گستردگی و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آنرا کمی مشکل و متنوع ساخته است. برخی آن را مترادف میکروبیولوژی صنعتی و استفاده از میکروارگانیسم ها می دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیک تعریف می کنند.

تعریف بیوتکنولوژی

گستردگی و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آنرا کمی مشکل و متنوع ساخته است. برخی آن را مترادف میکروبیولوژی صنعتی و استفاده از میکروارگانیسم ها می دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیک تعریف می کنند. اما به طور کلی می توان تعریف زیر را برای بیوتکنولوژی ارائه داد. کاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل بیولوژیک (میکروارگانیسمها، یاخته های گیاهی و جانوری و آنزیمها و... ) برای تولید کالا و خدمات در کشاورزی، صنایع غذایی، دارویی، پزشکی و سایر صنایع. هر چند که با گذشت زمان دانشمندان به مفاهیم مشترکی در مورد تعریف بیوتکنولوژی نزدیکشده اند اما هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه ای از بیوتکنولوژی ارائه می دهد. علت این حقیقت را باید در ماهیت بیوتکنولوژی یافت.گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست و یکم به حدی است که اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط زیست، آموزش، کشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه های زندگی بشر را تحت تاثیر شگرف خود قرار خواهد داد. به همین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یکم را قرن بیوتکنولوژی نامگذاری کرده اند.آیا می دانید زیست فناوری (بیوتکنولوژی) چیست و امروزه مسلح بودن به این دانش می تواند نقش مهمی در توان قدرتی یک کشور محسوب شود؟در جهانی که با رشد انفجاری جمعیت روبروست ، علمی همچون بیوتکنولوژی است که می تواند نقش اثرگذاری در تامین غذای نسل حاضر و آینده کشورها داشته باشد. اگر خواهان وجود یک امنیت غذایی سالم، ارزان و کافی باشیم و نگران خرابی منابع غذایی از طریق خشکسالی، سیل، سرمای زودرس، بیماریها و غیره هستیم و همچنین اگر خواستار همگامی بخش کشاورزی با رشد جمعیت کنونی هستیم درحالی که اغلب زمین های کشاورزی و تقریبا همه آبهای مورد مصرف کشاورزی در حال استفاده می باشند، بیوتکنولوژی به کمک ما می آید. چرا که بیوتکنولوژیست ها می گویند که با این علم می توان راهکارهایی را برای نگهداری منابع غذایی، حذف آلودگیهای زیست محیطی، افزایش و بهبود تولیدات کشاورزی، کاهش وابستگی به مواد شیمیایی کشاورزی، ارایه بهترین روند تولید مواد غذایی، کاهش هزینه ها، تولید مواد غذایی سالم، بهداشتی، کافی و ارزان و با کیفیت تغذیه ای بالا تامین کرد. اصلا "بیوتکنولوژی " چیست و چگونه چون سلاحی در بالابردن توان یک کشور عمل می کند؟ کلمه بیوتکنولوژی از دو کلمه زنده و زندگی یا سامانه زنده و تکنولوژی به معنای یک روش علمی به منظور دستیابی به یک هدف علمی شکل گرفته است. بیوتکنولوژی به طور کلی به مجموعه ای از فناوریها اطلاق می شود که سامانه های زنده یا بیولوژیکی گیاه، حیوان، میکروارگانیسم یا ترکیبات مخصوص مشتق شده از این سامانه ها را به منظور تولید کالاها و خدمات صنعتی بکار می گیرد. هر چند بیوتکنولوژی پیشرفت نوظهور و جدیدی نیست، و مطالعات میکروبیولوژیست ها در طی بیش از صد سال نشان داده است که بین انسان و میکروبها ارتباط حیاتی بسیار نزدیکی وجود دارد که این ارتباط می تواند مفید و مضر باشد، اما استفاده از این علم برای توسعه و بهبود منابع غذایی انسان دستاورد جدیدی است که به تازگی طرح شده و دانشمندان در رقابتی با یکدیگر در این عرصه گام گذاشته اند. سابقه استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید موادخوراکی نظیر آبجو، سرکه، ماست و پنیر به بیش از ? ?هزار سال قبل می رسد ولی سازوکار تولید این محصولات برای کسی مشخص نبود. انسان با مشاهده این واقعیت که شیر ترش دارای قابلیت نگهداری خیلی بهتر است خیلی زود دریافت با افزودن مقدار اندکی شیر ترش روز قبل به شیر تازه می تواند فرایند تخمیر را در آن آغاز کند. اتانول نخستین ماده شیمیایی بود که برای بالا بردن محتوای الکلی شراب و آبجو بوسیله بیوتکنولوژی تولید شد. بجز تقطیر، بیوتکنولوژی از دوران مسیحیت تا اول سده بیستم تغییر اندکی داشت و همانند پیشرفت سایر علوم، انگیزه پیشرفت این علم نیز با جنگ فراهم شد. امروزه مطالعه بیوتکنولوژی به دو دسته گیاهی و حیوانی تقسیم می شود.

