Biotechnologia jest często uważana za synonim badań biomedycznych, ale istnieje wiele innych branż, które wykorzystują metody biotechnologiczne do badania, klonowania i zmieniania genów. Przyzwyczailiśmy się do idei enzymów w naszym codziennym życiu i wielu ludzi zna kontrowersje związane z używaniem GMO w naszej żywności. Przemysł rolniczy jest w centrum tej debaty, ale od czasów George'a Washingtona Carvera biotechnologia rolnicza produkuje niezliczone nowe produkty, które mogą zmienić nasze życie na lepsze.
01 Szczepionki
Szczepionki doustne działają od wielu lat jako potencjalne rozwiązanie problemu rozprzestrzeniania się chorób w słabo rozwiniętych krajach, w których koszty uniemożliwiają powszechne szczepienia. Genetycznie modyfikowane rośliny, zazwyczaj owoce lub warzywa, zaprojektowane do przenoszenia białek antygenowych z zakaźnych patogenów, które wyzwalają odpowiedź immunologiczną po spożyciu. Przykładem tego jest swoista dla pacjenta szczepionka do leczenia raka. Szczepionka przeciwko chłoniakowi została wykonana przy użyciu roślin tytoniu niosących RNA ze sklonowanych złośliwych komórek B. Uzyskane białko jest następnie wykorzystywane do szczepienia pacjenta i wzmocnienia jego układu odpornościowego przeciwko rakowi. Specjalistyczne szczepionki stosowane w leczeniu raka okazały się obiecujące w badaniach wstępnych.
02 Antybiotyki
Rośliny są używane do produkcji antybiotyków zarówno dla ludzi, jak i zwierząt. Wyrażanie białek antybiotycznych w paszy dla zwierząt, karmionych bezpośrednio zwierzętami, jest mniej kosztowne niż tradycyjna produkcja antybiotyków, ale ta praktyka powoduje wiele problemów bioetycznych , ponieważ wynik jest powszechny, prawdopodobnie niepotrzebne stosowanie antybiotyków, które mogą sprzyjać wzrostowi szczepów bakterii opornych na antybiotyki. Zaletą stosowania roślin do produkcji antybiotyków dla ludzi jest obniżenie kosztów ze względu na większą ilość produktu, który może być wytwarzany z roślin w porównaniu do jednostki fermentacyjnej , łatwość oczyszczania i zmniejszone ryzyko zakażenia w porównaniu z wykorzystaniem komórek ssaków i hodowli. głoska bezdźwięczna.
03 Kwiaty
Biotechnologia rolnicza to coś więcej niż tylko walka z chorobą lub poprawa jakości żywności . Istnieje kilka czysto estetycznych zastosowań, czego przykładem jest zastosowanie technik identyfikacji i transferu genów, aby poprawić kolor, zapach, rozmiar i inne cechy kwiatów. Podobnie, biotechnologia została wykorzystana do ulepszenia innych popularnych roślin ozdobnych, w szczególności krzewów i drzew. Niektóre z tych zmian są podobne do tych, które powstają w uprawach, takich jak zwiększanie odporności na zimno gatunków tropikalnych roślin, dzięki czemu można je hodować w ogrodach północnych.
04 Biopaliwa
Tom Merton
Przemysł rolniczy odgrywa ważną rolę w przemyśle biopaliw, dostarczając surowce do fermentacji i rafinacji bio-oleju, bio-oleju napędowego i bioetanolu. Techniki inżynierii genetycznej i optymalizacji enzymów są wykorzystywane do opracowania lepszej jakości surowców w celu bardziej wydajnej konwersji i wyższych wyników BTU uzyskanych produktów paliwowych. Rośliny wysoko wydajne, o dużej gęstości energetycznej mogą zminimalizować względne koszty związane ze zbiorem i transportem (na jednostkę energii), czego wynikiem są produkty paliwowe o wyższej wartości.
05 Hodowla roślin i zwierząt
Wzmacnianie cech roślin i zwierząt tradycyjnymi metodami, takimi jak zapylenie krzyżowe, szczepienie i krzyżowanie jest czasochłonne. Postępy w dziedzinie biotechnologii pozwalają szybko dokonać konkretnych zmian na poziomie molekularnym poprzez nadmierną ekspresję lub delecję genów lub wprowadzenie obcych genów. To ostatnie jest możliwe przy użyciu mechanizmów kontroli ekspresji genów, takich jak specyficzne promotory genów i czynniki transkrypcyjne . Metody takie jak selekcja wspomagana markerami poprawiają efektywność "ukierunkowanej" hodowli zwierząt, bez kontrowersji zwykle związanych z GMO. Metody klonowania genów muszą również uwzględniać różnice gatunkowe w kodzie genetycznym, obecność lub brak intronów i modyfikacje potranslacyjne, takie jak metylacja.
