زیست فناوری چیست؟

تعریف بیوتكنولوژی

گستردگی و تنوع كاربردهای بیوتكنولوژی، تعریف و توصیف آنرا كمی مشكل و متنوع ساخته است. برخی آن را مترادف میكروبیولوژی صنعتی و استفاده از میكروارگانیسم ها می‌دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیك تعریف می‌كنند. اما به طور كلی می توان تعریف زیر را برای بیوتكنولوژی ارائه داد. كاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به كمك عوامل بیولوژیك (میكروارگانیسمها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیمها و... ) برای تولید كالا و خدمات در كشاورزی، صنایع غذایی، دارویی، پزشكی و سایر صنایع. هر چند كه با گذشت زمان دانشمندان به مفاهیم مشتركی در مورد تعریف بیوتكنولوژی نزدیكشده اند اما هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه ای از بیوتكنولوژی ارائه می‌دهد. علت این حقیقت را باید در ماهیت بیوتكنولوژی یافت.گستردگی كاربرد بیوتكنولوژی در قرن بیست و یكم به حدی است كه اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط زیست، آموزش، كشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه‌های زندگی بشر را تحت تاثیر شگرف خود قرار خواهد داد. به همین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یكم را قرن بیوتكنولوژی نامگذاری كرده اند.آیا می‌دانید زیست فناوری (بیوتكنولوژی) چیست و امروزه مسلح بودن به این دانش می‌تواند نقش مهمی در توان قدرتی یك كشور محسوب شود؟در جهانی كه با رشد انفجاری جمعیت روبروست ، علمی همچون بیوتكنولوژی است كه می‌تواند نقش اثرگذاری در تامین غذای نسل حاضر و آینده كشورها داشته باشد. اگر خواهان وجود یك امنیت غذایی سالم، ارزان و كافی باشیم و نگران خرابی منابع غذایی از طریق خشكسالی، سیل، سرمای زودرس، بیماریها و غیره هستیم و همچنین اگر خواستار همگامی بخش كشاورزی با رشد جمعیت كنونی هستیم درحالی كه اغلب زمین‌های كشاورزی و تقریبا همه آبهای مورد مصرف كشاورزی در حال استفاده می‌باشند، بیوتكنولوژی به كمك ما می‌آید. چرا كه بیوتكنولوژیست‌ها می‌گویند كه با این علم می‌توان راهكارهایی را برای نگهداری منابع غذایی، حذف آلودگیهای زیست محیطی، افزایش و بهبود تولیدات كشاورزی، كاهش وابستگی به مواد شیمیایی كشاورزی، ارایه بهترین روند تولید مواد غذایی، كاهش هزینه‌ها، تولید مواد غذایی سالم، بهداشتی، كافی و ارزان و با كیفیت تغذیه‌ای بالا تامین كرد. اصلا "بیوتكنولوژی" چیست و چگونه چون سلاحی در بالابردن توان یك كشور عمل می‌كند؟ كلمه بیوتكنولوژی از دو كلمه زنده و زندگی یا سامانه زنده و تكنولوژی به معنای یك روش علمی به منظور دستیابی به یك هدف علمی شكل گرفته است. بیوتكنولوژی به طور كلی به مجموعه‌ای از فناوریها اطلاق می‌شود كه سامانه‌های زنده یا بیولوژیكی گیاه، حیوان، میكروارگانیسم یا تركیبات مخصوص مشتق شده از این سامانه‌ها را به منظور تولید كالاها و خدمات صنعتی بكار می‌گیرد. هر چند بیوتكنولوژی پیشرفت نوظهور و جدیدی نیست، و مطالعات میكروبیولوژیست‌ها در طی بیش از صد سال نشان داده‌است كه بین انسان و میكروبها ارتباط حیاتی بسیار نزدیكی وجود دارد كه این ارتباط می‌تواند مفید و مضر باشد، اما استفاده از این علم برای توسعه و بهبود منابع غذایی انسان دستاورد جدیدی است كه به تازگی طرح شده و دانشمندان در رقابتی با یكدیگر در این عرصه گام گذاشته اند. سابقه استفاده‌از میكروارگانیسم‌ها برای تولید موادخوراكی نظیر آبجو، سركه، ماست و پنیر به بیش از ‪ ۸هزار سال قبل می‌رسد ولی سازوكار تولید این محصولات برای كسی مشخص نبود. انسان با مشاهده این واقعیت كه شیر ترش دارای قابلیت نگهداری خیلی بهتر است خیلی زود دریافت با افزودن مقدار اندكی شیر ترش روز قبل به شیر تازه می‌تواند فرایند تخمیر را در آن آغاز كند. اتانول نخستین ماده شیمیایی بود كه برای بالا بردن محتوای الكلی شراب و آبجو بوسیله بیوتكنولوژی تولید شد. بجز تقطیر، بیوتكنولوژی از دوران مسیحیت تا اول سده بیستم تغییر اندكی داشت و همانند پیشرفت سایر علوم، انگیزه پیشرفت این علم نیز با جنگ فراهم شد. امروزه مطالعه بیوتكنولوژی به دو دسته گیاهی و حیوانی تقسیم می‌شود.
بیوتكنولوژی گیاهی، كاربردهای حال و آینده مهندسی مواد خام حاصل از گیاهان است كه شامل: عملكرد محصولات، تغییر تركیب محصول (اسیدهای چرب، پلی ساكاریدها، پروتیین‌ها، طعم، رنگ، و ...) بهبود تركیب تغذیه‌ای، تبیین ژنهای جدید (پروتیین‌ها، سیستم تثبیت نیتروژن) بهبود قابلیت نگهداری (انبارداری ، عمر نگهداری) كاهش مراحل فرایند، بهبود مقاومت، برطرف كردن مواد نامطلوب، تبدیل جریانات زاید فرایند می‌باشند. مطالعه در بخش بیوتكنولوژی حیوانی نیز اهدافی دارد كه شامل بالابردن میزان به طور مثال شیر و گوشت حیوانات ، بهبود مقاومت (بیماری)، گوشت و شیر مناسب (شیر بدون لاكتوز یا كم چربی و تركیب پروتیین گوشت). كاربرد بیوتكنولوژی در صنایع غذایی مشاركت بین چند رشته علمی متفاوت از قبیل بیولوژی سلولی ژنتیك میكروبیولوژی، بیولوژی مولكولی، بیوشیمی، مهندسی شیمی و اقتصاد را می‌طلبد. جدای از افزایش حجم مواد غذایی با به كارگیری علم بیوتكنولوژی، یكی از مهمترین جنبه‌های این علم بالا بردن ایمنی و سلامتی مواد غذایی حاصل از میكروارگانیسم‌ها است. ممكن است محصولی از نظر جنبه‌های حسی و غیره از درجه بالایی برخوردار باشد ولی در سوخت و ساز بدن ایجاد اختلال كند. به عنوان مثال گیاهانی كه مقاوم به آفت كش شده‌اند، در ساختار آنها مواد حاصل از بی‌اثر كردن آفت كش باقی بماند و ایجاد حساسیت و بیماری كند. به همین خاطر نباید به بیوتكنولوژی مواد غذایی فقط از دید تولید بالا، خواص حسی و بهتر نگاه كرد. بلكه مراحل سوخت وسازی مواد غذایی در بدن باید مورد مطالعه قرار گیرد و ایمنی آنها تایید شود. با توجه به گستره و حیطه عمل بیوتكنولوژی ذكر تمام قابلیت‌ها و توانایی‌های بیوتكنولوژی در بخش كشاورزی و صنایع غذایی محدود به مقاله‌ها و كتابها نمی‌شود. تغییرات و تحولات چشمگیر و روزمره بیوتكنولوژی همگام با دانش سریع روز، تاثیر عمیقی بر فرایندها، محصولات و كالاهای غذایی، دارویی و بهداشتی می‌گذارد و همگامی این پیشرفتها باعث توسعه و بهبود كالاها و خدمات صنعتی می‌شود آنچه امروزه كشوری را توسعه یافته و یا عقب مانده معرفی می‌كند، میزان بهره گیری از فناوری در ابعاد مختلف توسعه، به خصوص توسعه تكنولوژی است. سند ملی زیست فناوری (بیوتكنولوژی) جمهوری اسلامی ایران، اخیراً به تصویب هیأت دولت رسید. برای این سند كه از سوی كمیته ملی زیست فناوری وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ارائه شده، عنوان راهبرد ایران سبز انتخاب شده است .توسعه در شرایط فعلی جهان، بدون دستیابی به فناوری پیشرفته امكان پذیر نیست. تفاوتی كه امروز بین جهان در حال توسعه و جهان توسعه یافته وجود دارد، براساس سرمایه، حجم تجارت، منابع طبیعی و حتی تجهیزات صنعتی نیست، بلكه معیار اصلی تفاوت بین دنیای پیشرفته صنعتی و جهان غیر صنعتی، فناوری و به ویژه فناوری پیشرفته است. چه بسا كشورهایی بدون بهره مندی از منابع غنی و سرمایه‌های كلان، تنها با رشد تكنولوژی خود توانسته اند به قدرت اقتصادی در دنیا مبدل شوند. بنابراین فناوری پیشرفته، جایگاه ویژه ای دارد و ما باید در كنار توسعه انسانی، توسعه فرهنگی، توسعه اقتصادی و توسعه علمی، به این مهم توجه داشته باشیم.فناروی توانایی طراحی، توسعه و ساخت مصنوعات یا ارائه خدماتی می باشد كه تامین كننده تقاضا و نیازهای انسانی است. به طور كلی می‌توان چنین تصور كرد كه فناوری از چهار جزء اصلی تشكیل شده است: انسان افزار، فن افزار، اطلاعات افزار و سازمان افزار این چهار جز بر یكدیگر اثر متقابل داشته و پیشرفت متناسب و مستمر این عناصر، توسعه فناوری را ایجاد می‌نماید. به بیان دیگر توسعه فناوری زمانی اتفاق می‌افتد كه این اجزا، تعاملی مناسب داشته باشند و فعالانه عمل كنند.