بیوتکنولوژی گیاهی، کاربردهای حال و آینده مهندسی مواد خام حاصل از گیاهان است که شامل: عملکرد محصولات، تغییر ترکیب محصول (اسیدهای چرب، پلی ساکاریدها، پروتیین ها، طعم، رنگ، و ...) بهبود ترکیب تغذیه ای، تبیین ژنهای جدید (پروتیین ها، سیستم تثبیت نیتروژن) بهبود قابلیت نگهداری (انبارداری ، عمر نگهداری) کاهش مراحل فرایند، بهبود مقاومت، برطرف کردن مواد نامطلوب، تبدیل جریانات زاید فرایند می باشند. مطالعه در بخش بیوتکنولوژی حیوانی نیز اهدافی دارد که شامل بالابردن میزان به طور مثال شیر و گوشت حیوانات ، بهبود مقاومت (بیماری)، گوشت و شیر مناسب (شیر بدون لاکتوز یا کم چربی و ترکیب پروتیین گوشت). کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع غذایی مشارکت بین چند رشته علمی متفاوت از قبیل بیولوژی سلولی ژنتیک میکروبیولوژی، بیولوژی مولکولی، بیوشیمی، مهندسی شیمی و اقتصاد را می طلبد. جدای از افزایش حجم مواد غذایی با به کارگیری علم بیوتکنولوژی، یکی از مهمترین جنبه های این علم بالا بردن ایمنی و سلامتی مواد غذایی حاصل از میکروارگانیسم ها است. ممکن است محصولی از نظر جنبه های حسی و غیره از درجه بالایی برخوردار باشد ولی در سوخت و ساز بدن ایجاد اختلال کند. به عنوان مثال گیاهانی که مقاوم به آفت کش شده اند، در ساختار آنها مواد حاصل از بی اثر کردن آفت کش باقی بماند و ایجاد حساسیت و بیماری کند. به همین خاطر نباید به بیوتکنولوژی مواد غذایی فقط از دید تولید بالا، خواص حسی و بهتر نگاه کرد. بلکه مراحل سوخت وسازی مواد غذایی در بدن باید مورد مطالعه قرار گیرد و ایمنی آنها تایید شود. با توجه به گستره و حیطه عمل بیوتکنولوژی ذکر تمام قابلیت ها و توانایی های بیوتکنولوژی در بخش کشاورزی و صنایع غذایی محدود به مقاله ها و کتابها نمی شود. تغییرات و تحولات چشمگیر و روزمره بیوتکنولوژی همگام با دانش سریع روز، تاثیر عمیقی بر فرایندها، محصولات و کالاهای غذایی، دارویی و بهداشتی می گذارد و همگامی این پیشرفتها باعث توسعه و بهبود کالاها و خدمات صنعتی می شود آنچه امروزه کشوری را توسعه یافته و یا عقب مانده معرفی می کند، میزان بهره گیری از فناوری در ابعاد مختلف توسعه، به خصوص توسعه تکنولوژی است. سند ملی زیست فناوری (بیوتکنولوژی) جمهوری اسلامی ایران، اخیراً به تصویب هیأت دولت رسید. برای این سند که از سوی کمیته 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 امکان پذیر نیست. تفاوتی که امروز بین جهان در حال توسعه و جهان توسعه یافته وجود دارد، براساس سرمایه، حجم تجارت، منابع طبیعی و حتی تجهیزات صنعتی نیست، بلکه معیار اصلی تفاوت بین دنیای پیشرفته صنعتی و جهان غیر صنعتی، فناوری و به ویژه فناوری پیشرفته است. چه بسا کشورهایی بدون بهره مندی از منابع غنی و سرمایه های کلان، تنها با رشد تکنولوژی خود توانسته اند به قدرت اقتصادی در دنیا مبدل شوند. بنابراین فناوری پیشرفته، جایگاه ویژه ای دارد و ما باید در کنار 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 که تامین کننده تقاضا و نیازهای انسانی است. به طور کلی می توان چنین تصور کرد که فناوری از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: انسان افزار، فن افزار، اطلاعات افزار و سازمان افزار این چهار جز بر یکدیگر اثر متقابل داشته و پیشرفت متناسب و مستمر این عناصر، توسعه فناوری را ایجاد می نماید. به بیان دیگر توسعه فناوری زمانی اتفاق می افتد که این اجزا، تعاملی مناسب داشته باشند و فعالانه عمل کنند.

