التكنولوجيا الحيوية هي فرع علم الأحياء الذي يتطور تقنيات من الكائنات الحية، أو المواد الخام منها ، بناءً على العمليات الجزيئية الحيوية والخلوية ، لإنشاء أو تعديل المنتجات وحل المشكلات في المجتمع.
أمثلة على المنتجات والطرق التي تم إنشاؤها من العلوم البيولوجية التطبيقية هي:
- اللقاحات؛
- مضادات حيوية؛
- استنساخ؛
- المعدلة وراثيا
- الإخصاب في المختبر.
أنواع التكنولوجيا الحيوية
لتسهيل التعرف ، تم تصنيف التكنولوجيا الحيوية إلى 10 ألوان حسب منطقة التشغيل.
- التكنولوجيا الحيوية الحمراء: التقنيات المطورة للطب وصحة الإنسان.
- التكنولوجيا الحيوية البيضاء: تقنيات لتحسين العمليات الصناعية.
- التكنولوجيا الحيوية الخضراء: تقنيات الزراعة.
- التكنولوجيا الحيوية الزرقاء: تقنيات استخدام الموارد البحرية.
- التكنولوجيا الحيوية الصفراء: تقنيات التغذية وإنتاج الغذاء.
- التكنولوجيا الحيوية الرمادية: تقنيات حماية واستعادة البيئة.
- التكنولوجيا الحيوية البني: تقنيات معالجة التربة.
- التكنولوجيا الحيوية الذهبية: تقنيات المعلوماتية الحيوية والتكنولوجيا الحيوية النانوية.
- التكنولوجيا الحيوية الأرجواني: تقنيات الملكية الفكرية والسلامة الحيوية.
- التكنولوجيا الحيوية السوداء: التقنيات المستخدمة كأسلحة بيولوجية.
أهمية التكنولوجيا الحيوية
على الرغم من أن البشر يستخدمون التكنولوجيا الحيوية منذ آلاف السنين ، إلا أنهم يستخدمون ، على سبيل المثال ، الكائنات الحية الدقيقة لصنع الخبز والمشروبات و الجبن ، أحدثت المعرفة في مختلف المجالات العلمية ثورة في طريقة التلاعب بالكائنات من أجل الحصول على منتجات معينة و دعوى قضائية.
يعد تطوير التكنولوجيا الحيوية ، بدعم من علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة والهندسة والمعلوماتية ، من بين مجالات أخرى ، أمرًا مهمًا من أجل:
- الوقاية من الأمراض وتقليل الخطورة والوفيات ؛
- تشخيص الأمراض مبكرًا وإنقاذ الأرواح ؛
- خفض التكاليف وتبسيط وتسريع الإنتاج الصناعي ؛
- إنشاء نباتات ومدخلات ذات خصائص مرغوبة لزيادة المحصول الزراعي.
من الجدير بالذكر أن هذه الأمثلة مرتبطة بالمجالات الأكثر تطورًا في التكنولوجيا الحيوية ، ولكن أهميتها لا تقتصر على ذلك فقط.
تطبيقات التكنولوجيا الحيوية
تتعلق أهم تطبيقات التكنولوجيا الحيوية بمجال الطب ، بالإضافة إلى الزراعة وإنتاج الغذاء ، وكذلك في البيئة.
في الطب:
- إنتاج الأنسولين والأدوية واللقاحات ؛
- التلاعب بالحيوانات ، مثل الخنازير ، لاستخدام الأعضاء في عمليات الزرع ؛
- إنتاج الأجسام المضادة في المختبر للمرضى الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة ؛
- العلاج الجيني لعلاج أمراض مثل السرطان والأمراض العصبية والقلب والأوعية الدموية ، التي لا تكون علاجاتها التقليدية فعالة ؛
- أبحاث الخلايا الجذعية للأغراض العلاجية.
في الزراعة:
- إنتاج المدخلات مثل: الأسمدة والبذور والمبيدات.
- تحسين وراثي النبات ؛
- تجهيز الغذاء: الغذاء المعدل وراثيا
في البيئة:
- المعالجة البيولوجية: اعتمادًا على نوع التلوث والظروف البيئية ، تُستخدم تقنيات مختلفة لتقليل التلوث في البيئة أو القضاء عليه ؛
- التحويل البيولوجي للنفايات من الزراعة ؛
- إنتاج الوقود الحيوي من الكائنات الحية أو المخلفات النباتية ؛
- إنتاج البلاستيك القابل للتحلل من الطحالب الدقيقة.