درخت بیوتكنولوژی

بیوتكنولوژی مانند زیست شناسی، زیست شناسی مولكولی، ژنتیك، مهندسی شیمی یا بیوشیمی، یك علم پایه یا كاربردی نیست كه بتوان محدوده و قلمرو آن را به سادگی تعریف كرد. بیوتكنولوژی شامل حوزه ای مشترك از علوم مختلف است كه در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم با یكدیگر به وجود آمده است. بیوتكنولوژی را می‌توان به درختی تشبیه كرد كه ریشه‌های تناور آنرا علومی با قدمت زیاد مانند زیست شناسی به ویژه زیست شناسی مولكولی، ژنتیك، میكروبیولوژی، بیو شیمی، ایمونو لوژی، شیمی، مهندسی شیمی، گیاه شناسی، جانور شناسی، داروسازی، كامپیوتر، و غیره تشكیل می‌دهند و شاخه‌های این درخت كه كم و بیش به تازگی روییدن گرفته اند و هر لحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به وجود می‌آورند بسیار متعدد و متنوع می‌باشند. تقسیم بندی بیوتكنولوژی به شاخه‌های مختلف نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می‌كند و در رایج ترین تقسیم بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتكنولوژی استفاده می‌كنند و نام شاخه ای از بیوتكنولوژی را بدین ترتیب وضع می‌كنند. مانند بیوتكنولوژی پزشكی كه از تلاقی بیوتكنولوژی با علم پزشكی بوجود آمده است یا بیوتكنولوژی كشاورزی كه كار برد بیو تكنولوژی در كشاورزی را نشان می د هد. بدین ترتیب می‌توان از بیوتكنولوژی دارویی، بیوتكنولوژی میكروبی، بیوتكنولوژی دریا، بیوتكنولوژی قضایی یا پزشكی قانونی، بیوتكنولوژی محیطی، بیوتكنولوژی غذایی، بیو انفورماتیك، بیوتكنولوژی صنعتی، بیوتكنولوژی نفت، بیوتكنولوژی تشخیصی و غیره نام برد.

تاریخچه بیوتكنولوژی

در تقسیم بندی زمانی می‌توان سه دوره برای تكامل بیوتكنولوژی قائل شد:

1)دوره تاریخی

در این دوره كه بشر با استفاده ناخود آگاه از فرایندهای زیستی به تولید محصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الكلی، لبنیات، ترشی جات، سركه و غیره می‌پرداخت. در شش هزار سال قبل از میلاد مسیح، سومریان و بابلیها از مخمرها در مشروب سازی استفاده كردند. مصریها در حدود چهار هزار سال قبل با كمك مخمر و خمیر مایه، نان می‌پختند. در این دوران فرایندهای ساده و اولیه بیوتكنولوژی و بویژه تخمیر توسط انسان بكار گرفته می‌شد.

2)دوره میانی

در این دوره كه با استفاده آگاهانه از تكنیكهای تخمیر و كشت میكرو ارگانیسم ها در محیط‌های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمنتورها در تولید آنتی بیوتیكها، آنزیمها، اجزاء مواد غذایی، مواد شیمیایی آلی و سایر تركیبات، بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در این دوره این بخش از علم به نام میكرو‌بیولوژی صنعتی معروف بود و هم اكنون نیز روند استفاده از این فرایندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیكن پیش بینی می‌شود به تدریج با استفاده از تكنیكهای بیوتكنولوژی نوین بسیاری از فرآیند‌های فوق نیز تحت تاثیر قرار گرفته و به سمت بهبود و كارآیی بیشتر تغییر ‌یابد.

3)دوره نوین بیوتكنولوژی

در این دوره بیوتكنولوژی با كمك علم ژنتیك در حال ایجاد تحول در زندگی بشر است. بیوتكنولوژی نوین مدتی است كه رو به توسعه بوده و روز به روز دامنه و وسعت بیشتری می یابد. این دوره زمانی از سال 1976 با انتقال ژنهایی از یك میكرو ارگانیسم به میكروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن دانشمندان در فرآیند‌های بیوتكنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میكرو) ارگانیسم ها استفاده می‌كردند. لیكن در اثر پیشرفت در زیست شناسی مولكولی و ژنتیك و شناخت عمیق تر اجزا و مكانیسم‌های سلولی و مولكولی، متخصصین علوم زیستی ‌توانستند به اصلاح و تغییر خصوصیات (میكرو‌) ارگانیسم ها بپردازند و (میكرو) ارگانیسمهایی با خصوصیات كاملاً جدید بوجود آورند تا با استفاده از آنها بتوانند تركیبات جدید را با مقادیر بیشتر و كارآیی بالا تر تولید نمایند.

نگاهی به زیست فناوری در ایران

در ایران نهادهایی همچون پژوهشكده‌های وابسته به نهادهای دولتی و دانشگاهی از جمله جهاد دانشگاهی برای ارتقای سطح این دانش در ایران فعال هستند و تاكنون فعالیت‌های قابل قبولی نیز در این زمینه در ایران اجرا شده به گونه‌ای كه توجه سازمان بهداشت جهانی را به خود جلب كرده است .به همین منظور سازمان بهداشت جهانی اجلاس كشورهای تحت پوشش منطقه مدیترانه شرقیEMRO را در زمینه تحقیقات وتولیدات ژنومیكس (یكی از شاخه‌های بیوتكنولوژی است) و بیوتكنولوژی در تهران برگزار كرد. در همین سال برگزاری كنفرانس در تهران، یعنی سال۱۳۸۳در زمینه بیوتكنولوژی شاهد موفقیت وحركت‌های مثبتی نسبت به سالهای قبل بود. ورود بیوتكنولوژی به عنوان یكی از شاخه‌های اصلی صنایع نوین در وزارت صنایع و حمایت‌های مركز صنایع نوین موجب دلگرمی بسیاری از پژوهشگران فعال در این بود. این مركز در طی مدت كوتاهی كه از آغاز به كار آن می‌گذرد، توانسته است نقش بسیار سازنده‌ای را در حمایت از شركتهای فعال در زمینه بیوتكنولوژی و ترغیب پژوهشگران برای ورود به عرصه تولید ایفا كند. هم چنین حمایت‌های سازمان گسترش و نوسازی صنایع نیز در این سال قابل توجه بود. درهمین سال وزارت بهداشت نیز در بخش معاونت دارو و غذا سیاست توجه به بیوتكنولوژی را در اولویت كاری خود قرار داد. این وزارتخانه بااجرای سیاستهای مدون و تعریف شده خود می‌تواند اثر مهمی در رشد این فناوری داشته باشد كه از آن جمله می‌توان به تدوین راهنماهای دارویی بیوتكنولوژی، آیین‌نامه‌ها و شرایط نظارتی و همچنین تدوین آیین‌نامه تولید محصولات بااستفاده از امكانات اجاره‌ای اشاره كرد. از دیگر موارد فعالیت بیوتكنولوژیك در ایران، به حمایت معاونت تحقیقات و فناوری وزارت بهداشت در ایجاد شبكه‌های بیوتكنولوژی و پزشكی مولكولی كه حركتی ملی و جامع نگر بوده است می‌توان اشاره كرد. هم چنین دفتر همكاریهای فناوری ریاست جمهوری درایجادارتباط با كشورهای خارج و تسهیل در امر بكارگیری نیروی خارجی در زمینه بیوتكنولوژی فعال شده كه این امر موجب حذف دیوان سالاری برای شركتها و وزارتخانه‌های مرتبط با بیوتكنولوژی شده‌است. در كل می‌توان گفت گرچه این مراكز تحقیقاتی فعال شده‌اند اما هنوز پتانسیل‌های بسیاری در ایران برای فعال شدن در حوزه بیوتكنولوژی وجود دارد.در صورتی می‌توان نتیجه تحقیقات و عملكردها در این مراكز را مثبت ارزیابی كرد كه نتایج حاصل از آنها در وضع موجود و رفاه اجتماعی تاثیر گذار شود. هر چند با روندی كه امروزه در این حوزه در ایران طی می‌شود رسیدن به چنین چشم اندازی دور نیست.