درخت بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی مانند زیست شناسی، زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، مهندسی شیمی یا بیوشیمی، یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده و قلمرو آن را به سادگی تعریف کرد. بیوتکنولوژی شامل حوزه ای مشترک از علوم مختلف است که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم با یکدیگر به وجود آمده است. بیوتکنولوژی را می توان به درختی تشبیه کرد که ریشه های تناور آنرا علومی با قدمت زیاد مانند زیست شناسی به ویژه زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، میکروبیولوژی، بیو شیمی، ایمونو لوژی، شیمی، مهندسی شیمی، گیاه شناسی، جانور شناسی، داروسازی، کامپیوتر، و غیره تشکیل می دهند و شاخه های این درخت که کم و بیش به تازگی روییدن گرفته اند و هر لحظه با رشد خود شاخه های فرعی بیشتری را به وجود می آورند بسیار متعدد و متنوع می باشند. تقسیم بندی بیوتکنولوژی به شاخه های مختلف نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می کند و در رایج ترین تقسیم بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتکنولوژی استفاده می کنند و نام شاخه ای از بیوتکنولوژی را بدین ترتیب وضع می کنند. مانند بیوتکنولوژی پزشکی که از تلاقی بیوتکنولوژی با علم پزشکی بوجود آمده است یا بیوتکنولوژی کشاورزی که کار برد بیو تکنولوژی در کشاورزی را نشان می د هد. بدین ترتیب می توان از بیوتکنولوژی دارویی، بیوتکنولوژی میکروبی، بیوتکنولوژی دریا، بیوتکنولوژی قضایی یا پزشکی قانونی، بیوتکنولوژی محیطی، بیوتکنولوژی غذایی، بیو انفورماتیک، بیوتکنولوژی صنعتی، بیوتکنولوژی نفت، بیوتکنولوژی تشخیصی و غیره نام برد.

تاریخچه بیوتکنولوژی

در تقسیم بندی زمانی می توان سه دوره برای تکامل بیوتکنولوژی قائل شد:

۱)دوره تاریخی

در این دوره که بشر با استفاده ناخود آگاه از فرایندهای زیستی به تولید محصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الکلی، لبنیات، ترشی جات، سرکه و غیره می پرداخت. در شش هزار سال قبل از میلاد مسیح، سومریان و بابلیها از مخمرها در مشروب سازی استفاده کردند. مصریها در حدود چهار هزار سال قبل با کمک مخمر و خمیر مایه، نان می پختند. در این دوران فرایندهای ساده و اولیه بیوتکنولوژی و بویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می شد.

۲)دوره میانی

در این دوره که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت میکرو ارگانیسم ها در محیط های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمنتورها در تولید آنتی بیوتیکها، آنزیمها، اجزاء مواد غذایی، مواد شیمیایی آلی و سایر ترکیبات، بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در این دوره این بخش از علم به نام میکرو بیولوژی صنعتی معروف بود و هم اکنون نیز روند استفاده از این فرایندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیکن پیش بینی می شود به تدریج با استفاده از تکنیکهای بیوتکنولوژی نوین بسیاری از فرآیند های فوق نیز تحت تاثیر قرار گرفته و به سمت بهبود و کارآیی بیشتر تغییر یابد.