06 Odporne na szkodniki uprawy
Przez lata bakterie Bacillus thuringiensis , wytwarzające białko toksyczne dla owadów, w szczególności omacnicy prosowianki, były używane do pyłów. Aby wyeliminować potrzebę pylenia, naukowcy opracowali najpierw transgeniczne białko Bt wykazujące ekspresję kukurydzy, a następnie ziemniaki Bt i bawełnę. Białko Bt nie jest toksyczne dla ludzi, a rośliny transgeniczne ułatwiają rolnikom unikanie kosztownych inwazji. W 1999 r. Pojawiły się spory o kukurydzę Bt z powodu badań sugerujących, że pyłek migruje na mlecz, gdzie zabija larwy monarchy, które je zjadły. Kolejne badania wykazały, że ryzyko dla larw jest bardzo małe i, w ostatnich latach, kontrowersje wokół kukurydzy Bt zmieniły kierunek, na temat pojawiania się odporności na owady.
07 Uprawy odporne na pestycydy
Nie należy ich mylić z odpornością na szkodniki , rośliny te są tolerancyjne, pozwalając rolnikom na selektywne zabijanie otaczających chwastów bez szkody dla ich uprawy. Najbardziej znanym tego przykładem jest technologia Roundup-Ready opracowana przez Monsanto. Po raz pierwszy wprowadzony w 1998 r. Jako soja genetycznie modyfikowana, rośliny Roundup-Ready nie mają wpływu na glifosat herbicydowy, który można stosować w dużych ilościach w celu wyeliminowania jakichkolwiek innych roślin na polu. Korzyści z tego płyną z oszczędności czasu i kosztów związanych z tradycyjną uprawą gleby w celu zmniejszenia chwastów lub wielu zastosowań różnych typów herbicydów w celu selektywnego eliminowania określonych gatunków chwastów. Możliwe wady obejmują wszystkie kontrowersyjne argumenty przeciwko GMO.
08 Suplementacja składników odżywczych
W celu poprawy zdrowia ludzi, szczególnie w krajach słabo rozwiniętych, naukowcy tworzą genetycznie zmodyfikowaną żywność, która zawiera substancje odżywcze, które pomagają zwalczać choroby lub niedożywienie. Przykładem tego jest Golden Rice , który zawiera beta-karoten, prekursor produkcji witaminy A w naszych ciałach. Ludzie, którzy jedzą ryż, produkują więcej witaminy A, niezbędnej substancji odżywczej pozbawionej diety ubogich w krajach azjatyckich. Trzy geny, dwa z żonkili i jeden z bakterii, zdolne do katalizowania czterech reakcji biochemicznych, wklonowano do ryżu, aby uczynić go "złotym". Nazwa pochodzi od koloru transgenicznego ziarna z powodu nadekspresji beta-karotenu, który nadaje marchewce ich pomarańczowy kolor.
09 Abiotic Stress Resistance
Mniej niż 20% ziemi to grunty orne, ale niektóre uprawy zostały genetycznie zmienione, aby były bardziej tolerancyjne na warunki takie jak zasolenie, zimno i susza. Odkrycie genów w roślinach odpowiedzialnych za pobieranie sodu doprowadziło do opracowania knock-outów roślin zdolnych do wzrostu w środowisku o wysokiej zawartości soli. Regulacja w górę lub w dół transkrypcji jest ogólnie metodą stosowaną do zmiany tolerancji na suszę u roślin. Kukurydza i rośliny rzepaku, zdolne do prawidłowego rozwoju w warunkach suszy, są w czwartym roku prób terenowych w Kalifornii i Kolorado, i oczekuje się, że dotrą do rynku w ciągu 4-5 lat.
10 Przemysłowych włókien wytrzymałościowych
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Pajęczy jedwab to najsilniejsze włókno znane człowiekowi, silniejsze niż Kevlar (używane do produkcji kamizelek kuloodpornych), o większej wytrzymałości na rozciąganie niż stal. W sierpniu 2000 r. Kanadyjska firma Nexia poinformowała o rozwoju transgenicznych kóz, które produkowały białko z pajęczego jedwabiu w mleku. Chociaż rozwiązało to problem masowej produkcji białek, program został odłożony na półkę, gdy naukowcy nie mogli wymyślić, w jaki sposób obrócić je w włókna, jak robią to pająki. Do roku 2005 kozy zostały wystawione na sprzedaż każdemu, kto je weźmie. Choć wydaje się, że pomysł pajęczego jedwabiu został na razie umieszczony na półce, jest to technologia, która z pewnością pojawi się ponownie w przyszłości, po raz kolejny zebrane zostaną informacje o tym, jak jedwabne tkaniny są tkane.