زیست فناوری برای توسعه پایدار

با توجه به اینكه منابع زیستی بخشی از سرزمین می‌باشد، لذا سرزمین ما فقط بر اثر حمله و تصرف بیگانگان از بین نمی رود و فرهنگ ملی نیز تنها بر اثر نفوذ تمدن بیگانگان مورد تهدید قرار نمی گیرد، بلكه ایرانیان بر اثر بهره برداری غیر اصولی از منابع طبیعی نقش مهمی در نابودی فرهنگ و تمدن خود ایفا می‌نمایند. بنابراین حفاظت و حمایت از منابع طبیعی كشور و اشاعه فرهنگ زیست محیطی وظیفه ملی و دینی هر ایرانی ا یكی از ابزارهای كاربردی جهت رسیدن به توسعه پایدار، استفاده از فناوریهای نوین به خصوص بیو‌تكنولوژی می‌باشد. از آنجا كه كاربردهای بیوتكنولوژی در كلیة شئونات زندگی بشر نقش آفرین شده است می توان حدس زد در آینده نزدیك كنار اكثر نامهای رایج علوم و فنون یك كلمه « بیو » یا « بیوتك » هم اضافه شود، بی شك در آینده نیز گستره نفوذ این صنعت فراگیر و جایگاه و نقش آن در سرنوشت انسانها بیشتر خواهد شد. بنابراین بیوتكنولوژی علاوه بر اینكه می‌تواند ابزار مناسب و قدرتمندی برای دستیابی به توسعه پایدار به شمار آید، ابزار و اهرم قدرتمندی برای تسلط هرچه بیشتر كشور‌های مجهز به این صنعت بر سایر كشورها نیز محسوب می‌شود. بیوتكنولوژی بدون هیچ تردیدی نقش اساسی در توسعه اقتصادی كشورهای جهان ایفا كرده است، از این رو هرگونه ضعف، تبعات وخیمی را برای كشور به دنبال خواهد داشت. كاربرد وسیع بیوتكنولوژی در بخشهای مختلف نشانگر گستره وسیع این علم می‌باشد به طوریكه، دور ماندن از دستاوردها و توانمندی‌های این فناوری را می‌توان معادل از دست رفتن استقلال ملی و وابستگی گسترده به سایر كشورها و عدم توسعه یافتگی دانست. اگر چه تا چندین سال قبل شدت عقب ماندگی ما در این رشته با جهان پیشرفته، مشابه عقب ماندگی ما در زمینه هایی مانند الكترونیك نبوده است ولی این شدت به سرعت رو به فزونی است. این در حالی است كه ارزش توسعه فناوری زیستی در كشور به قدری زیاد است كه باید هر چه سریعتر با برنامه ریزی و سرعت مناسب، این فناوری را توسعه دهیم، در غیر اینصورت با توجه به اقتصاد تك محصولی وابسته به نفت در آینده دچار چالش‌های عظیمی خواهیم شد كه لطمات جبران ناپذیری را برای كشور به دنبال خواهد داشت. به علاوه بیوتكنولوژی می‌تواند محافظ زیست در جهت توسعه ای پایدار باشد، با این وجود ارزیابی زیست محیطی بر پایه عملكرد بیو تكنولوژی در جهت تكامل توسعه امری انكار ناپذیر است و لازم است اقداماتی در زمینة ارزیابی بیوتكنولوژی محیط زیست كه از اصول اولیه توسعه پایدار است، صورت گیرد.توسعه پایدار درك درست از تعامل، در نظام به هم پیوسته فرایند‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی است به بیان دیگر توسعه پایدار عبارت از توسعه ای همه جانبه در كلیه بخشها می‌باشد، كه در عین انجام كلیه فعالیتها، كمترین آسیب زیست محیطی به منابع مورد استفاده وارد شود. بطور كلی توسعه پایدار با مفهوم سنتی توسعه كه اصولاً بر محور رشد اقتصادی متمركز شده است، تفاوتهای اساسی دارد. توسعه پایدار از حدود اقتصادی صرف فراتر رفته و عوامل اجتماعی اعم از تغذیه، بهداشت، شرایط زندگی و تمامی ابعاد فرهنگی و معنوی فردی مانند خلاقیت، كیفیت زندگی و حقوق اولیه را در بر می‌گیرد

آیا زیست فناوری و مهندسی ژنتیک دستاورد و کاربردی دارند؟

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است. در ادامه به گوشه‌هایی از این کاربردها اشاره می‌شود:

1-بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداع روش‌های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن"، "ژن‌‌درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید"، "ساخت کیت‌های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم‌های دست‌کاری شده برای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در بر می‌گیرد.
امروزه برای تشخیص‌های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری‌ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به‌نظر نمی‌رسد. در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه‌های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می‌شود:

1-1- ژن درمانی (Gene Therapy)

بسیاری از صاحب‌نظران از سده حاضر به‌عنوان سده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می‌کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن‌‌درمانی در اوایل دهه 1990، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم‌انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش‌ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن‌های سالم به درون سلول‌های بدن و تصحیح و درمان ژن‌های جهش‌یافته و معیوب، پنجره‌ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده‌های ژنی) با بسیاری از بیماری‌ها گشوده است. ژن‌درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول‌های یک موجود برای مقاصد درمانی می‌باشد که به روش‌های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می‌گیرد. کشف بسیاری از ژن‌های بیماری‌زای مهم در آینده‌ نزدیک، کاربرد روش‌های متنوع و بی‌سابقه غربال‌سازی ژنتیکی و پیشگویی‌های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری‌های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت‌های مهندسی ژنتیک و ژن‌درمانی است. پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت‌های موجود در زمینه ژن‌درمانی فائق آمده‌اند. همچنین در زمینه هدف‌گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن (به عنوان دارو) پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است. علیرغم اینکه در حال حاضر ژن‌درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به‌زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری‌ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده‌ و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش‌های پزشکی مولکولی، در آینده‌ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه‌های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

1-2- طرح بین‌المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژه بین‌المللی ژنوم انسان، یکی از مهم‌ترین و عظیم‌ترین طرح‌های تحقیقاتی زیست‌شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره‌های بی‌شماری را گشوده و قله‌های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت‌ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده‌ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره‌منتظره‌ای را در علوم پزشکی به‌وجود خواهد آورد. طرح بین‌المللی ژنوم انسان را می‌توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به‌ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد.

1-3- شناسایی مکانیسم‌های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به‌کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می‌شود دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی‌آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش‌های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته‌اند که در آینده نزدیک، به روش‌های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ‌کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش‌گویی کند، اما چشم‌انداز آن بسیار نویدبخش است.
در این راستا، تلاش‌های گسترده‌ای برای درمان سرطان با استفاده از روش‌های ژن‌‌درمانی (مانند انتقال ژن‌های بازدارندة سرطان به درون سلول‌ها) به طور فزاینده‌ای در حال افزایش است. مهار ژن‌هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده‌اند (مانند آنکوژنهای فعال‌شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف‌شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می‌آیند. اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند" را طراحی کرده‌اند که بتواند در درون سلول‌های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول‌های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول‌های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش‌های الگو موفقیت‌آمیز بوده و توانسته است حدود 60 درصد از سلول‌های سرطانی را نابود سازد. شماری از شرکت‌های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت‌های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی‌رویه سلولی (سرطان) فعالیت می‌کنند. بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود.

1-4- همانند سازی (Cloning)

از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود. شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال 1996 توسط یان ‌ویلموت‌ انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به‌درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد. به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش‌های آنها در این زمینه‌، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانند آن‌ها منجر شود. البته علیرغم بحث‌های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده‌های احتمالی از مقوله شبیه‌سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب‌نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش‌های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصه پزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری، تشخیص و درمان اساسی بیماری‌ها به کار رفته شود.

2- بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال‌های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی‌های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم‌ها و با روش‌های زیستی (Bioleaching) صورت می‌گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن‌هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک‌کننده هستند، از دیگر زمینه‌های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است. تولید پلاستیک‌های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ‌ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش‌های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش‌های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی‌های زیست‌محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه‌های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می‌روند.
مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است.