۳)دوره نوین بیوتکنولوژی

در این دوره بیوتکنولوژی با کمک علم ژنتیک در حال ایجاد تحول در زندگی بشر است. بیوتکنولوژی نوین مدتی است که رو به توسعه بوده و روز به روز دامنه و وسعت بیشتری می یابد. این دوره زمانی از سال ۱۹۷۶ با انتقال ژنهایی از یک میکرو ارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن دانشمندان در فرآیند های بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میکرو) ارگانیسم ها استفاده می کردند. لیکن در اثر پیشرفت در زیست شناسی مولکولی و ژنتیک و شناخت عمیق تر اجزا و مکانیسم های سلولی و مولکولی، متخصصین علوم زیستی توانستند به اصلاح و تغییر خصوصیات (میکرو ) ارگانیسم ها بپردازند و (میکرو) ارگانیسمهایی با خصوصیات کاملاً جدید بوجود آورند تا با استفاده از آنها بتوانند ترکیبات جدید را با مقادیر بیشتر و کارآیی بالا تر تولید نمایند.

نگاهی به زیست فناوری در ایران

در ایران نهادهایی همچون پژوهشکده های وابسته به نهادهای دولتی و دانشگاهی از جمله جهاد دانشگاهی برای ارتقای سطح این دانش در ایران فعال هستند و تاکنون فعالیت های قابل قبولی نیز در این زمینه در ایران اجرا شده به گونه ای که توجه سازمان بهداشت جهانی را به خود جلب کرده است .به همین منظور سازمان بهداشت جهانی اجلاس کشورهای تحت پوشش منطقه مدیترانه شرقیEMRO را در زمینه تحقیقات وتولیدات ژنومیکس (یکی از شاخه های بیوتکنولوژی است) و بیوتکنولوژی در تهران برگزار کرد. در همین سال برگزاری کنفرانس در تهران، یعنی سال????در زمینه بیوتکنولوژی شاهد موفقیت وحرکت های مثبتی نسبت به سالهای قبل بود. ورود بیوتکنولوژی به عنوان یکی از شاخه های اصلی صنایع نوین در وزارت صنایع و حمایت های مرکز صنایع نوین موجب دلگرمی بسیاری از پژوهشگران فعال در این بود. این مرکز در طی مدت کوتاهی که از آغاز به کار آن می گذرد، توانسته است نقش بسیار سازنده ای را در حمایت از شرکتهای فعال در زمینه بیوتکنولوژی و ترغیب پژوهشگران برای ورود به عرصه تولید ایفا کند. هم چنین حمایت های 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 بیوتکنولوژی را در اولویت کاری خود قرار داد. این وزارتخانه بااجرای سیاستهای مدون و تعریف شده خود می تواند اثر مهمی در رشد این فناوری داشته باشد که از آن جمله می توان به تدوین راهنماهای دارویی بیوتکنولوژی، آیین نامه ها و شرایط نظارتی و همچنین تدوین آیین نامه تولید محصولات بااستفاده از امکانات اجاره ای اشاره کرد. از دیگر موارد فعالیت بیوتکنولوژیک در ایران، به حمایت معاونت تحقیقات و فناوری وزارت بهداشت در ایجاد شبکه های بیوتکنولوژی و پزشکی مولکولی که حرکتی ملی و جامع نگر بوده است می توان اشاره کرد. هم چنین دفتر همکاریهای فناوری ریاست جمهوری درایجادارتباط با کشورهای خارج و تسهیل در امر بکارگیری نیروی خارجی در زمینه بیوتکنولوژی فعال شده که این امر موجب حذف دیوان سالاری برای شرکتها و وزارتخانه های مرتبط با بیوتکنولوژی شده است. در کل می توان گفت گرچه این مراکز تحقیقاتی فعال شده اند اما هنوز پتانسیل های بسیاری در ایران برای فعال شدن در حوزه بیوتکنولوژی وجود دارد.در صورتی می توان نتیجه تحقیقات و عملکردها در این مراکز را مثبت ارزیابی کرد که نتایج حاصل از آنها در وضع موجود و رفاه اجتماعی تاثیر گذار شود. هر چند با روندی که امروزه در این حوزه در ایران طی می شود رسیدن به چنین چشم اندازی دور نیست.