تعلم المزيد عن المعالجة الحيوية.
تاريخ التكنولوجيا الحيوية
في العصور القديمة ، منذ أكثر من 4000 عام ، كانت تقنيات التلاعب بالكائنات الحية تستخدم بالفعل للحصول على نتائج معينة ؛ على سبيل المثال ، لصنع النبيذ أو الخبز ، حيث يكون المفتاح هو التخمير الذي تقوم به الكائنات الحية الدقيقة ، الخمائر.
بداية علم الأحياء الدقيقة
مع تطور المجالات العلمية المختلفة ، كان من الممكن فهم كيفية حدوث العمليات. في نهاية القرن التاسع عشر ، قادته الدراسات الميكروبيولوجية التي أجراها لويس باستور إلى اكتشاف التخمير في تجاربه.
اكتشاف جزيء الحمض النووي
وبذلك توقف الناس عن الاعتقاد في التكاثر التلقائي وتحول الاهتمام إلى دراسة الكائنات الدقيقة ونظرية الخلية.
حصل العلماء جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكنز على جائزة نوبل في عام 1962 لوصفهم بنية جزيء الحمض النووي في عام 1953 في المجلة. طبيعة.
استند النموذج الذي قدمه الزوج إلى معلومات من Erwin Chargaff حول قواعد النيتروجين باستخدام تقنية الكروماتوغرافيا وفي صور حيود الأشعة السينية التي حصلت عليها روزاليند فرانكلين.
الهندسة الوراثية والحمض النووي المؤتلف
تعمقت الدراسات وفي عام 1978 ، حصل 3 باحثين مرة أخرى على جائزة نوبل لعزل الإنزيمات المقيدة ، وهي الأساس لتقنية الحمض النووي المؤتلف.
اقرأ عن التوليد التلقائي في أصل الحياة.
التكنولوجيا الحيوية في الطب
معمل البحوث البيولوجية.
ركزت الأهداف الأولية للتكنولوجيا الحيوية الحديثة على قضايا صحة الإنسان والحيوان ، مع استخدام الكائنات الدقيقة لتصنيع الأدوية.
ومع ذلك ، فقد تنوعت التقنيات كثيرًا وهناك حاليًا العديد من إمكانيات التطبيق ، سواء في مجال الطب أو في مجالات أخرى.
يشار إلى أن الأبحاث بدأت تتطور في مختبرات الجامعات ومراكز البحث العامة ، بيد أن من يهيمن حاليا على البحث وسوق التكنولوجيا الحيوية عبارة عن شركات خاصة وشركات صيدلانية وكيميائية زراعية كبيرة متعددة الجنسيات ، وبالتالي فإن القيم والأهداف مختلفة.
تطبيقات الهندسة الوراثية
هناك العديد من التقنيات الحيوية المستخدمة في مجال الصحة ، والتي تعد واحدة من أكبر مجالات تطبيق هذه التقنيات في البرازيل.
تُستخدم الأعضاء الحيوانية في عمليات الزرع وإنتاج الأنسولين واللقاحات من خلال تقنية الحمض النووي المؤتلف ، من بين أمور أخرى لإنتاج الأدوية والهرمونات والأجسام المضادة.
مثيرة للجدل للغاية هي المناهج المتعلقة استنساخ، والتي تنطوي على قضايا أخلاقية.
وبالمثل ، استمر البحث ويتم تطبيقه على الاستنساخ التناسلي، في حالات العقم أو للوقاية من الأمراض في المستقبل ، و الاستنساخ العلاجي، مما يشير إلى علاج الأمراض التنكسية باستخدام الخلايا الجذعية كميزة لهذه الطريقة.
اقرأ أيضًا عن العلاج الجيني.
التكنولوجيا الحيوية في الزراعة
زراعة الأنسجة النباتية.
في قطاع الزراعة والأغذية هي أقدم استخدامات التكنولوجيا الحيوية ، على سبيل المثال ، عند الوجود تهجين بين الأنواع النباتية للحصول على أصناف أخرى أو تحسين نتائج محصول.