3-بیوتکنولوژی و کشاورزی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و زیست فناوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است.
کشاورزی پايدار در گرو بيوتکنولوژی
علم بيوتكنولوژى يكى از علومى است كه در سال هاى اخير رشد بسيار چشمگيرى داشته و با گسترش مرزهاى دانش، باعث تحولى عظيم در عرصه هاى مختلف از جمله بخش هاى كشاورزى، پزشكى، داروسازى، صنعت و محيط زيست شده است. بيوتكنولوژى عبارت است از علم و فن استفاده از موجودات زنده با اهداف صلح دوستانه و بشردوستانه به منظور رفاه حال بشر و حفظ محيط زيست. بيوتكنولوژى كشاورزى، علمى است كه از طريق تكنيك هاى DNA نوتركيب و توليدات بيولوژيكى خاص، موجبات توليد هدفمند گياهان و احشام را با صفات مورد نظر و مطلوب بشر فراهم مى سازد. اين علم در سال هاى اخير باعث افزايش قابل توجهى در توليد محصولات كشاورزى شده است و سودآورى قابل ملاحظه اى را براى شركت ها و موسسات فعال در اين زمينه فراهم كرده، به طورى كه ارزش توليدات جهانى گياهان تراريخت از ۷۵ ميليون دلار در سال ۱۹۹۵ به ۲ ميليارد دلار در سال ۲۰۰۰ رسيده است. همچنين سطح زير كشت اين گونه گياهان (گياهان توليدشده از طريق بيوتكنولوژى) از ۷/۱ ميليون هكتار در سال ۱۹۹۶ به ۵/۵۲ ميليون هكتار در سال ۲۰۰۱ رسيده است. همراه با توسعه اين علم نوين، مقوله اى به نام كشاورزى پايدار نيز مطرح مى شود. كشاورزى پايدار سيستمى است كه در آن با اعمال مديريت صحيح در استفاده از منابع طبيعى، مى توان نيازهاى غذايى بشر را تأمين و كيفيت محيط زيست را حفظ كرد و از تخريب ذخاير طبيعى جلوگيرى به عمل آورد. در توسعه پايدار كشاورزى، كاهش فشار وارده به اراضى زيركشت، عدم مصرف مواد شيميايى (كود و سم)، حفظ ذخاير طبيعى و سلامت نسل حاضر و آينده، جزء مباحث اصلى است. طى گام هايى كه به سمت ايجاد كشاورزى پايدار برداشته مى شود، قبل از هر چيز بايد به تعادل بين توليدمحصول و تغييرات محيطى توجه شود و سيستم زراعى را نه به منزله مجموعه يا تشكيلات مجزا و مستقل، بلكه به عنوان بخشى از كل سيستم محيط زيست بايستى تلقى كرد. اگر به جاى استفاده از كودها و سموم شيميايى، علف كش ها، هورمون ها و... از تناوب هاى زراعى، بقاياى گياهى، كود سبز، كودهاى آلى، مبارزه بيولوژيك با حشرات و ارقام مقاوم به تنش هاى زنده و غيرزنده، استفاده گردد، آنگاه مى توان گفت كه سيستم كشاورزى پايدار، مولد، تجديدشونده، سودآور و خودكفاست و لطمه اى به محيط زيست وارد نخواهد ساخت. طبق يك تعريف مشابه ديگر، كشاورزى پايدار، يك سيستم پيشرفته توليد گياه و احشام است كه داراى حداقل ۵ خصوصيت باشد: اول اينكه، اين سيستم، نيازهاى غذايى را به شكل كاملاً ايمن براى بشر برطرف سازد، دوم اينكه، موجبات افزايش كيفيت محيط و منابع طبيعى را فراهم سازد، سوم اينكه، باعث استفاده موثرتر از منابع تجديدنشدنى و حفظ و كنترل بهينه چرخه هاى بيولوژيكى گردد، چهارم اينكه، حمايت اقتصادى از كشاورزان را افزايش دهد و پنجم اينكه موجب افزايش كيفيت زندگى براى كشاورزان و كليه افراد جامعه شود. اگر ادعا كنيم سيستم هاى غذايى ما در بخش كشاورزى، غالباً در درازمدت پايدار نيستند، سخن گزافى نگفته ايم. تقاضا براى محصولات غذايى در بخش كشاورزى در قرن گذشته به دليل رشد جهت، بيش از ۴۰۰درصد افزايش يافته است.حال بايستى بررسى كرد كه نقش بيوتكنولوژى در توسعه پايدار كشاورزى چيست؟ با توجه به روند روزافزون جمعيت دنيا و افزايش تقاضا براى غذا، دو راه جهت افزايش عملكرد در بخش كشاورزى توصيه مى شود. راه اول، توسعه اراضى قابل كشت و راه دوم افزايش عملكرد در واحد سطح است. در مورد راه حل اول لازم به ذكر است كه زمين از منابع محدود در بخش كشاورزى است و توسعه اين منبع تا حد مختصرى امكان پذير است. دانشمندان عقيده دارند كه در قرن آينده وسعت اراضى كشاورزى حدود ۵درصد افزايش مى يابد. از طرفى آماردانان تخمين زده اند كه جمعيت دنيا تا سال ۲۰۶۰ بين ۱۰ تا ۱۶ ميليارد نفر به يك تعادل نسبى خواهد رسيد، با توجه به اين افزايش جمعيت، رشد پنج درصدى اراضى قابل كشت، جوابگوى نياز غذايى اين جمعيت نخواهد بود. پس راه حل دوم يعنى افزايش توليد در واحد سطح، معقول تر به نظر مى رسد. تاكنون نيز اغلب پيشرفت ها در اين زمينه به دليل افزايش عملكرد در واحد سطح بوده و تاكنون پاسخگوى افزايش جمعيت بوده است، به طورى كه جمعيت جهان نسبت به سال ۱۹۶۰ تقريباً دو برابر شده، در حالى كه در وسعت اراضى كشاورزى تغيير چندانى حاصل نشده است.يكى از مهمترين راه حل هاى افزايش عملكرد در واحد سطح، به كارگيرى علم بيوتكنولوژى است. اين عمل با تكنيك هاى خاص خود، كشاورزى مدرن را بيشتر و بيشتر به سمت پايدارى منابع طبيعى سوق مى دهد. به خاطر روشن تر شدن نقش باارزش بيوتكنولوژى در كشاورزى پايدار يكسرى نكات ذكر مى شود: اولى اينكه، بيوتكنولوژى دامنه وسيعى از محصولات اصلاح شده و يا جديد را توليد مى كند، دوم اينكه با توليد واريته هاى جديد گياهان زراعى با صفاتى از قبيل مقاومت، تحمل و كيفيت بالا، راه حل جديدى را براى پايدارى منابع طبيعى و توليد غذا ارائه مى دهد، سوم اينكه بيشتر گياهان زراعى نوين كه از طريق بيوتكنولوژى توليد شده اند در مقايسه با گياهان سنتى، در يك قطعه زمين مشخص با نيازهاى طبيعى مشابه، محصول بيشترى توليد مى كنند، چهارم اينكه، تعدادى از اين گياهان جديد، براى مثال آنهايى كه مقاوم به بيمارى يا آفت شده اند، باعث كاهش استفاده از منابع غيرقابل تجديد مى شوند و همچنين با كاهش استفاده از سموم شيميايى، يك ابزار با ارزش جهت توليد محصولات كشاورزى پايدار هستند. علاوه بر موارد ذكر شده، تكنيك هاى مراقبت و نگهدارى گياهان به وسيله عوامل بيوكنترلى جديد كه از بيوتكنولوژى نشأت گرفته اند، موجب عمليات كشاورزى بسيار دقيق با حداقل تلفات و افزايش عملكرد مى شود. بيوتكنولوژى كشاورزى در پايدارى رشد اقتصادى و رقابت اقتصادى خصوصاً در كشورهاى توسعه يافته نقش بسيار مهمى بازى مى كند. از طرف ديگر تعداد بسيار زيادى از افراد در اين بخش با مشاغل بسيار باارزش فعاليت دارند، با اين تفاسير، نمى توان تأثير علم بيوتكنولوژى را در پايدارى اقتصادى نيز ناديده گرفت.تأثير عمده بيوتكنولوژى بر كشاورزى پايدار، از طريق پيشرفت هاى ژنتيكى است. سودآورى مطلوب و افزايش توليد در اين زمينه، در طول ۱۰۰ سال گذشته عمدتاً به دو دليل اصلى بوده است: يكى پيشرفت هاى ژنتيكى و ديگرى افزايش در استفاده از منابع. همانطور كه ذكر شد، بسيارى از منابع در بخش كشاورزى محدود هستند، بنابراين در درازمدت استفاده عاقلانه از منابع بسيار بااهميت است. آينده كشاورزى پايدار احتمالاً از طريق پيشرفت در علم ژنتيك امكان پذير خواهد بود. براى مثال استفاده از هيبريدهاى پيشرفته در گياه ذرت در دهه اخير، سودآورى بسيار بالايى را براى آمريكاى شمالى به ارمغان آورده و آن را به قطب اصلى ذرت دنيا تبديل كرده است.همچنين يافته هاى نسبتاً مشابهى از طريق پيشرفت هاى ژنتيكى در مورد گندم، جو، چاودار، سويا و... به دست آمده است. اگر علم بيوتكنولوژى از طريق پيشرفت هاى ژنتيكى بتواند نياز غذايى جمعيت دنيا را مرتفع سازد و از طرفى به حفظ منابع طبيعى كمك كند و بدين وسيله هر دو منابع حياتى (هوا، آب و عناصر غذايى) و همچنين زيبايى محيط زيست (فضاى سبز، پارك ها، تنوع و...) حفظ گردد، آن گاه بيوتكنولوژى در راستاى پايدار كردن كشاورزى حركت خواهد كرد، در غير اين صورت اين علم به عاملى بسيار خطرناك در تخريب منابع طبيعى و اكوسيستم ها تبديل خواهد شد. در صورت عدم استفاده صحيح از اين علم، به جاى پايدار كردن كشاورزى و حفظ منابع، اثرات بسيار مضرى بر پيكره محيط زيست وارد خواهد ساخت. براى مثال، با گسترش توليد گياهان زراعى و احشام با ظرفيت مقاومت به تنش هاى محيطى در مناطقى كه براى گياهان زراعى و دام هاى معمولى نامناسب است، با استفاده از علم بيوتكنولوژى، آسان مى شود. اگر اين امر اتفاق افتد، تنوع زيستى گونه هاى گياهى و حيوانى در اكوسيستم هاى طبيعى كاهش مى يابد. همچنين ممكن است گونه هاى تغييريافته ژنتيكى به گونه هايى خطرناك براى محيط زيست تبديل شوند. گسترش برخى علف هاى هرز، خطر ايجاد نوتركيبى در ويروس ها و پاتوژن ها، ايجاد آلرژى براى برخى افراد، انتقال ژن ها از گونه هاى زراعى تراريخت به گونه هاى وحشى و ايجاد مسموميت غذايى از ديگر خطرات علم بيوتكنولوژى است، كه در صورت عدم استفاده صحيح، وقوع آنها اجتناب ناپذير خواهد بود.
