Biotehnologia este adesea considerată sinonimă cu cercetarea biomedicală, dar există multe alte industrii care profită de metodele biotehnologice de studiere, clonare și modificare a genelor. Ne-am obișnuit cu ideea de enzime în viața noastră de zi cu zi și mulți oameni sunt familiarizați cu controversele legate de utilizarea OMG-urilor în alimentele noastre. Industria agricolă se află în centrul acestei dezbateri, dar, din zilele lui George Washington Carver, biotehnologia agricolă a produs nenumărate produse noi care au potențialul de a ne schimba viața în bine.
01 Vaccinuri
Vaccinurile orale au fost în lucru de mai mulți ani ca o posibilă soluție la răspândirea bolii în țările subdezvoltate, unde costurile sunt prohibitive pentru vaccinarea pe scară largă. Plantele cultivate genetic, de obicei fructe sau legume, concepute pentru a purta proteine antigenice de la agenți patogeni infecțioși, care vor declanșa un răspuns imun atunci când sunt ingerate. Un exemplu în acest sens este un vaccin specific pacienților pentru tratarea cancerului. Un vaccin anti-limfom a fost făcut folosind plante de tutun care transportă ARN din celule B maligne clonate. Proteina rezultată este apoi utilizată pentru vaccinarea pacientului și pentru stimularea sistemului imunitar împotriva cancerului. Vaccinurile personalizate pentru tratamentul cancerului au arătat o promisiune considerabilă în studiile preliminare.
02 Antibiotice
Plantele sunt folosite pentru a produce antibiotice atât pentru utilizarea umană, cât și pentru animale. Exprimarea proteinelor antibiotice în furajele animalelor, alimentată direct la animale, este mai puțin costisitoare decât producția tradițională de antibiotice, dar această practică ridică numeroase probleme de bioetică , deoarece rezultatul este o utilizare pe scară largă, eventual inutilă, a antibioticelor care pot favoriza creșterea rezistențelor bacteriene rezistente la antibiotice. Mai multe avantaje pentru utilizarea plantelor pentru producerea de antibiotice pentru oameni sunt costurile reduse datorită cantității mai mari de produs care poate fi produsă de la plante față de o unitate de fermentație , ușurința de purificare și risc redus de contaminare în comparație cu utilizarea celulelor de mamifere și a culturii mass-media.
03 Flori
Mai există biotehnologie agricolă decât combaterea bolilor sau îmbunătățirea calității alimentelor . Există câteva aplicații pur estetice și un exemplu în acest sens este utilizarea tehnicilor de identificare și transfer de gene pentru a îmbunătăți culoarea, mirosul, dimensiunea și alte caracteristici ale florilor. De asemenea, biotehnologia a fost utilizată pentru a face îmbunătățiri altor plante ornamentale comune, în special arbuști și arbori. Unele dintre aceste modificări sunt similare cu cele aduse culturilor, cum ar fi creșterea rezistenței la rece a unei rase de plante tropicale, astfel încât acestea pot fi cultivate în grădinile din nord.
04 Biocombustibili
Tom Merton
Industria agricolă joacă un rol important în industria biocombustibililor, furnizând materii prime pentru fermentarea și rafinarea bio-uleiului, bio-dieselului și bio-etanolului. Ingineria genetică și tehnicile de optimizare a enzimelor sunt folosite pentru a dezvolta materii prime de calitate superioară pentru o conversie mai eficientă și pentru ieșiri BTU mai mari ale produselor combustibile rezultate. Culturile cu randament ridicat și cu consum redus de energie pot reduce la minim costurile relative asociate cu recoltarea și transportul (pe unitate de energie derivată), rezultând produse de combustibil cu valoare mai mare.
05 Creșterea animalelor și a plantelor
Îmbunătățirea trăsăturilor vegetale și animale prin metode tradiționale, cum ar fi polenizarea încrucișată, grefarea și încrucișarea, necesită mult timp. Progresele biotehnologice permit efectuarea rapidă a unor modificări specifice, la nivel molecular, prin supraexpunerea sau ștergerea genelor sau prin introducerea unor gene străine. Aceasta din urmă este posibilă utilizând mecanisme de control al exprimării genelor, cum ar fi promotori genetici specifici și factori de transcripție . Metode precum selecția asistată de marker îmbunătățesc eficiența creșterii animalelor "direcționate" , fără controversa asociată în mod normal cu OMG-uri. Metodele de clonare genetică trebuie, de asemenea, să abordeze diferențele dintre specii în codul genetic, prezența sau absența intronilor și modificările post-translaționale, cum ar fi metilarea.