زیست فناوری برای توسعه پایدار

با توجه به اینکه منابع زیستی بخشی از سرزمین می باشد، 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، بلکه ایرانیان بر اثر بهره برداری غیر اصولی از منابع طبیعی نقش مهمی در نابودی فرهنگ و تمدن خود ایفا می نمایند. بنابراین حفاظت و حمایت از منابع طبیعی کشور و اشاعه فرهنگ زیست محیطی وظیفه ملی و دینی هر ایرانی ا یکی از ابزارهای کاربردی جهت رسیدن به توسعه پایدار، استفاده از فناوریهای نوین به خصوص بیو تکنولوژی می باشد. از آنجا که کاربردهای بیوتکنولوژی در کلیة شئونات زندگی بشر نقش آفرین شده است می توان حدس زد در آینده نزدیک کنار اکثر نامهای رایج علوم و فنون یک کلمه « بیو » یا « بیوتک » هم اضافه شود، بی شک در آینده نیز گستره نفوذ این صنعت فراگیر و جایگاه و نقش آن در سرنوشت انسانها بیشتر خواهد شد. بنابراین بیوتکنولوژی علاوه بر اینکه می تواند ابزار مناسب و قدرتمندی برای دستیابی به توسعه پایدار به شمار آید، ابزار و اهرم قدرتمندی برای تسلط هرچه بیشتر کشور های مجهز به این صنعت بر سایر کشورها نیز محسوب می شود. بیوتکنولوژی بدون هیچ تردیدی نقش اساسی در توسعه اقتصادی کشورهای جهان ایفا کرده است، از این رو هرگونه ضعف، تبعات وخیمی را برای کشور به دنبال خواهد داشت. کاربرد وسیع بیوتکنولوژی در بخشهای مختلف نشانگر گستره وسیع این علم می باشد به طوریکه، دور ماندن از دستاوردها و توانمندی های این فناوری را می توان معادل از دست رفتن استقلال ملی و وابستگی گسترده به سایر کشورها 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 الکترونیک نبوده است ولی این شدت به سرعت رو به فزونی است. این در حالی است که ارزش توسعه فناوری زیستی در کشور به قدری زیاد است که باید هر چه سریعتر با برنامه ریزی و سرعت مناسب، این فناوری را توسعه دهیم، در غیر اینصورت با توجه به اقتصاد تک محصولی وابسته به نفت در آینده دچار چالش های عظیمی خواهیم شد که لطمات جبران ناپذیری را برای کشور به دنبال خواهد داشت. به علاوه بیوتکنولوژی می تواند محافظ زیست در جهت توسعه ای پایدار باشد، با این وجود ارزیابی زیست محیطی بر پایه عملکرد بیو تکنولوژی در جهت تکامل توسعه امری انکار ناپذیر است و لازم است اقداماتی در زمینة ارزیابی بیوتکنولوژی محیط زیست که از اصول اولیه توسعه پایدار است، صورت گیرد.توسعه پایدار درک درست از تعامل، در نظام به هم پیوسته فرایند های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی است به بیان دیگر توسعه پایدار عبارت از توسعه ای همه جانبه در کلیه بخشها می باشد، که در عین انجام کلیه فعالیتها، کمترین آسیب زیست محیطی به منابع مورد استفاده وارد شود. بطور کلی توسعه پایدار با مفهوم سنتی توسعه که اصولاً بر محور رشد اقتصادی متمرکز 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، کیفیت زندگی و حقوق اولیه را در بر می گیرد

آیا زیست فناوری و مهندسی ژنتیک دستاورد و کاربردی دارند؟

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط زیست و بهداشت بشر، استفاده های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه حل های بی شماری ارائه می کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش های بیوتکنولوژی را می توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته های علوم پایه بستگی تام دارد. از این رو سرمایه گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل های 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، توانایی ها و قابلیت های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می توان ادعا کرد پیشرفت های بزرگ بشر در دست یابی به بسیاری از موفقیت های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است. در ادامه به گوشه هایی از این کاربردها اشاره می شود:

۱) بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده ای مانند ابداع روش های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم های بیماری زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی "، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری ها و پس از آن "، "ژن درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری "، "تولید داروها و واکسن های نوترکیب و جدید "، "ساخت کیت های تشخیصی "، "ایجاد میکروارگانیسم های دست کاری شده برای کاربردهای خاص "، "تولید پادتن های تک دودمانی (منوکلونال) " و غیره را در بر می گیرد.