اگر بيوتكنولوژى (و اصلاح نباتات و ژنتيك) در كمك به استفاده موثر و بهتر از منابع، نقص داشته باشند، آنگاه احتمالاً كشاورزى پايدار نخواهد بود و اندازه جمعيت دنيا به دليل استفاده بى رويه و نادرست از منابع كاهش خواهد يافت، همچنين با تخريب زيبايى هاى طبيعى، كيفيت زندگى براى كل جمعيت دنيا كاهش مى يابد.مراقبت هاى محيطى براى پايدار كردن كشاورزى ضرورى است و اگر مديريت صحيحى اعمال گردد، بيوتكنولوژى در افزايش يا نگهدارى منابع محيطى سهيم خواهد بود و در غير اين صورت باعث تخريب محيط خواهد شد و گام هاى بعدى بايد در جهت كاهش ريسك اين قضيه برداشته شود. چيزى كه اغلب در زمينه كاربرد اين علم ناديده گرفته مى شود، مبحث انتقال تكنولوژى است كه بسيار حائز اهميت است، به طورى كه با آموزش صحيح، تك تك افراد اين علم را در مناسب ترين راه و بهترين شكل براى رفع نياز خود به كار گيرند و در اين صورت مى توان انتظار داشت كه بيوتكنولوژى در مسيركشاورزى پايدار و همگام با آن باشد و بدين ترتيب ابزار و متد جديدى را فراهم خواهد كرد تا به هر گونه افزايش تقاضا براى غذا پاسخ دهد، ضمن اينكه توجه خاصى به پايدارى محيط دارد.عمده ترین كاربردهای‌ زیست فناوری ‌دركشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ كرد:
1. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها
2. ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ كننده‌ علف‌كشها
3. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌
4. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌
5. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌ و با طعم و عطر بهتر
6. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌
7. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیكی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ كشت‌ بالاتر
8. ایجاد دامهای‌ تراریخته كه‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ كم‌چربی‌
9. ایجاد جانورانی‌ كه‌ بعنوان‌ كارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واكسن‌ و دارو عمل‌ كنند
10. ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ كه‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌كنند
تولید گیاهان تراریخته
به‌کارگیری روش‌ها و فنون مهندسی ژنتیک و زیست فناوری مولکولی به طور جدی از سال 1983 آغاز و روندی به شدت رو به رشد را به ویژه در قلمرو اصلاح گیاهان زراعی استراتژیک، طی کرد. پیشرفت در این حوزه، فوق‌العاده چشمگیر است. به‌طوریکه در مدتی کمتر از هشت سال، سطح زیر کشت گیاهان دست‌ورزی شده ژنتیکی (Transgenic)، وسعتی بالغ بر 60 میلیون هکتار از اراضی کشاورزی جهان را به خود اختصاص داد. به این ترتیب، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به منظور تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان وارد عمل شده و مواد غذایی دستکاری شده ژنتیک (GMOs) به تدریج وارد بازار شد. در سال 1986 نخستین آزمایش‌های مزرعه‌ای، با تنباکوی تراریخته، در امریکا و فرانسه صورت گرفت. چین نخستین کشوری بود که در سال 1990، تولیدگیاهان تراریخته (تنباکو) را به شکل تجاری آغاز کرد. امریکا، دومین کشوری بود که در سال 1994، گیاه تراریخته گوجه‌فرنگی را به شکل تجارتی تولید نمود. پس از آن، در فاصله سال‌های 1995 تا 1996، 35 گیاه تراریخته تولید شد که حدود 80 درصد آن‌ها مربوط به دو کشور امریکا و کانادا بودند. تا سال 1999، بین 25 تا 45 درصد تولید برخی از محصولات اصلی زراعی (ذرت، سویا و غیره) در امریکا، با استفاده از گیاهان تراریخته صورت می‌گرفت. درحال حاضر، حداقل 25 درصد از سطح زیر کشت ذرت تراریخته و 40 درصد از سطح زیرکشت سویای تراریختة جهان در آمریکاست. وارد کردن ژن‌های فراوان (مربوط به صفات مختلف) به ده‌ها گونه گیاهی مانند گندم، جو، گوجه‌فرنگی، ذرت، سیب زمینی، سویا، پنبه، مارچوبه، تنباکو و چغندرقند جهت اصلاح یا بهبود فرآورده‌های کشاورزی، امکان تغییر ژنتیکی در راه‌های بیوسنتزی گیاهان برای تولید انبوه موادی مانند روغن‌های خوراکی، موم‌ها، چربی‌ها و نشاسته‌ها که در شرایط عادی به میزان بسیار جزیی تولید می‌شوند و کنترل آفات زیستی، تنها نمونه‌های کوچکی از کاربردهای گسترده گیاهان ترانس‌ژنی (تراریخته) را شامل می‌شوند. احیای مراتع و جنگل‌ها و حفظ تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری در مناطق کویری و بیابانی از دیگر عرصه‌های کشاورزی است که با کمک زیست فناوری روند سریع‌تری یافته است. برای مثال، بیوتکنولوژیست‌ها با شناسایی، تکثیر و پرورش گونه‌های واجد ژن‌های مقاومت به نمک، گیاهان مقاومی مانند کاکتوس‌ها، کاج و سرو اصلاح شده‌ای را تولید کرده‌اند که قابلیت رشد و تکثیر در مناطق سخت بیابانی را پیدا کرده‌اند. همچنین به کمک روش‌های بیوتکنولوژی، از جلبک‌ها و گل‌ولای موجود در دریاها، ترکیبات و کودهای زیستی سودمندی را برای حاصلخیزی زمین‌های کشاورزی تولید می‌کنند.
بيوتكنولوژي ابزارهاي جديدي را براي اصلاح نباتات فراهم مي‌كند
بيوتكنولوژي مفهوم گسترده‌اي است كه به استفاده از موجودات زنده و مشتقات حاصل از آنها براي توليد محصولات مفيد و سودآور اطلاق مي‌شود. اين تعريف كلي كليه فعاليتهاي مرتبط با صنايع سركه، تخمير خمير نان، مواد آلي، مواد توليدي براي كنترل حشرات و اصلاح گياهان و جانوران و محصولات توليدي و حيوانات اهلي را در بردارد. در حقيقت علم كشاورزي به تنهايي مي‌تواند منشاء تكنولوژي زيستي باشد. قرن اخير با افزايش اطلاعات حاصل از