06 Culturi rezistente la insecte
De ani de zile, microbul Bacillus thuringiensis , care produce o proteină toxică pentru insecte, în special, sălbaticul de porumb european, a fost folosit pentru a curăța culturile. Pentru a elimina nevoia de praf, oamenii de știință au dezvoltat mai întâi porumbul transgenic care exprimă proteina Bt, urmată de cartofi și bumbac Bt. Proteina Bt nu este toxică pentru oameni, iar culturile transgenice fac mai ușor pentru fermieri să evite infestațiile costisitoare. În 1999, au apărut controverse asupra porumbului Bt din cauza unui studiu care a sugerat că polenul a migrat în țara de lapte unde a ucis larvele monarhului care l-au mâncat. Studiile ulterioare au demonstrat că riscul pentru larve a fost foarte mic și, în ultimii ani, controversa asupra porumbului Bt a schimbat focalizarea, la subiectul rezistenței la insecte emergente.
07 Culturi rezistente la pesticide
Pentru a nu fi confundat cu rezistența dăunătorilor , aceste plante sunt tolerante pentru a permite fermierilor să ucidă în mod selectiv buruienile din jur, fără a le afecta culturile. Cel mai faimos exemplu este tehnologia Roundup-Ready, dezvoltată de Monsanto. Prima dată introdusă în 1998 ca soia GM, plantele Roundup-Ready nu sunt afectate de erbicidul glifosat, care poate fi aplicat în cantități mari pentru a elimina orice alte plante din câmp. Beneficiile sunt economiile în timp și costurile asociate lucrărilor convenționale pentru a reduce buruienile sau aplicațiile multiple ale diferitelor tipuri de erbicide pentru a elimina în mod selectiv anumite specii de buruieni. Posibilele dezavantaje includ toate argumentele controversate împotriva OMG-urilor.
08 Suplimente nutritive
În efortul de a îmbunătăți sănătatea oamenilor, în special în țările subdezvoltate, oamenii de știință creează alimente modificate genetic care conțin substanțe nutritive cunoscute pentru a ajuta la combaterea bolilor sau a malnutriției. Un exemplu este Golden Rice , care conține beta-caroten, precursorul producției de vitamina A în corpul nostru. Oamenii care mănâncă orezul produc mai mult vitamina A, un nutrient esențial lipsit de dietele celor săraci din țările asiatice. Trei gene, două de la daffodils și una de la o bacterie, capabile să catalizeze patru reacții biochimice, au fost clonate în orez pentru ao face "de aur". Numele provine de la culoarea cerealelor transgenice, datorită supraexprimării beta-carotenului, care dă morcovilor culoarea lor portocalie.
09 Rezistența la stres abiotic
Mai puțin de 20% din pământ este teren arabil, dar unele culturi au fost modificate genetic pentru a le face mai tolerante față de condiții precum salinitatea, frigul și seceta. Descoperirea de gene în plantele responsabile de absorbția de sodiu a condus la dezvoltarea unor plante care pot fi cultivate în medii cu sare înaltă. Reglarea în sus sau în jos a transcripției este, în general, metoda utilizată pentru a modifica toleranța la secetă în plante. Porumbul și plantele de rapiță, capabile să prospere în condiții de secetă, se află în cel de-al patrulea an al studiilor de teren din California și Colorado și se anticipează că vor ajunge pe piață în 4-5 ani.
10 fibre industriale de rezistență
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spider mătase este cel mai puternic fibră cunoscută omului, mai puternică decât Kevlar (folosit pentru a face veste anti-bullet), cu o rezistență la tracțiune mai mare decât oțelul. În august 2000, compania canadiană Nexia a anunțat dezvoltarea caprinelor transgenice care au produs proteine de mătase de păianjen în laptele lor. În timp ce acest lucru a rezolvat problema producerii în masă a proteinelor, programul a fost retras când oamenii de știință nu și-au dat seama cum să-i rotească în fibre cum ar fi păianjenii. Până în 2005, caprele erau vândute oricui ar fi luat-o. În timp ce se pare că ideea de mătase de păianjen a fost pusă pe raft pentru moment, este o tehnologie care va apărea sigur din nou în viitor, odată ce vor fi adunate mai multe informații despre cum sunt țesute mătăsurile.