برای مثال به منظور تست پدری کاربرد دارد.
کابرد دیگر مهندسی ژنتیک در پزشکی Bio-pharming است. Bio-pharming گیاهان را به کارخانه های مبدل می کند که ترکیبات مفید برای سلامت و تغذیه تولید می کنند. با Bio-pharming ، می توان تولید «آلیسین» موجود در سیر، که کلسترول خون را کاهش می دهد، و «الاجیک اسید» توت فرنگی که اثر ضد سرطانی دارد را افزایش داد.
واکسن¬های خوراکی که که با مهندسی ژنتیکی گیاهان تولید می شوند و نیاز به نگهداری در سردخانه برای واکسن را مرتفع می سازند، برای کمک به کاهش مشکل مهم فراهم سازی کافی، موثر و کم هزینه ی دارو برای بیماری ها در حال توسعه است. برای مثال در فیلیپین محققان موزها و گوجه فرنگی های پرورش داده اند که بر ضد انگل سالمونلا که منجر به تب تیپوئید می شود، واکسن تولید می کند.
صنعت
مهندس ژنتیک در صنعت، ابزار پرتوانی برای توسعه ی محصولات و فرایند های جدید، بهبود کیفیت محصولات و فرایندهای تولیدی ایمن تر و پاک تر است. همچنین تولیدات صنعتی از قبیل اسیدهای ارگانیک، اسید آمینه ها، پلی مرهای زیستی، داروها و آنزیم ها با مهندسی ژنتیک گسترده شده است. به علاوه مهندسی ژنتیک به طور غیر مستقیم، با بالا بردن سرعت و میزان تولد، می¬تواند قیمت نهایی محصولات را کاهش دهد.
محیط زیست
مهندسی ژنتیک فرصت هایی را برای حفاظت از محیط زیست فراهم می سازد. برای نمونه میکروارگانیسم هایی که با اصلاح و تغییر ژنتیکی، با کارآیی بیشتری نفت را تجزیه می¬کنند. برخی گیاهان مهندسی شده به طور موثر و کارامد آلودگی های سمی نظیر جیوه و کادمیوم را حذف می کنند، یا در تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر و برای تولید زباله های کمتر به کار می روند.
کشاورزی
از طریق مهندسی ژنتیک، ویژگی ها مطلوب در محصولات از جمله مقاومت به آفت و بیماری، کیفیت بهتر تغذیه ای و تحمل استرس می تواند در ارقام محصول گنجانده شود. محصولات دستورزی شده در حال حاضر به طور گسترده در بسیاری از کشورها استفاده می شود از جمله کانولا، سویا و گوجه فرنگی مقاوم به علف هرز، ذرت و کتان مقاوم به علف هرز و حشرات، کدو و پاپایای مقاوم به ویروس و سیب زمینی مقاوم به ویروس و حشره. همچنین، در حال حاضر ارقام گوجه فرنگی که دیرتر می رسند، برنج مقاوم در خاک شور، کدو و سیب زمینی با ارزش غذایی بیشتر و حتی سیب زمینی هایی که روغن کمتری در حین سرخ شدن جذب می کنند موجود است.
مزایای مهندسی ژنتیک چیست؟
مهندسی ژنتیک می تواند فرایندهای بهبود محصولات را سرعت بخشد. روش های سنتی پرورش، زمان بیشتری می برد و در انتخاب ویژگی مطلوب، متکی به آزمون و خطا است. با تکنیک های مهندسی ژنتیک، دانشمندان می توانند ویژگی خاص از گیاه، میکروارگانیسم یا جانور انتخاب کنند و کدهای ژنتیکی آن را به موجود دیگری منتقل نمایند. به این ترتیب دامنه ی وسیع تری از صفات را می توان به حیوانات و گیاهان پرورشی منتقل کرد.