ژنتيك و اصلاح نباتات در ما مواجه با بهبود عملكرد گياه چه از لحاظ كمي چه از لحاظ كيفيت مي‌باشيم. هم‌اكنون تكنولوژي جديد DNA نوتركيب اجازه تشخيص‌هاي و شناسايي‌ ، جداسازي و حتي تغيير ژنهاي و محصولات حاصل از آنها را در موجودات زنده به منظور ايجاد واريته‌هاي تراريخت فراهم مي‌كند. اين تكنولوژيها مكمل و افزايش‌دهنده دقت روشهاي سنتي اصلاحي به منظور افزايش غذا، فيبر و ساير محصولات حاصل از كشاورزي هستند. كشاورزان در آمريكا، كانادا و آرژانتين و ساير كشورها به سرعت با واريته‌هاي تراريخت و مهندسي ژنتيك شده آشنا شده‌اند. در بين سالهاي 1996 الي 2001، توليدات جهان محصولات تراريخت مانند سويا، پنبه، ذرت و كانوا، سير افزايش را داشته و نزديك به 125 ميليون آكروز (50 ميليون هكتار) از سطح زير كشت را به خود اختصاص داده است.كشاورزان ايالت كاليفرنيا بالغ بر 350 محصول متفاوت را توليد كرده‌اند كه 79 تا از اين محصولات ملي معرفي گرديد. كاليفرنيا همچنين اولين توليد كننده غذاهاي تجارتي حاصل از واريته‌هاي ترانسژنيك مي‌باشد، گوجه‌فرنگي calgen,s flouer به طور گسترده در سالهاي 1994 در سطح تجارتي مورد كشت قرار گرفت اگر چه سهم قابل توجهي از محصول بازارهاي فروش را به به خود اختصاص نداده است. با اين حال بعد از آن فروش جهان محصولات زراعي تراريختي مانند ذرت، سويا و پنبه در مديترانه و جنوب امريكا، به طور قابل توجهي گسترش يافت. توليدات قابل توجه تجاري واريته‌هاي پنبه در كاليفرنيا از سال 1999 در كاليفرنيا آغاز شده و به سرعت، توليدات اين محصولات افزايش يافته است. ساير محصولات تراريخت ديگر در حال گسترش در كاليفرنيا مي‌باشد.بهرحال معرفي محصولات تراريخت هيچ وقت با اطمينان كامل نبوده است و همواره در انجام اين تكنيكهاي جديد خطرات ناشناخته‌اي وجود دارد كه در مقايسه با روشهاي سنتي اصلاح نباتات معيارهاي غير قابل پذيرش را براي مصرف آنها ايجاد مي‌كند
اساس ژنتيكي اصلاح نباتات:
علم كشاورزي بر مبناي اهلي كردن گياهان وحشي و ايجاد محصولات منطبق بر نياز ما عمل مي‌كند. بشر در حدود ده هزار سال پيش زماني كه به كاشت و داشت واريته‌هاي خاصي از گياهان اقدام نمود، كشاورزي را براي توليد غذا ابداع كرد و لذا گياهان بوسيله انتخاب و انتقال صفات به نسلهاي بعد بهبود يافت. بعنوان مثال اهلي كردن ذرت بوسيله كشاورزان گذشته صورت گرفت. عمده صفات تغيير يافته مرتبط با اهلي كردن گياهان بود بعنوان مثال صفات (افزايش در توليد بذر، كاشت آسان، اندازه بزرگتر و ميزان محصول برداشت شده و تغيير در شكل ظاهري و كاهش و از بين بردن سوبستراهاي و مواد سمي و غيره ) بوسيله تمدن‌هاي كشاورزي گذشته مانند چين و مصر و ماديان صورت پذيرفت بعلاوه، اين محصولات كم‌كم با شرايط آب و هوايي خاص منطقه مورد كاشت تطابق و سازگاري يافتند و بنابراين از لحاظ ژنتيكي، صفاتي همچون كيفيت، مقاومت به استرس و مقاومت به بيماري در عملكرد مناسب را به دنبال خود همراه داشت. گياهان اهلي شده در كشاورزي بر اساس نتايج حاصل از تغيير ژنتيكي گياهان وحشي در هزاران سال پيش بوجود آمده‌اند. مطالعات علمي در مورد ژنتيك در حدود سال 1900 ميلادي با فعاليتهاي گرگور مندل آغاز شد. ما حالا مي‌دانيم كه ژنها واحدهاي وراثتي هستند كه از جنس رشته DNA كه در داخل كروموزم موجود در هسته همه سلولهاي موجودات زنده است استقرار يافته‌اند، البته بعضي از ويروسها حاوي ژنومي با تركيب DNA هستند. همه واحدهاي ژنتيكي موجود در كروموزم شامل 4 تركيب در مولكول DNA خود مي‌باشند. آدنين (A) تيمين (T) سيتوزين (C) گوانين، نزديك به هزار كلمه را مي‌توان با 26 حرف از الفباي انگليسي ايجاد كرد،
نمونه اي از دستاوردهاي كاربردي بيوتكنولوژي دربهبود گردافشاني و افزايش توليد زنبورستانها
بيوتكنولوژي دانش و فناوري جديد است و با توجه به اينكه رشد اين فن آوري به صورت تصاعدي است تاخير در تعريف صحيح نيازهاي كشاورزي كشور، ماهها و سالهاي زيادي را براي جبران عقب ماندگي مي طلبد و از سوي ديگر كشورهاي بيگانه هرگز به طور اصولي با انتقال واقعي تكنولوژي به نحوي كه بتواند به طور مطبوع زير ساختهاي آن را فراهم نمود، موافقت نخواهند كرد . در ذيل چند نمونه از نتايج تحقيقات كاربردي بيوتكنولوژي كشاورزي را كه در كشورهاي مختلف صورت گرفته است و كشاورزي اين كشورها را دچار سود كلان نموده توضيح داده مي شود جالب اينجاست كه هيچ اثر و رد پايي را در اينترنت نمي توان از جزئيات مواد و روشهاي اين دستاوردهاي نوين مشاهده كرد. و اين همان زنگ خطري است براي منتقداني كه اعتقاد دارند كه بايد نشست و فقط از نتايج و دستاوردهاي كاربردي بيوتكنوژي الگو برداري كرد غافل از اينكه هيچ كشوري دستاوردي را كه با هزينه گزاف بدست آمده به آساني در اختيار ديگران قرار نخواهد داد. در كشور ما ايران، رشته هاي دانشگاهي مختلفي با قدمت طولاني در زمينه كشاورزي و دام و آبزيان وجود دارد كه از ديدگاه تخصصي و به صورت جزء به جزء، مسائل و پارامترهاي مختلف مرتبط با افزايش توليد را مطالعه مي كنند. به عنوان مثال رشته زراعت و اصلاح نباتات، بيمارشناسي، حشره شناسي، خاكشناسي، آبياري، جنگل و مرتع، علوم باغباني، دامپروري و دامپزشكي مسائل علمي مربوط به خود را به طور جداگانه مورد بررسي قرار مي دهند. كلمه University از كلمه Unity به معني اتحاد و همبستگي مشتق شده است. با اين وجود اجتماعات مشترك بين متخصصان تغذيه گياهي، فيزيولوژيستها، متخصصان حشره شناسي و آفات و بيماريها، متخصصان علوم دام و آبزيان و دامپزشكها در كشور بسيار محدود مي باشد. اگر با يك ديد كلي و منصفانه به مسائل و مشكلات موجود در كشور در زمينه بيوتكنولوژي كشاورزي و دام نگاه كنيم، بي ترديد در كنار متخصصان علوم مختلف كشاورزي، جاي خالي و نياز انكار ناپذير موجود مبني بر همكاري و همفكري متخصصان علوم پايه اي همچون دانشمندان شيمي تجريه، ميكروبيولوژيستها، متخصصان علم بيوشيمي، متخصصان آمار و رياضيات، ژنتيك مولكولي، آنزيم شناسي و ساير علوم مربوطه احساس مي شود كه اميد اين موانع نامريي موجود هر چه زودتر مرتفع شود.
1- محصول تجاري Fruit Boost:
گرد افشاني عبارت است ازانتقال دانه هاي گرده پرچم يك گل به روي كلاله مادگي همان گل يا گل ديگري از همان گونه. گرده افشاني ممكن است به طور مستقيم يا غير مستقيم انجام شود. در گرده افشاني مستقيم دانه هاي گرده يك گل به روي مادگي همان گياه قرار مي گيرد. اين نوع گرده افشاني به طور معمول در يك گل هرمافروديت(گلي كه هم پرچم و هم مادگي دارد) انجام مي گيرد. همچنين در مواردي مانند گل نخود كه گلبرگها فضاي مسدودي بوجود آورده و پرچمها و مادگي در آن جاي مي گيرند اجبارا گرده افشاني مستقيم انجام مي گيرد. گرده افشاني غير مستقيم حالتي است كه در آن گرده افشاني بين دو گل از يك گونه كه داراي دو گياه مجزا قرار دارند انجام مي گردد. در اين حالت دو والد در پيدايش نسل جديد شركت مي كنند و در نتيجه نسل حاصل متنوعتر بوده و موقعيت مناسبتري براي سازش با محيط را دارا مي شوند. گرده افشاني بوسيله حشرات در بين گياهان بسيار رايجتر است گلهايي كه به كمك حشرات گرده افشاني مي كندد سازگاريهاي خاص حاصل كرده اند اين گلها با رنگ، بو يا شهد خود حشرات را بسوي خود جلب مي كنند. زنبور عسل يكي از مهمترين عوامل گرده افشاني در باغات ميوه محسوب مي شود و جايگاه ويژه اي را در افزايش كمي و كيفي توليدات كشاورزي دارا مي باشد. موهاي فراوان بدن زنبور عسل هنگام جمع آوري شهد با گرده هاي گل تماس پيدا كرده و تعداد زيادي به آنها مي چسبند كه پس از پرواز روي گل مجاور چند عدد بر روي مادگي آن را بارور و تبديل به ميوه مي كند.
باغ سيبي كه در آن تمام مراقبتهاي لازم مانند شخم، كود و سمپاشي را انجام داده ولي زنبور عسل براي باروري گلها در نزديكشان مستقر نشده هكتاري حدود 5 تن محصول توليد مي كند در حالي كه با استقرار 3 كندو با جمعيتهاي قوي در همين باغ مي توان محصول را به 50 تن سيب در هكتار و حتي بيشتر افزايش داد.
اخيرا يكي از شركتهاي بيوتكنولوژي دنيا اقدام به توليد فرمون سنتيتيك غدد آواره اي ملكه زنبور عسل نموده است. كه از آن براي منظور زير استفاده مي كند:
1- جذب توجه زنبوران به باغ ميوه 2- معرفي ملكه جديد بدون ايجاد بي نظمي در كندو