امروزه برای تشخیص های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به نظر نمی رسد. در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می شود:

۱ ۱) ژن درمانی (Gene Therapy)

بسیاری از صاحب نظران از سده حاضر به عنوان سده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن درمانی در اوایل دهه ۱۹۹۰، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن های سالم به درون سلول های بدن و تصحیح و درمان ژن های جهش یافته و معیوب، پنجره ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده های ژنی) با بسیاری از بیماری ها گشوده است. ژن درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول های یک موجود برای مقاصد درمانی می باشد که به روش های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می گیرد. کشف بسیاری از ژن های بیماری زای مهم در آینده نزدیک، کاربرد روش های متنوع و بی سابقه غربال سازی ژنتیکی و پیشگویی های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت های مهندسی ژنتیک و ژن درمانی است. پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت های موجود در زمینه ژن درمانی فائق آمده اند. همچنین در زمینه هدف گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن (به عنوان دارو) پیشرفت های چشمگیری حاصل شده است. علیرغم اینکه در حال حاضر ژن درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش های پزشکی مولکولی، در آینده ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

۱ ۲) طرح بین المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژه بین المللی ژنوم انسان، یکی از مهم ترین و عظیم ترین طرح های تحقیقاتی زیست شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره های بی شماری را گشوده و قله های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره منتظره ای را در علوم پزشکی به وجود خواهد آورد. طرح بین المللی ژنوم انسان را می توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد.

۱ ۳) شناسایی مکانیسم های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می شود دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت های خیره کننده ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته اند که در آینده نزدیک، به روش های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش گویی کند، اما چشم انداز آن بسیار نویدبخش است.

در این راستا، تلاش های گسترده ای برای درمان سرطان با استفاده از روش های ژن درمانی (مانند انتقال ژن های بازدارندة سرطان به درون سلول ها) به طور فزاینده ای در حال افزایش است. مهار ژن هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده اند (مانند آنکوژنهای فعال شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می آیند. اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند " را طراحی کرده اند که بتواند در درون سلول های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش های الگو موفقیت آمیز بوده و توانسته است حدود ۶۰ درصد از سلول های سرطانی را نابود سازد. شماری از شرکت های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی رویه سلولی (سرطان) فعالیت می کنند. بی شک انجام این پژوهش ها، که در آینده ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی بود.

۱ ۴) 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 کلون سازی (همانندسازی یا شبیه سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه ای مشابه موجود اولیه ساخته می شود. شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال ۱۹۹۶ توسط یان ویلموت انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته اش خارج شده بود، به دست آمد. به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش های آنها در این زمینه ، می تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه های پزشکی، کشاورزی و مانند آن ها منجر شود. البته علیرغم بحث های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده های احتمالی از مقوله شبیه سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش های 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 بیماری ها به کار رفته شود.

۲) بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم ها و با روش های زیستی (Bioleaching) صورت می گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک کننده هستند، از دیگر زمینه های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است. تولید پلاستیک های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی های تجدید پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی های زیست محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می روند.

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط زیست و بهداشت بشر، استفاده های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه حل های بی شماری ارائه می کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش های بیوتکنولوژی را می توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته های علوم پایه بستگی تام دارد. از این رو سرمایه گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل های 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، توانایی ها و قابلیت های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می توان ادعا کرد پیشرفت های بزرگ بشر در دست یابی به بسیاری از موفقیت های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است.

۳) بیوتکنولوژی و کشاورزی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می دانیم، گیاهان، اصلی ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می گردد. به همین دلیل، کاربرد روش های مهندسی ژنتیک و زیست فناوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش ها در شاخه های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است.

