เทคโนโลยีชีวภาพเป็นสาขาของชีววิทยาที่พัฒนาขึ้น เทคโนโลยีจากสิ่งมีชีวิตหรือวัตถุดิบจากกระบวนการทางชีวโมเลกุลและระดับเซลล์ เพื่อสร้างหรือปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์และแก้ปัญหาในสังคม
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์และวิธีการที่สร้างขึ้นจากวิทยาศาสตร์ชีวภาพประยุกต์ ได้แก่
- วัคซีน;
- ยาปฏิชีวนะ;
- โคลนนิ่ง;
- ดัดแปลงพันธุกรรม;
- การปฏิสนธินอกร่างกาย
ประเภทของเทคโนโลยีชีวภาพ
เพื่ออำนวยความสะดวกในการระบุตัวตน เทคโนโลยีชีวภาพ แบ่งออกเป็น 10 สีตามพื้นที่ปฏิบัติการ
- เทคโนโลยีชีวภาพสีแดง: เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อการแพทย์และสุขภาพของมนุษย์
- เทคโนโลยีชีวภาพสีขาว: เทคโนโลยีเพื่อปรับปรุงกระบวนการทางอุตสาหกรรม
- เทคโนโลยีชีวภาพสีเขียว: เทคโนโลยีเพื่อการเกษตร.
- เทคโนโลยีชีวภาพสีน้ำเงิน: เทคโนโลยีการใช้ทรัพยากรทางทะเล
- เทคโนโลยีชีวภาพสีเหลือง: เทคโนโลยีด้านโภชนาการและการผลิตอาหาร
- เทคโนโลยีชีวภาพสีเทา: เทคโนโลยีเพื่อการปกป้องและฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม
- เทคโนโลยีชีวภาพสีน้ำตาล: เทคโนโลยีการบำบัดดิน
- เทคโนโลยีชีวภาพทองคำ: เทคโนโลยีสำหรับชีวสารสนเทศและนาโนไบโอเทคโนโลยี
- เทคโนโลยีชีวภาพสีม่วง: เทคโนโลยีสำหรับทรัพย์สินทางปัญญาและความปลอดภัยทางชีวภาพ
- เทคโนโลยีชีวภาพสีดำ: เทคโนโลยีที่ใช้เป็นอาวุธชีวภาพ
ความสำคัญของเทคโนโลยีชีวภาพ
แม้ว่ามนุษย์จะใช้เทคโนโลยีชีวภาพมาเป็นเวลาหลายพันปีแล้วก็ตาม เช่น การใช้จุลินทรีย์ทำขนมปัง เครื่องดื่ม และ ชีส ความรู้ในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ ปฏิวัติวิธีการจัดการกับสิ่งมีชีวิตเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์บางอย่างและ ชุดกฎหมาย.
การพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพโดยได้รับการสนับสนุนจากจุลชีววิทยา อณูชีววิทยา พันธุศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และสารสนเทศ เป็นสิ่งสำคัญสำหรับ:
- ป้องกันโรค ลดความรุนแรงและการเสียชีวิต
- วินิจฉัยโรคตั้งแต่เนิ่นๆและช่วยชีวิต
- ลดต้นทุน ลดความซับซ้อน และเร่งการผลิตภาคอุตสาหกรรม
- สร้างพืชและปัจจัยการผลิตที่มีลักษณะที่ต้องการเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร
เป็นที่น่าสังเกตว่าตัวอย่างเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ แต่ความสำคัญของสิ่งเหล่านี้ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงแค่นั้น
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพที่สำคัญที่สุดนั้นเกี่ยวข้องกับด้านการแพทย์ นอกเหนือจากการเกษตรและการผลิตอาหารและสิ่งแวดล้อมด้วย
ในการแพทย์:
- การผลิตอินซูลิน ยาและวัคซีน
- การจัดการสัตว์ เช่น สุกร เพื่อใช้อวัยวะในการปลูกถ่าย
- การผลิตแอนติบอดีในห้องปฏิบัติการสำหรับผู้ป่วยที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง
- ยีนบำบัดสำหรับการรักษาโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง ระบบประสาท และหลอดเลือดหัวใจ ซึ่งการรักษาแบบเดิมไม่ได้ผล
- การวิจัยสเต็มเซลล์เพื่อการรักษา
ในการทำนา:
- การผลิตปัจจัยการผลิต เช่น ปุ๋ย เมล็ดพืช และยาฆ่าแมลง
- การปรับปรุงพันธุกรรมพืช
- การแปรรูปอาหาร: อาหารดัดแปรพันธุกรรม
ในสิ่งแวดล้อม:
- การบำบัดทางชีวภาพ: ขึ้นอยู่กับชนิดของการปนเปื้อนและสภาวะแวดล้อม ใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อลดหรือกำจัดการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม
- การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพของของเสียจากการเกษตร
- การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากสิ่งมีชีวิตหรือเศษซากพืช
- การผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจากสาหร่ายขนาดเล็ก
ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ การบำบัดทางชีวภาพ.