"الثورة الخضراء"
في النصف الثاني من القرن العشرين ، تم تدويل نموذج تم تطويره بشكل أساسي في الولايات المتحدة الأمريكية من خلال ما يسمى بـ "الثورة الخضراء”.
في البرازيل ، من الستينيات فصاعدًا, على غرار قوالب "الثورة الخضراء" ، بدأت التحولات في البيئة الريفية ، والتي كانت أهدافها: تحديث القطاع. الزراعية ، وزيادة المعروض من المواد الغذائية والمنتجات للتصدير ، وكذلك تحرير العمالة لاستخدامها من قبل القطاع حضري-صناعي.
التقنيات المستوردة التي تم تطويرها للمناخات المعتدلة وليس من أجل النظم البيئية الاستوائية ، حيث تكون التربة مختلفة جدًا وهناك تنوع بيولوجي أكبر ، مثل البرازيل.
الكائنات المعدلة وراثيا (GMO) والمحورة وراثيا
إن إنتاج الجينات المعدلة حقيقة واقعة والأغذية المعدلة الرئيسية هي الذرة وفول الصويا والقمح.
ال الصويا، على سبيل المثال ، موجود في معظم الأطعمة الصناعية بأشكال مختلفة ، فهو أحد الأشكال الرئيسية الأطعمة المعدلة وراثيا ولا يتم دائمًا نقل هذه المعلومات بشكل صحيح إلى المستهلك.
التكنولوجيا الحيوية البيئية
استخدام التقانات الحيوية البيئية هي طرق لعكس الوضع الذي خلقه البشر و التي تنمو في جميع أنحاء العالم ، إنتاج النفايات من مختلف الأنشطة الكائنات البشرية.
إنها طريقة لاستخدام العمليات الطبيعية الخاضعة للرقابة لتحسين حالة النظم البيئية الملوثة أو لإنشاء حلول قابلة للتحلل البيولوجي تتجنب التلوث.
وهكذا ، يتم استخدام الكائنات الحية: البكتيريا ، والطحالب ، والنباتات ، من بين أمور أخرى ، لتنفيذ العمليات مثل التخمر والتنفس الهوائي واللاهوائي والتحكم في تلوث معين بيئة.
تطبيق آخر مثير للاهتمام للتكنولوجيا الحيوية في المجال البيئي هو إعادة استخدام النفايات الزراعية (مثل قصب السكر) ، أو النفايات السائلة الصلبة (الصرف الصحي) لإنتاج الطاقة و الوقود الحيوي.
ميزة أم عيب؟
يمكن أن تكون العديد من تطبيقات التكنولوجيا الحيوية مفيدة للبشرية ، لكنها تولد الخلافات فيما يتعلق بالآثار على صحة الإنسان والحيوان والتأثيرات البيئية والمجتمع. ما هو مؤكد هو ذلك لا يزال غير معروف بالتأكيد الآثار طويلة المدى.
فوائد التكنولوجيا الحيوية
- زيادة إنتاج الغذاء ، بدافع رئيسي من إمكانية القضاء على الجوع في العالم ؛
- إمكانية الحصول على المزيد من الأطعمة المغذية ذات الخصائص الطبية ؛
- الأساليب العلاجية للأمراض التي لا يوجد لها علاج ، مثل السرطان ، أو التي لا تكون علاجاتها فعالة ؛
- إنتاج الأدوية ، بالإضافة إلى الهرمونات والأجسام المضادة والأنسولين ؛
- استخدام المعالجة البيولوجية للسيطرة على التلوث في البيئات والقضاء عليه ؛
- إنتاج منتجات قابلة للتحلل للحد من التلوث البيئي ؛
اثار سلبية
- الاستخدام المكثف لمبيدات الآفات والأسمدة غير العضوية ؛
- التدخل في توازن الطبيعة ؛
- إنتاج بذور معدلة وراثيا (غير قابلة للإخصاب) ؛
- "التلوث الجيني" ، حيث لا يمكن التحكم في تأثيرات انتشار الكائنات المعدلة وراثياً في البيئة ؛
- الأطعمة المعدلة وراثيا يمكن أن تسبب الحساسية ، من بين أضرار أخرى.
- القضايا الأخلاقية المتعلقة باستنساخ الكائنات الحية ؛
- ينتج عن إنتاج الخلايا الجذعية إجهاد خلوي يمكن أن يؤدي إلى الشيخوخة المبكرة ، من بين أمور أخرى ؛
