غالباً ما تعتبر التكنولوجيا الحيوية مرادفاً للبحث الطبي الحيوي ، ولكن هناك العديد من الصناعات الأخرى التي تستفيد من أساليب التكنولوجيا الحيوية في دراسة واستنساخ الجينات وتغييرها. لقد اعتدنا على فكرة الإنزيمات في حياتنا اليومية والعديد من الناس على دراية بالجدل حول استخدام الكائنات المعدلة وراثيًا في غذائنا. الصناعة الزراعية هي محور هذا النقاش ، ولكن منذ أيام جورج واشنطن كارفر ، أنتجت التكنولوجيا الحيوية الزراعية منتجات جديدة لا تعد ولا تحصى والتي لديها القدرة على تغيير حياتنا للأفضل.
01 اللقاحات
كانت اللقاحات الفموية تعمل لسنوات عديدة كحل محتمل لانتشار الأمراض في البلدان المتخلفة ، حيث تكون التكاليف باهظة للتطعيم الواسع الانتشار. المحاصيل المهندسة وراثيا ، عادة الفواكه أو الخضار ، المصممة لنقل البروتينات المستضدية من مسببات الأمراض المعدية ، والتي من شأنها أن تؤدي إلى الاستجابة المناعية عند بلعها. مثال على ذلك هو لقاح خاص بمريض لعلاج السرطان. وقد تم إنتاج لقاح مضاد الليمفوما باستخدام نباتات التبغ التي تحمل RNA من الخلايا B الخبيثة المستنسخة. ثم يتم استخدام البروتين الناتج لتطعيم المريض وتعزيز جهاز المناعة ضد السرطان. أظهرت اللقاحات المصممة خصيصا لعلاج السرطان وعودا كبيرة في الدراسات الأولية.
02 المضادات الحيوية
تستخدم النباتات لإنتاج المضادات الحيوية للاستخدام البشري والحيواني. إن التعبير عن بروتينات المضادات الحيوية في أعلاف الماشية ، التي تتغذى مباشرة على الحيوانات ، أقل تكلفة من إنتاج المضادات الحيوية التقليدية ، ولكن هذه الممارسة تثير العديد من قضايا الأخلاقيات البيولوجية لأن النتيجة تكون على نطاق واسع ، وربما استخدام غير ضروري للمضادات الحيوية التي قد تعزز نمو السلالات البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية. العديد من المزايا لاستخدام النباتات لإنتاج المضادات الحيوية للبشر هي تكاليف منخفضة بسبب كمية أكبر من المنتج الذي يمكن إنتاجه من النباتات مقابل وحدة التخمير ، سهولة التنقية ، وانخفاض مخاطر التلوث مقارنة باستخدام الخلايا والثقافات في الثدييات وسائل الإعلام.
03 زهور
هناك ما هو أكثر للتكنولوجيا الحيوية الزراعية من مجرد مكافحة المرض أو تحسين جودة الغذاء . هناك بعض التطبيقات الجمالية البحتة ومثال على ذلك هو استخدام تقنيات تحديد الجينات ونقلها لتحسين اللون والرائحة والحجم والسمات الأخرى للزهور. وبالمثل ، تم استخدام التكنولوجيا الحيوية لإجراء تحسينات على نباتات الزينة الشائعة الأخرى ، وعلى وجه الخصوص ، الشجيرات والأشجار. بعض هذه التغيرات مشابهة لتلك التي تم إجراؤها على المحاصيل ، مثل تعزيز مقاومة البرد لسلالة من النباتات الاستوائية ، بحيث يمكن زراعتها في الحدائق الشمالية.
04 الوقود الحيوي
توم ميرتون
تلعب الصناعة الزراعية دوراً كبيراً في صناعة الوقود الحيوي ، حيث توفر المواد الأولية لتخمير وتكرير النفط الحيوي ، والديزل الحيوي ، والإيثانول الحيوي. يتم استخدام تقنيات الهندسة الوراثية والتحسين الإنزيمي لتطوير مواد وسيطة ذات جودة أفضل من أجل تحويل أكثر كفاءة ومزيد من مخرجات BTU لمنتجات الوقود الناتجة. يمكن للمحاصيل عالية الغلة والكثيفة الطاقة أن تقلل التكاليف النسبية المرتبطة بالحصاد والنقل (لكل وحدة طاقة مشتقة) ، مما ينتج عنه منتجات وقود ذات قيمة أعلى.
05 تربية النباتات والحيوانات
إن تحسين الصفات النباتية والحيوانية بالطرق التقليدية مثل التلقيح والتطعيم والتطعيم المتقاطع يستغرق وقتًا طويلاً. تسمح التطورات في مجال التكنولوجيا الحيوية بإجراء تغييرات محددة بسرعة ، على المستوى الجزيئي من خلال الإفراط في التعبير أو حذف الجينات ، أو إدخال الجينات الأجنبية. هذا الأخير ممكن باستخدام آليات التحكم في التعبير الجيني مثل المروجين المعينين للجينات وعوامل النسخ . تؤدي طرق مثل الانتقاء بمساعدة الواسمات إلى تحسين كفاءة تربية الحيوانات "الموجهة" ، دون جدل يرتبط عادة بالكائنات المعدلة وراثيًا. كما يجب أن تعالج طرق استنساخ الجينات الاختلافات في الأنواع في الشفرة الوراثية ، ووجود أو غياب الإنترونات والتعديلات اللاحقة للتعددية مثل الميثيلين.