ประวัติศาสตร์เทคโนโลยีชีวภาพ
ในสมัยโบราณเมื่อ 4,000 ปีที่แล้ว มีการใช้เทคนิคในการจัดการกับสิ่งมีชีวิตเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น การทำไวน์หรือขนมปัง โดยที่กุญแจสำคัญคือการหมักโดยจุลินทรีย์ ยีสต์
จุดเริ่มต้นของจุลชีววิทยา
ด้วยการพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์ต่างๆ จึงเป็นไปได้ที่จะเข้าใจว่ากระบวนการเกิดขึ้นได้อย่างไร ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 การศึกษาทางจุลชีววิทยาของ Louis Pasteur ทำให้เขาค้นพบการหมักในการทดลองของเขา
การค้นพบโมเลกุลดีเอ็นเอ
ด้วยเหตุนี้ ผู้คนจึงเลิกเชื่อในรุ่นที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และความสนใจก็หันไปศึกษาเกี่ยวกับจุลชีพและทฤษฎีเซลล์
นักวิทยาศาสตร์ James Watson, Francis Crick และ Maurice Wilkins ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1962 จากการอธิบายโครงสร้างของโมเลกุล DNA ในปี 1953 ในนิตยสาร ธรรมชาติ.
แบบจำลองที่นำเสนอโดยทั้งคู่นั้นอิงข้อมูลจาก Erwin Chargaff เกี่ยวกับฐานไนโตรเจน โดยใช้เทคนิคโครมาโตกราฟีและภาพการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่ได้จาก Rosalind แฟรงคลิน.
พันธุวิศวกรรมและดีเอ็นเอลูกผสม
การศึกษาดำเนินต่อไป และในปี 1978 นักวิจัย 3 คนได้รับรางวัลโนเบลอีกครั้งสำหรับการแยกเอนไซม์จำกัด ซึ่งเป็นรากฐานสำหรับเทคนิคดีเอ็นเอลูกผสม
อ่านเกี่ยวกับการเกิดขึ้นเองที่ ที่มาของชีวิต.
เทคโนโลยีชีวภาพในการแพทย์
ห้องปฏิบัติการวิจัยทางชีววิทยา.
เป้าหมายเริ่มต้นของเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่มุ่งเน้นไปที่ประเด็นด้านสุขภาพของมนุษย์และสัตว์ โดยใช้จุลินทรีย์ในการผลิตยา
อย่างไรก็ตาม เทคนิคต่างๆ มีความหลากหลายมาก และปัจจุบันมีความเป็นไปได้ในการใช้งานมากมาย ทั้งในด้านการแพทย์และในด้านอื่นๆ
เป็นที่น่าสังเกตว่าการวิจัยเริ่มมีการพัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยและศูนย์วิจัยสาธารณะ อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันผู้ที่มีอำนาจเหนือกว่า การวิจัยและตลาดเทคโนโลยีชีวภาพเป็นบริษัทเอกชน บริษัทข้ามชาติขนาดใหญ่ด้านเภสัชกรรมและเคมีเกษตร ค่านิยมและวัตถุประสงค์จึงแตกต่างกัน
การประยุกต์ใช้พันธุวิศวกรรม
มีเทคโนโลยีชีวภาพจำนวนมากที่ใช้ในภาคสุขภาพ ซึ่งเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่ใหญ่ที่สุดของการประยุกต์ใช้เทคนิคเหล่านี้ในบราซิล
อวัยวะของสัตว์ใช้สำหรับการปลูกถ่าย การผลิตอินซูลิน และวัคซีนโดยใช้เทคนิคดีเอ็นเอลูกผสม และอื่นๆ สำหรับการผลิตยา ฮอร์โมน และแอนติบอดี
มีการโต้เถียงกันมากเป็นแนวทางที่เกี่ยวข้องกับ การโคลนนิ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับประเด็นทางจริยธรรม
ในทำนองเดียวกัน การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปและนำไปประยุกต์ใช้กับ การโคลนนิ่งการสืบพันธุ์ในกรณีมีบุตรยากหรือเพื่อป้องกันการเจ็บป่วยในอนาคต และ การโคลนนิ่งบำบัด, ซึ่งชี้ให้เห็นถึงการรักษาโรคความเสื่อมโดยใช้สเต็มเซลล์ซึ่งเป็นข้อดีของวิธีการ
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ยีนบำบัด.
เทคโนโลยีชีวภาพในการเกษตร
การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช
ในภาคเกษตรและอาหารเป็นการใช้เทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุดเช่นเมื่อเป็น ข้ามสายพันธุ์พืชเพื่อให้ได้พันธุ์อื่นหรือปรับปรุงผลลัพธ์ของ เก็บเกี่ยว.