بيوتكنولوژي در توليد دامهاي اهلي

بيوتكنولوژي مزاياي جديدي براي توليد كنندگان روستايي منطقه در سطح كوچك دارد. يكي از مهمترين آنها قيمت كم واكسنها مي باشد. استفاده ديگر، توسعه توليدات جديد شامل مواد مغذي دامي ،غذاوداروهاي تهيه شده از توليدات دامي است.طبق بررسي منطقه اي FFTC اخيرا صورتي از توليدات وتكنولوژيهاي مفيد تنظيم شد.

اصلاح نژاد دامهاي اهلي

اصلاح نژاد دامهاي اهلي از نظر كلاسيك خيلي موفق بوده وروند آهسته اي دارد.چندين دهه نياز است يك جمعيت دام اهلي با رفتارهاي ژنتيكي پيشرفته اصلاح شوند.بيوتكنولوژي راه را براي توليد آسانتر دامها با ويژگيهاي ژنتيكي پيشرفته جهت تكثير سريع اين دامها هموار مي كند.يك پيشرفت مهم در انتقال جنين در جنينهاي بدست آمده از ماده هاي اصلاح شده ممتاز ميباشد كه جهت آبستني به دامهاي ديگر منتقل مي شود.اين ماده ها شايد تخمهاي بيشتري نسبت به نرمال توليد كنند. در نتيجه تزريقات هورموني كه باعث ايجاد چند تخمك گذاري (superovulation ( ميشود، نه تنها جنين بلكه تخمهاي لقاح نشده (اووسيت)را ميتوان از مادران ممتاز بدست آورد.تلقيح مصنوعي جهت توليد چندين جنين از طريق انتقال به مادران غير وابسته جهت دوره آبستني انجام مي شود.پيشرفتهاي ديگر در استفاده از بيوتكنولوژي در توليد دامها شامل توليد كلون ها (از نظر ژنتيكي ،نتاج يكسان )،تكنيكهاي پيشرفته منجمد كردن اسپرم كه براي تلقيح مصنوعي به كار مي رود.در توليدطيور اين امكان وجود دارد كه جنينهاي جوجه را بارور كرد و آن را داخل يك تخم مصنوعي كشت داد تا آماده تخم گذاري شود.اين عمل امكان دستكاري در يك مرحله جديد قبل از تشكيل تخم را مي دهد.از لحاظ ژنتيكي دامهاي ممتاز هنوز هم مثل هميشه اساس اصلاح نژاد دامي مي باشند. بهر حال با بيوتكنوژي از بهترين دامهاي ماده به عنوان يك منبع ماده ژنتيكي برتر نسبت به يك منبع مستقيم نتاج استفاده مي شود.اين بدين معناست كه آنها يك سرعت توليد مثلي بالاتري نسبت به ديگران دارند. گاوميش آبي به عنوان مثال هر دو سال يكبار فقط يك گوساله توليد مي كند. superovulation و انتقال جنين بدين معناست كه گاوميش تنها جهت پرورش چندين گوساله هر سال مورد استفاده قرار بگيرد.

سلامتي دام

تست نقصهاي ژنتيكي
بيوتكنولوژي شامل تست DNA از نمونه هاي خون ميباشد كه اكنون ميتواند برخي ضعفهاي ژنتيكي را تشخيص دهد.دامهاي حامل ژنها ي ناقص قبل از استفاده براي اصلاح نژاد تشخيص داده مي شود.خوكها با اين ژن نسبت به استرس آسيب پذيرند.آن علايم به هنگام داد وستد يا انتقال براي فروش زياد مي شود.در شرايط استرس خوكها با اين سندرم لرزش ماهيجه يا دم را نشان مي دهند.تنفس آنها ضعيف شده ،پوستشان قرمز و پر از لكه و درجه حرارت بدن افزايش مي يابد.در نتيجه حيوان شايد ضعيف شده يا بميرد. از معايب ديگر سندرم اينكه لاشه حيوان كشتار شده اغلب رنگ پريده و داراي گوشت خراب است كه باعث كاهش قيمت آن مي شود.اين دليل كاهش اقتصادي سندرم ناقوس مرگ ميباشد.رابطه اي بين حساسيت به هالوتان واختلال استرسي مربوط به خوك پيدا شد.با استفاده از ماسك ،گاز هالوتان به خوكچه درطول 3دقيقه داده شد.وقتي به خوكها با سندرم استرس خوكي ،هالوتان داده شداعضاي بدن محكم وسفت شد.اين علايم در خوكهاي نرمال ديده نشد.يك تست جديدDNA كه ميتواند ژن توليد كننده سندرم استرس خوكي را تشخيص دهدكشف شده است.خوكهاي حامل اين ژن شناسايي شده واز برنامه هاي اصلاح نژادي خارج شده است.

بيماريهاي ژنتيكي گله

چند تست DNA براي كشف بيماريهاي ارثي گله در دسترس است كه براي نژادهاي اصلاح شده ملي ژاپن استفاده مي شود.اين تستهادر گاوهاي نر گوشتي جوان مورد استفاده در برنامه هاي تلقيح مصنوعي بكار مي روند. موقعيتها ي شناسايي شده با اين تستها شامل چسبندگي گويچه هاي سفيد خون كه باعث عفونتها ي مكرر باكتريايي،توقف رشد ومرگ در طول اولين سال زندگي وكمبودفاكتور 13كه از لخته شدن خون به طور نرمال جلوگيري مي كندمي شود.تعدادي به دليل خونروي شديد ازبند ناف و بقيه از خونريزي داخلي خواهند مرد.