06 محاصيل مقاومة للآفات
لسنوات ، تم استخدام ميكروب Bacillus thuringiensis ، الذي ينتج بروتينًا سامًا للحشرات ، على وجه الخصوص ، حفار الذرة الأوروبي ، في غبار المحاصيل. للقضاء على الحاجة إلى الغبار ، طور العلماء لأول مرة الذرة المعدلة وراثيا معربا عن البروتين Bt ، تليها البطاطس Bt والقطن. البروتين Bt ليس ساما بالنسبة للبشر ، والمحاصيل المعدلة وراثيا تجعل من السهل على المزارعين تجنب الإصابة المكلفة. في عام 1999 ، برز الجدل حول الذرة الذرة بسبب دراسة تشير إلى أن حبوب اللقاح هاجرت على الصلصال حيث قتلت يرقات الملك التي أكلتها. أثبتت الدراسات اللاحقة أن الخطر على اليرقات كان صغيرا جدا ، وفي السنوات الأخيرة ، تحول الجدل حول الذرة Bt التركيز ، إلى موضوع مقاومة الحشرات الناشئة.
07 محاصيل مقاومة للمبيدات
ولكي لا يتم الخلط بين هذه المقاومة ومقاومة الآفات ، فإن هذه النباتات تتسامح مع السماح للمزارعين بقتل الأعشاب المحيطة بشكل انتقائي دون الإضرار بمحاصيلهم. المثال الأكثر شهرة على ذلك هو تقنية Roundup-Ready التي طورتها Monsanto. لأول مرة في عام 1998 باعتبارها فول الصويا المعدلة وراثيا ، لا تتأثر Roundup- جاهزة النباتات من glyphosate مبيدات الأعشاب ، والتي يمكن تطبيقها في كميات وفيرة للقضاء على أي نباتات أخرى في هذا المجال. وتتمثل الفوائد المترتبة على ذلك في توفير الوقت والتكاليف المرتبطة بالحراثة التقليدية للحد من الأعشاب الضارة ، أو الاستخدامات المتعددة لأنواع مختلفة من مبيدات الأعشاب للتخلص بشكل انتقائي من أنواع معينة من الأعشاب الضارة. تشمل العوائق المحتملة جميع الحجج المثيرة للجدل ضد الكائنات المعدلة وراثيًا.
08 المكملات الغذائية
في محاولة لتحسين صحة الإنسان ، لا سيما في البلدان المتخلفة ، يقوم العلماء بصنع أغذية معدلة وراثيا تحتوي على مواد مغذية معروفة بالمساعدة في مكافحة المرض أو سوء التغذية. مثال على ذلك هو الأرز الذهبي ، الذي يحتوي على بيتا كاروتين ، وهو السلف لانتاج فيتامين (أ) في أجسامنا. فالناس الذين يأكلون الأرز ينتجون أكثر من فيتامين أ ، وهو عنصر غذائي ضروري يفتقر إليه النظام الغذائي للفقراء في البلدان الآسيوية. تم استنساخ ثلاثة جينات ، اثنان منها من أزهار النرجس والأخرى من بكتيريا ، قادرة على تحفيز أربعة تفاعلات كيميائية حيوية ، إلى الأرز لجعلها "ذهبية". الاسم يأتي من لون الحبوب المعدلة وراثيا بسبب الإفراط في التعبير عن بيتا كاروتين ، والتي تعطي الجزر لونها البرتقالي.
09 مقاومة الإجهاد اللاأحيائية
أقل من 20 ٪ من الأرض هي الأراضي الصالحة للزراعة ولكن بعض المحاصيل قد تم تغييرها وراثيا لجعلها أكثر تسامحا مع ظروف مثل الملوحة والبرد والجفاف. وقد أدى اكتشاف الجينات في النباتات المسؤولة عن امتصاص الصوديوم إلى تطوير نباتات قاضية قادرة على النمو في بيئات عالية الملح. عمومًا أو إلى الأسفل ، تنظيم النسخ هو الطريقة المستخدمة لتغيير التحمّل بالجفاف في النباتات. نباتات الذرة واللفت ، القادرة على الازدهار في ظل ظروف الجفاف ، هي في السنة الرابعة من التجارب الميدانية في كاليفورنيا وكولورادو ، ومن المتوقع أن تصل إلى السوق في 4-5 سنوات.
10 الألياف الصناعية القوة
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
الحرير العنكبوت هو أقوى الألياف المعروفة للإنسان ، أقوى من كيفلر (المستخدمة في صنع السترات الواقية من الرصاص) ، مع قوة شد أعلى من الفولاذ. في أغسطس 2000 ، أعلنت شركة نكسيا الكندية عن تطوير الماعز المحول وراثيا الذي أنتج بروتينات حرير العنكبوت في حليبها. في حين أن هذا حل مشكلة بروتينات الإنتاج الشامل ، تم وضع البرنامج على الرف عندما لم يتمكن العلماء من معرفة كيفية تدويرها إلى ألياف مثل العناكب. بحلول عام 2005 ، كانت الماعز معروضة للبيع لأي شخص يأخذها. في حين يبدو أن فكرة الحرير العنكبوت وضعت على الرف في الوقت الحاضر ، فهي تقنية من المؤكد أن تظهر مرة أخرى في المستقبل ، مرة واحدة يتم جمع المزيد من المعلومات حول كيفية نسج الحرير.