"การปฏิวัติเขียว"
ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกากลายเป็นแบบสากลผ่านสิ่งที่เรียกว่า “การปฏิวัติเขียว”.
ในบราซิล ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นไป, ตามแบบฉบับของ "การปฏิวัติเขียว" การเปลี่ยนแปลงเริ่มเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมในชนบทซึ่งมีวัตถุประสงค์คือ: เพื่อทำให้ภาคส่วนทันสมัย ด้านการเกษตร เพิ่มอุปทานอาหารและสินค้าเพื่อการส่งออก และยังเพิ่มแรงงานให้ภาคส่วนใช้ด้วย เมืองอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีนำเข้าที่พัฒนาขึ้นสำหรับสภาพอากาศที่อบอุ่นและไม่ใช่สำหรับ ระบบนิเวศเขตร้อนที่ดินมีความแตกต่างกันมากและมีความหลากหลายทางชีวภาพมากขึ้น เช่น บราซิล.
ดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) และสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม
การผลิตดัดแปรพันธุกรรมเป็นความจริงและอาหารดัดแปลงที่สำคัญ ได้แก่ ข้าวโพด ถั่วเหลือง และข้าวสาลี
เธ ถั่วเหลืองตัวอย่างเช่น มีอยู่ในอาหารอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ในรูปแบบต่างๆ มันเป็นหนึ่งในอาหารหลัก อาหารดัดแปลงพันธุกรรม และข้อมูลนี้ไม่ได้ส่งต่อไปยังผู้บริโภคอย่างถูกต้องเสมอไป
เทคโนโลยีชีวภาพด้านสิ่งแวดล้อม
การใช้เทคโนโลยีชีวภาพด้านสิ่งแวดล้อมเป็นวิธีที่จะย้อนกลับสถานการณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นและ ที่กำลังเติบโตทั่วโลก การผลิตขยะจากกิจกรรมต่างๆ มนุษย์
เป็นวิธีการใช้กระบวนการทางธรรมชาติที่มีการควบคุมเพื่อปรับปรุงสภาพของระบบนิเวศที่ปนเปื้อนหรือเพื่อสร้างโซลูชันที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งหลีกเลี่ยงมลภาวะ
ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงถูกนำมาใช้: แบคทีเรีย สาหร่าย พืช เป็นต้น เพื่อดำเนินการตามกระบวนการต่างๆ เช่น การหมัก การหายใจแบบใช้ออกซิเจนและแบบไม่ใช้ออกซิเจน และควบคุมมลภาวะเฉพาะอย่าง สิ่งแวดล้อม
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพที่น่าสนใจในด้านสิ่งแวดล้อมอีกประการหนึ่งคือการนำขยะกลับมาใช้ใหม่ ทางการเกษตร (เช่น ชานอ้อย) หรือของเสียที่เป็นของแข็ง (สิ่งปฏิกูล) เพื่อผลิตพลังงานและ เชื้อเพลิงชีวภาพ
ได้เปรียบหรือเสียเปรียบ?
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพหลายอย่างสามารถเป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติ แต่พวกมันสร้าง ความขัดแย้ง เกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และสัตว์ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และสังคม ที่แน่ๆคือ ยังไม่รู้ แน่นอนผลกระทบระยะยาว
ประโยชน์ของเทคโนโลยีชีวภาพ
- การผลิตอาหารที่เพิ่มขึ้น สาเหตุหลักมาจากความเป็นไปได้ที่จะยุติความหิวโหยในโลก
- โอกาสในการได้รับอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการมากขึ้นด้วยคุณสมบัติทางยา
- เทคนิคการรักษาโรคที่ยังไม่มีวิธีรักษา เช่น มะเร็ง หรือการรักษาที่ยังไม่มีประสิทธิภาพ
- การผลิตยา นอกเหนือจากฮอร์โมน แอนติบอดี และอินซูลิน
- การใช้การบำบัดทางชีวภาพเพื่อควบคุมและกำจัดการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม
- การผลิตผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
ผลกระทบด้านลบ
- การใช้ยาฆ่าแมลงและปุ๋ยอนินทรีย์อย่างเข้มข้น
- รบกวนความสมดุลของธรรมชาติ
- การสร้างเมล็ดพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรม (มีบุตรยาก);
- "มลพิษทางพันธุกรรม" เนื่องจากไม่สามารถควบคุมผลกระทบของการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมในสิ่งแวดล้อม
- อาหารดัดแปลงพันธุกรรมสามารถทำให้เกิดอาการแพ้ ท่ามกลางอันตรายอื่นๆ
- ประเด็นทางจริยธรรมที่เกี่ยวข้องกับการโคลนนิ่งสิ่งมีชีวิต
- การผลิตเซลล์ต้นกำเนิดทำให้เกิดความเครียดในระดับเซลล์ซึ่งอาจนำไปสู่การแก่ก่อนวัยได้