کشاورزی پایدار در گرو بیوتکنولوژی

علم بیوتکنولوژی یکی از علومی است که در سال های اخیر رشد بسیار چشمگیری داشته و با گسترش مرزهای دانش، باعث تحولی عظیم در عرصه های مختلف از جمله بخش های کشاورزی، پزشکی، داروسازی، صنعت و محیط زیست شده است. بیوتکنولوژی عبارت است از علم و فن استفاده از موجودات زنده با اهداف صلح دوستانه و بشردوستانه به منظور رفاه حال بشر و حفظ محیط زیست. بیوتکنولوژی کشاورزی، علمی است که از طریق تکنیک های DNA نوترکیب و تولیدات بیولوژیکی خاص، موجبات تولید هدفمند گیاهان و احشام را با صفات مورد نظر و مطلوب بشر فراهم می سازد. این علم در سال های اخیر باعث افزایش قابل توجهی در تولید محصولات کشاورزی شده است و سودآوری قابل ملاحظه ای را برای شرکت ها و موسسات فعال در این زمینه فراهم کرده است. همراه با توسعه این علم نوین، مقوله ای به نام کشاورزی پایدار نیز مطرح می شود. کشاورزی پایدار سیستمی است که در آن با اعمال مدیریت صحیح در استفاده از منابع طبیعی، می توان نیازهای غذایی بشر را تأمین و کیفیت محیط زیست را حفظ کرد و از تخریب ذخایر طبیعی جلوگیری به عمل آورد. در توسعه پایدار کشاورزی، کاهش فشار وارده به اراضی زیرکشت، عدم مصرف مواد شیمیایی (کود و سم)، حفظ ذخایر طبیعی و سلامت نسل حاضر و آینده، جزء مباحث اصلی است. طی گام هایی که به سمت ایجاد کشاورزی پایدار برداشته می شود، قبل از هر چیز باید به تعادل بین تولیدمحصول و تغییرات محیطی توجه شود و سیستم زراعی را نه به منزله مجموعه یا تشکیلات مجزا و مستقل، بلکه به عنوان بخشی از کل سیستم محیط زیست بایستی تلقی کرد. اگر به جای استفاده از کودها و سموم شیمیایی، علف کش ها، هورمون ها و... از تناوب های زراعی، بقایای گیاهی، کود سبز، کودهای آلی، مبارزه بیولوژیک با حشرات و ارقام مقاوم به تنش های زنده و غیرزنده، استفاده گردد، آنگاه می توان گفت که سیستم کشاورزی پایدار، مولد، تجدیدشونده، سودآور و خودکفاست و لطمه ای به محیط زیست وارد نخواهد ساخت. طبق یک تعریف مشابه دیگر، کشاورزی پایدار، یک سیستم پیشرفته تولید گیاه و احشام است که دارای حداقل ? خصوصیت باشد: اول اینکه، این سیستم، نیازهای غذایی را به شکل کاملاً ایمن برای بشر برطرف سازد، دوم اینکه، موجبات افزایش کیفیت محیط و منابع طبیعی را فراهم سازد، سوم اینکه، باعث استفاده موثرتر از منابع تجدیدنشدنی و حفظ و کنترل بهینه چرخه های بیولوژیکی گردد، چهارم اینکه، حمایت اقتصادی از کشاورزان را افزایش دهد و پنجم اینکه موجب افزایش کیفیت زندگی برای کشاورزان و کلیه افراد جامعه شود. اگر ادعا کنیم سیستم های غذایی ما در بخش کشاورزی، غالباً در درازمدت پایدار نیستند، سخن گزافی نگفته ایم. با توجه به روند روزافزون جمعیت دنیا و افزایش تقاضا برای غذا، دو راه جهت افزایش عملکرد در بخش کشاورزی توصیه می شود. راه اول، توسعه اراضی قابل کشت و راه دوم افزایش عملکرد در واحد سطح است. در مورد راه حل اول لازم به ذکر است که زمین از منابع محدود در بخش کشاورزی است و توسعه این منبع تا حد مختصری امکان پذیر است. با توجه به این افزایش جمعیت، رشد پنج درصدی اراضی قابل کشت، جوابگوی نیاز غذایی این جمعیت نخواهد بود. پس راه حل دوم یعنی افزایش تولید در واحد سطح، معقول تر به نظر می رسد. تاکنون نیز اغلب پیشرفت ها در این زمینه به دلیل افزایش عملکرد در واحد سطح بوده و تاکنون پاسخگوی افزایش جمعیت بوده است.