مهندسی ژنتیک تولید محصولات کشاورزی و سایر تولیدات را افزایش می دهد. محصولات طوری مهندسی می شوند که در شرایط بد و فقیر، رشد خوب و البته محصول خوبی داشته باشند. همچنین محققان می توانند ژن مفید را از سلول میکروارگانیسم، گیاه یا جانور بگیرند و به میکروارگانیسم های نظیر مخمر و باکتری، که با سرعت و به سادگی به مقدار زیادی تکثیر می شوند، منتقل کنند. یک نمونه از این مورد، باکتری مهندسی شده برای تولید انسولین انسانی مورد استفاده در کنترل بیماری دیابت می باشد. پیش از این هورمون انسولین را از پانکراس حیوانات در کشتارگاه ها بدست می آوردند که بسیار پرهزینه بوده و به سهولت در دسترس نیست. اما حالا، هورمون انسولین به سهولت، با حجم زیاد و ایمنی بیشتر با استفاده از باکتری هایی که مهندسی ژنتیکی شده اند تولید می شود.
زیست فناوری یا بیوتکنولوژی در میان روش های عملی برای مقابله با چالش نیازهای جمعیت روبه رشد و محدودیت منابع، در جایگاه بالاتری قرار دارد. فناوری می تواند به بهبود محصولات کشاورزی، صنایع غذایی و تولیدی کمک کند، همچنین در تهیه ی داروهای موثر و محصولات دوستدار محیط زیست کمک کننده است.
زیست فناوری از موجودات زنده و یا اجزای آنها برای تولید کالاها و محصولات سودمند استفاده می کند. زیست فناوری سنتی متود هایی نظیر تخمیر، دم کردن و تثبیت زیستی نیتروژن در خاک را به خدمت می گیرد. محصولات غذایی نظیر پنیر، چای، سرکه، کاکائو با استفاده از روش های سنتی زیست فناوری تولید می شوند.
بیوتکنولوژی مدرن، کشت بافت و سلول، فناوری اثر انگشت مولکولی و دیگر تکنیک های پیشرفته نظیر مهندسی ژنتیک را شامل می شود.
مهندسی ژنتیک چیست؟
مهندسی ژنتیک، یا فناوری نوترکیبی DNA، شامل انتقال مصنوعی ژن ها یا قطعات ژنی از یک موجود به دیگری، برای تولید صفات جدید در موجود زنده ی دریافت کننده است. ژن ها واحد های وراثتی هستند که از والدین به زاده ها منتقل می شوند و اطلاعات را در قالب مولکول هایی به نام داکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) حمل می کنند. در همه ی موجودات زنده DNA اطلاعات شیمیایی کلیدی مسئول توارث صفات از قبیل اندازه، شکل، رنگ، ساختار و دیگر صفات فیزیکی میکروارگانیسم ها، گیاهان و جانوران را ذخیره می کند.
کاربردهای مهندسی ژنتیک چیست؟
پزشکی
مهندسی ژنتیک برای تولید فراوده های درمانی و داروهای نجات بخشی نظیر انسولین و واکسن ها استفاده شده است. همچنین، چندین پروتئین مهم در پزشکی مانند اینترفرون، و واکسن های سنتزی ضد مالاریا، هاری و هپاتیت بی ساخته شده است. مهندسی ژنتیک همچنین در کاربردهای مختلف پزشکی از قبیل غرباگری و شناسایی بیماری ها، ژن درمانی برای معالجه ی بیماری های وراثتی و جهش های ناخوشایند، و آنالیزهای پزشک قانونی DNA برای شناسایی فرد، برای مثال به منظور تست پدری کاربرد دارد.
کابرد دیگر مهندسی ژنتیک در پزشکی Bio-pharming است. Bio-pharming گیاهان را به کارخانه های مبدل می کند که ترکیبات مفید برای سلامت و تغذیه تولید می کنند. با Bio-pharming ، می توان تولید «آلیسین» موجود در سیر، که کلسترول خون را کاهش می دهد، و «الاجیک اسید» توت فرنگی که اثر ضد سرطانی دارد را افزایش داد.