واكسنهاي جديد براي دامها ي اهلي

يكي از مهيج ترين توليدات بيوتكنولوژي يكسري واكسنها ي جديد جهت حفاظت دامها از امراض است.برخي از آنها ارزانتر بوده ،موثرتر از واكسنهاي موجود مي باشد.بقيه ، واكسنهاي جديدي هستند كه عمل حفاظت در مقابل برخي بيماريهاي عفونت زا را انجام مي دهند.برخي مثالها از واكسنهاي جديد شامل واكسنهاي تركيبي درخوكها كه در مقابل 3نوع عفونت شش حفظ مي كند.در كره ،يك واكسن مؤثرتروجديد دربرابر تب خوكي،يك بيماري بسيار عفوني است.
توليد SCP از متانول، راه حل بيوتكنولوژي براي معضل كمبود خوراك دام و طيور
مشكل كمبود آب در سطح جهان و به تبع آن خشكسالي و از بين رفتن منابع طبيعي،‌ باعث شده است كه كمبود علوفه و غذاي دام، به يكي از مهمترين دغدغه‌هاي صنعت دامپروري بدل شود. بيوتكنولوژي مي‌تواند با توليد پروتئين‌هاي افزودني نظير SCP، ضايعات غني شده، اسيدهاي آمينه و آنزيم‌هاي كمك‌هضم‌كننده و همچنين با طراحي و تهيه علوفه‌هاي بهتر با استفاده از تغيير ژنتيكي گياهان و تعادل اسيدهاي آمينه، نيازهاي تغذيه‌اي دام و كمبودهاي آن را برآورده سازد. متن زير مروري كوتاه بر برخي روش‌هاي توليد پروتئين تكنولوژي ياخته (SCP) دارد كه يكي از دستاوردهاي بيوتكنولوژي در زمينة غذاي دام و طيور است:
توليد SCP از هيدروكربن‌هاي نفتي
توليد SCP از متان
توليد پروتئين تك ياخته (SCP) از متانول
تاريخچه SCP
پروتئين تك‌ياخته (SCP) اصطلاحي پذيرفته شده براي توده سلولي ميكروبي است كه به عنوان غذاي انسان و خوراك دام به كار مي‌رود. اين اصطلاح براي اولين بار در سال 1986 توسط پروفسور كارول ويلسون در انستيتو تكنولوژي ماساچوست (MIT)، به كار برده شد. اين اصطلاح براي مادة با محتواي پروتئيني كمتر از 65 درصد مناسب نيست و كميتة تخمير واحد بين‌المللي شيمي محض و كاربردي، اصطلاح "تودة سلولي تك‌ياخته" را براي چنين مواردي توصيه مي‌كند. همچنين مناسب‌تر است، براي تودة سلولي محتوي پروتئين به دست آمده از قارچ، اصطلاح "پروتئين قارچي" كه اخيراً در بسياري از منابع بكارگرفته شده است، استفاده شود. اولين كنفرانس بين‌المللي در مورد SCP در سال 1967 در انستيتو تكنولوژي ماساچوست برگزار شد. در اين زمان بيشتر پروژه‌ها در مراحل آزمايشگاهي بود. در كنفرانس دوم كه در سال 1973 برگزار شد، بسياري از كمپاني‌ها در كشورهاي مختلف توليد SCP را در مقياس صنعتي شروع كرده بودند. توليد SCP از مخمر تورولا براي اولين بار در جنگ جهاني اول توسط آلمان‌ها انجام شد. در اواسط سال 1930 و جنگ جهاني دوم، اين امر مورد توجه بيشتري قرار گرفت و توليد آن به 15 هزار تن در سال رسيد. در سال 1959 تيم تحقيقاتي شركت نفت بريتانيا مشاهده كرد كه ميكروارگانيسم مورد مطالعة آنها قادر به رشد بر روي نرمال پارافين است و در سال 1965 واحدي براي توليد SCP به ميزان 4000 تن در سال، طراحي و ساخته شد و در نهايت در سال 1976 كارخانه‌اي با ظرفيت صد هزار تن در سال مورد بهره‌برداري قرار گرفت. در آن زمان، به‌دليل محتواي بالاي اسيدهاي هسته‌اي SCP (كه بخاطر دستيابي به سرعت رشد بالاتر توسط ميكروارگانيسم‌هاي تك‌سلولي توليد مي‌شود)، امكان استفاده از آن در خوراك انسان وجود نداشت. اما شركت RHM در انگلستان با همكاري شركت ICI در اواسط دهه 80 ميلادي پروتئين ميكروبي تحت نام تجارتي Quorn توليد كرد كه ساختاري شبيه به گوشت داشته و توسط رشد كپكFusarium graminerarum بر روي مواد نشاسته‌اي توليد مي‌شد. اين محصول بخاطر استفاده از كپك كه بطور طبيعي داراي محتواي اسيد هسته‌اي كمتري از باكتري‌ها مي‌باشد و بخاطر اضافه كردن يك عمليات براي كاهش RNA در فرآيند توليد صنعتي، داراي محتواي هسته‌اي خيلي پايين مي‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراك انسان در انگلستان مجاز تشخيص داده شد. توليد اوليه اين محصول در سال 1985، 1000 تن در سال بود و از موفقيت اقتصادي برخوردار شد، زيرا بجاي كنجاله سويا با سويا و گوشت رقابت مي‌كرد.

توليد SCP از هيدروكربن‌هاي نفتي

هيدروكربن‌هاي موجود در نفت خام به 5 گروه نرمال‌آلكان‌ها، ايزوآلكان‌ها، آلكان‌ها، سيكلوآلكان‌ها و آروماتيك‌ها تقسيم مي‌شوند. در بين اين مواد، نرمال‌آلكان‌هاي مايع به عنوان منبع كربن و انرژي، بيش از همه براي توليد SCP به كار برده شده است. اولين گزارش در مورد ميكروارگانيسم‌هاي مصرف‌كننده هيدروكربن‌ها در سال 1895 توسط ميوشي (Miyoshi) ارائه شد. او مشاهده كرد كه قارچ Botrytis cinerea مي‌تواند پارافين را جذب كند. پرير Perrier در سال 1913 استفاده هيدروكربن‌ها توسط مخمرها را اعلام نمود.
طي جنگ جهاني دوم، مقالاتي در مورد توسعة ميكروبيولوژي نفت منتشر شده و جالب توجه اين است كه اكثر كارهاي انجام شده بر روي باكتري‌ها بوده است. در اواخر دهة 40، جزئيات رشد مخمر Cand_ida tropicalis در شرايط غيراستريل گزارش شد. همچنين باكتري‌هاي Micrococcus sphaeroides كه از خاك ايستگاه‌هاي شارژ گاز جدا شده بود

تولید جانوران ترانس‌ژنیک

تولید جانوران دست‌ورزی شده (ترانس‌ژنیک) نیز از دیگر دستاوردهای بسیار مهم زیست فناوری و ژنتیک جدید در عرصه علوم زیستی است که اهداف‌ ارزشمندی را دنبال می‌کند. جانور ترانس‌ژن علاوه بر ما‌دة ژنتیکی خود، واجد مقداری مادة ژنتیکی اضافی با منشا خارجی می‌گردد. این جانور باید قادر باشد که ژن بیگانه را به نسل‌های بعدی انتقال دهد. امروزه روش‌های متعددی برای ایجاد جانوران ترانس‌ژنیک ابداع شده است.

آینده

کمتر شکی در مورد مدرن بودن زیست فناوری وجود دارد . بدون شک این فن آوری یک مد زود گذر نیست. انتظارات ایجاد شده برای توسعه تجاری مقاومت به علف کش ها و حشرات، آینده درخشانی را برای زیست فناوری کشاورزی خاطرنشان می نماید. با توجه به شواهد اولیه ای که در مورد استفاده از انتقال ژن های جدید به منظور ایجاد لاین های گیاهی سودمند برای تولید مواد شیمیایی ، از مواد دارویی گرفته تا پلاستیک های قابل تجزیه زیستی وجود دارد، چشم انداز آینده این زیست فناوری نیز امیدوار کننده است. زیست فناوری کشاورزی در مسیر خود از شروع به کار زیست فناوری تا تولید مزرعه ای محصولات تجاری با موانع متعددی از محدودیت های علمی و تکنولوژیکی تا مشکلات قانونی و مدیریتی ، عوامل اقتصادی و نگرانی های اجتماعی روبرو می باشد. فرضیه محافظه کارانه قوانین در اکثر کشور ها این است که تمام گیاهان تراریخت بطور بالقوه خطرناک هستند. خطرات احتمالی مرتبط با ژن منتقل شده ویا فتوتیپ ایجاد شده است نه روش های مورد استفاده برای انتقال ژن. تا کنون گزارشی در مورد اثرات مضر محیطی و یا دیگر خطرات پیش بینی نشده گیاهان تراریخت در هزاران آزمایش مزرعه ای صورت گرفته در عرصه بین المللی ارائه نگردیده است ، با این حال نگرانی های متعددی در رابطه با سیستم های کشاورزی ایجاد شده است. اکنون عکس العمل مصرف کننده به محصولات گیاهی تراریخته با آزادسازی تجاری واریته های پیشرفته در سطح تجاری سنجیده شده است. این آزاد سازی با افزایش انتشار اطلاعات در مورد گیاهان تراریخته به شکل قابل دسترس برای عموم، همزمان گردیده است. با این حال همچنان که محدودیت های تکنیکی برداشته می شوند، این احتمال وجود دارد که محدودیتهای تجاری به اصلی ترین موانع تبدیل گردند. زیست فناوری های جدید که در این عرصه خلق می گردند کاملا اختراعی بوده و واجد شرایط احراز حق حفاظت انحصاری و ملاحظه حقوق مالکیت معنوی می باشند.

منابع :

parsbiology
www.bio.org
www.biotech.about.com