یکی از مهمترین راه حل های افزایش عملکرد در واحد سطح، به کارگیری علم بیوتکنولوژی است. این عمل با تکنیک های خاص خود، کشاورزی مدرن را بیشتر و بیشتر به سمت پایداری منابع طبیعی سوق می دهد. به خاطر روشن تر شدن نقش باارزش بیوتکنولوژی در کشاورزی پایدار یکسری نکات ذکر می شود: اولی اینکه، بیوتکنولوژی دامنه وسیعی از محصولات اصلاح شده و یا جدید را تولید می کند، دوم اینکه با تولید واریته های جدید گیاهان زراعی با صفاتی از قبیل مقاومت، تحمل و کیفیت بالا، راه حل جدیدی را برای پایداری منابع طبیعی و تولید غذا ارائه می دهد، سوم اینکه بیشتر گیاهان زراعی نوین که از طریق بیوتکنولوژی تولید شده اند در مقایسه با گیاهان سنتی، در یک قطعه زمین مشخص با نیازهای طبیعی مشابه، محصول بیشتری تولید می کنند، چهارم اینکه، تعدادی از این گیاهان جدید، برای مثال آنهایی که مقاوم به بیماری یا آفت شده اند، باعث کاهش استفاده از منابع غیرقابل تجدید می شوند و همچنین با کاهش استفاده از سموم شیمیایی، یک ابزار با ارزش جهت تولید محصولات کشاورزی پایدار هستند. علاوه بر موارد ذکر شده، تکنیک های مراقبت و نگهداری گیاهان به وسیله عوامل بیوکنترلی جدید که از بیوتکنولوژی نشأت گرفته اند، موجب عملیات کشاورزی بسیار دقیق با حداقل تلفات و افزایش عملکرد می شود. بیوتکنولوژی کشاورزی در پایداری رشد اقتصادی و رقابت اقتصادی خصوصاً در کشورهای توسعه یافته نقش بسیار مهمی بازی می کند. از طرف دیگر تعداد بسیار زیادی از افراد در این بخش با مشاغل بسیار باارزش فعالیت دارند، با این تفاسیر، نمی توان تأثیر علم بیوتکنولوژی را در پایداری اقتصادی نیز نادیده گرفت.تأثیر عمده بیوتکنولوژی بر کشاورزی پایدار، از طریق پیشرفت های ژنتیکی است. سودآوری مطلوب و افزایش تولید در این زمینه، در طول سالهای گذشته عمدتاً به دو دلیل اصلی بوده است: یکی پیشرفت های ژنتیکی و دیگری افزایش در استفاده از منابع. همانطور که ذکر شد، بسیاری از منابع در بخش کشاورزی محدود هستند، بنابراین در درازمدت استفاده عاقلانه از منابع بسیار بااهمیت است. آینده کشاورزی پایدار احتمالاً از طریق پیشرفت در علم ژنتیک امکان پذیر خواهد بود. برای مثال استفاده از هیبریدهای پیشرفته در گیاه ذرت در دهه اخیر، سودآوری بسیار بالایی را برای آمریکای شمالی به ارمغان آورده و آن را به قطب اصلی ذرت دنیا تبدیل کرده است.همچنین یافته های نسبتاً مشابهی از طریق پیشرفت های ژنتیکی در مورد گندم، جو، چاودار، سویا و... به دست آمده است. اگر علم بیوتکنولوژی از طریق پیشرفت های ژنتیکی بتواند نیاز غذایی جمعیت دنیا را مرتفع سازد و از طرفی به حفظ منابع طبیعی کمک کند و بدین وسیله هر دو منابع حیاتی (هوا، آب و عناصر غذایی) و همچنین زیبایی محیط زیست (فضای سبز، پارک ها، تنوع و...) حفظ گردد، آن گاه بیوتکنولوژی در راستای پایدار کردن کشاورزی حرکت خواهد کرد، در غیر این صورت این علم به عاملی بسیار خطرناک در تخریب منابع طبیعی و اکوسیستم ها تبدیل خواهد شد. در صورت عدم استفاده صحیح از این علم، به جای پایدار کردن کشاورزی و حفظ منابع، اثرات بسیار مضری بر پیکره محیط زیست وارد خواهد ساخت. برای مثال، با گسترش تولید گیاهان زراعی و احشام با ظرفیت مقاومت به تنش های محیطی در مناطقی که برای گیاهان زراعی و دام های معمولی نامناسب است، با استفاده از علم بیوتکنولوژی، آسان می شود. اگر این امر اتفاق افتد، تنوع زیستی گونه های گیاهی و حیوانی در اکوسیستم های طبیعی کاهش می یابد. همچنین ممکن است گونه های تغییریافته ژنتیکی به گونه هایی خطرناک برای محیط زیست تبدیل شوند. گسترش برخی علف های هرز، خطر ایجاد نوترکیبی در ویروس ها و پاتوژن ها، ایجاد آلرژی برای برخی افراد، انتقال ژن ها از گونه های زراعی تراریخت به گونه های وحشی و ایجاد مسمومیت غذایی از دیگر خطرات علم بیوتکنولوژی است، که در صورت عدم استفاده صحیح، وقوع آنها اجتناب ناپذیر خواهد بود.

منابع :

parsbiology

www.bio.org

www.biotech.about.com


شما در حال مطالعه صفحه 1 از یک مقاله 2 صفحه ای هستید. لطفا صفحات دیگر این مقاله را نیز مطالعه فرمایید.