واکسن¬های خوراکی که که با مهندسی ژنتیکی گیاهان تولید می شوند و نیاز به نگهداری در سردخانه برای واکسن را مرتفع می سازند، برای کمک به کاهش مشکل مهم فراهم سازی کافی، موثر و کم هزینه ی دارو برای بیماری ها در حال توسعه است. برای مثال در فیلیپین محققان موزها و گوجه فرنگی های پرورش داده اند که بر ضد انگل سالمونلا که منجر به تب تیپوئید می شود، واکسن تولید می کند.
صنعت
مهندس ژنتیک در صنعت، ابزار پرتوانی برای توسعه ی محصولات و فرایند های جدید، بهبود کیفیت محصولات و فرایندهای تولیدی ایمن تر و پاک تر است. همچنین تولیدات صنعتی از قبیل اسیدهای ارگانیک، اسید آمینه ها، پلی مرهای زیستی، داروها و آنزیم ها با مهندسی ژنتیک گسترده شده است. به علاوه مهندسی ژنتیک به طور غیر مستقیم، با بالا بردن سرعت و میزان تولد، می¬تواند قیمت نهایی محصولات را کاهش دهد.
محیط زیست
مهندسی ژنتیک فرصت هایی را برای حفاظت از محیط زیست فراهم می سازد. برای نمونه میکروارگانیسم هایی که با اصلاح و تغییر ژنتیکی، با کارآیی بیشتری نفت را تجزیه می¬کنند. برخی گیاهان مهندسی شده به طور موثر و کارامد آلودگی های سمی نظیر جیوه و کادمیوم را حذف می کنند، یا در تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر و برای تولید زباله های کمتر به کار می روند.
کشاورزی
از طریق مهندسی ژنتیک، ویژگی ها مطلوب در محصولات از جمله مقاومت به آفت و بیماری، کیفیت بهتر تغذیه ای و تحمل استرس می تواند در ارقام محصول گنجانده شود. محصولات دستورزی شده در حال حاضر به طور گسترده در بسیاری از کشورها استفاده می شود از جمله کانولا، سویا و گوجه فرنگی مقاوم به علف هرز، ذرت و کتان مقاوم به علف هرز و حشرات، کدو و پاپایای مقاوم به ویروس و سیب زمینی مقاوم به ویروس و حشره. همچنین، در حال حاضر ارقام گوجه فرنگی که دیرتر می رسند، برنج مقاوم در خاک شور، کدو و سیب زمینی با ارزش غذایی بیشتر و حتی سیب زمینی هایی که روغن کمتری در حین سرخ شدن جذب می کنند موجود است.
مزایای مهندسی ژنتیک چیست؟
مهندسی ژنتیک می تواند فرایندهای بهبود محصولات را سرعت بخشد. روش های سنتی پرورش، زمان بیشتری می برد و در انتخاب ویژگی مطلوب، متکی به آزمون و خطا است. با تکنیک های مهندسی ژنتیک، دانشمندان می توانند ویژگی خاص از گیاه، میکروارگانیسم یا جانور انتخاب کنند و کدهای ژنتیکی آن را به موجود دیگری منتقل نمایند. به این ترتیب دامنه ی وسیع تری از صفات را می توان به حیوانات و گیاهان پرورشی منتقل کرد.
مهندسی ژنتیک تولید محصولات کشاورزی و سایر تولیدات را افزایش می دهد. محصولات طوری مهندسی می شوند که در شرایط بد و فقیر، رشد خوب و البته محصول خوبی داشته باشند. همچنین محققان می توانند ژن مفید را از سلول میکروارگانیسم، گیاه یا جانور بگیرند و به میکروارگانیسم های نظیر مخمر و باکتری، که با سرعت و به سادگی به مقدار زیادی تکثیر می شوند، منتقل کنند. یک نمونه از این مورد، باکتری مهندسی شده برای تولید انسولین انسانی مورد استفاده در کنترل بیماری دیابت می باشد. پیش از این هورمون انسولین را از پانکراس حیوانات در کشتارگاه ها بدست می آوردند که بسیار پرهزینه بوده و به سهولت در دسترس نیست. اما حالا، هورمون انسولین به سهولت، با حجم زیاد و ایمنی بیشتر با استفاده از باکتری هایی که مهندسی ژنتیکی شده اند تولید می شود.
