بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی شامل حوزه ای مشترک از علوم مختلف است که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم با یکدیگر به وجود آمده است. بیوتکنولوژی معادل هیچیک از علوم سنتی و مدرن موجود نیست، بلکه پیوند میان این علوم در جهت تحقق بخشیدن به تولید بهینه یک محصول زیستی یا انجام یک فرآیند زیستی به روشهای نوین و دقیق با کارآئی بسیار بالا می باشد.

زیست فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سالهای اخیر است.این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه چیز برای مردم بکار می‌برند. واژه بيوتكنولوژي (زيست فناوري) نخستين بار در سال 1919 توسط Karl Ereky   به مفهوم كاربرد علوم زيستي و اثر متقابل آن ها در فناوري هاي ساخت بشر به كار برده شد. به طور كلي هر گونه فعاليت هوشمندانه بشر درخلق، بهبود و عرضه محصـــولات گوناگون با استفاده از موجودات زنده مخصوصاً از طريق دستكاري ژنتيكي آنها در سطـح مولكـولي، در حوزه بيوتكنولوژي قرار ميگيرد .

زیست فناوری را در یک تعریف کلی به کارگیری اندامگان یا ارگانیسم یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیده نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه زیست شیمی ، میکروب شناسی و فناوریهای تولید را در سیستمهای زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت بین رشته‌ای علوم دارند مطالعه می‌کنند.

در تعریف دیگر زیست فناوری را چنین تشریح کرده‌اند: فنونی که از موجودات زنده برای ساخت یا تغییر محصولات ، ارتقا کیفی گیاهان یا حیوانات و تغییر صفات میکروارگانیسمها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کند.زیست فناوری به لحاظ خصوصیات ذاتی خود دانشی بین رشته‌ای است. كميته ملي زيستفناوري كشور بيوتكنولوژي را اينگونه تعريف كرده است: بيوتكنولوژي (زيست فناوري) عبارت است از كاربرد علوم مختلف در استفاده مستقيم يا غير مستقيم از موجودات زنده، قسمتي از بدن و يا فرآورده هاي آنها در اشكال طبيعي يا تغيير يافته. به عبارت ديگر، زيست فناوري شامل عضوي از فناوري هاست كه در آن از موجودات زنده و يا اجزاي آنها بهره گرفته ميشود .

کاربرد اینگونه دانشها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل بر هم کنش بخش های گوناگون زیست شناسی و مهندسی است. زیست فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه است و جزء دیگر سیستم یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند

)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 می‌پرداخت. 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 می‌پختند. در این دوران فرایندهای ساده و اولیه بیوتکنولوژی و بویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می‌شد.

 

۲)دوره میانی

 

در این دوره که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت میکرو ارگانیسم ها در محیط‌های 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 میکرو‌بیولوژی صنعتی معروف بود و هم اکنون نیز روند استفاده از این فرایندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیکن پیش بینی می‌شود به تدریج با استفاده از تکنیکهای بیوتکنولوژی نوین بسیاری از فرآیند‌های 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 فرآیند‌های بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میکرو) ارگانیسم ها استفاده می‌کردند. لیکن در اثر پیشرفت در زیست شناسی مولکولی و ژنتیک و شناخت عمیق تر اجزا و مکانیسم‌های 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.

سابقه استفاده از میکروارگانیسمها برای تولید مواد خوراکی نظیر سرکه ، ماست و پنیر به بیش از 8 هزار سال قبل برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسمها در تولید الکل و سرکه در قرن پیش، زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جست و جوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو ضمن حمل آنها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور تقاضای کمک کردند.لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلأ، قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند بی هوازی تخمیر نام دارد. و نیز دریافت که ترشیدگی و آلودگی براثر فعالیت دستۀ باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد.

لویی پاستور برای از بین بردن این مشکل فرایند پاستوریزه کردن را موثر دانست که عبارت بود از گرمایش نوشیدنیها نظیر شیر یا غذاهای جامد نظیر پنیر یا گوشت حیوانات وحشی به منظور از بین بردن میکروارگانیسمهای مضر یا غیر ضروری و یا تعیین سرعت تخمیر از طریق اعمال حرارت معین. پاستور همزمان با این موضوع میکروبیولوژی کاربردی را پایه گذاری کرد و دریافت که بسیاری از میکروارگانیسمها اگر چه در انسان و سایر موجودات زنده ایجاد بیماری می‌کنند یکی از مهمترین عوامل تغییر مواد در طبیعت هستند.

برخي كاربردهاي سنتي زيست فناوري عبارتند از:  اصلاح نباتات و دام، تهيه نان ، ماست و پنير كه سپس توليد انواع آنتي بيوتيكها، انسولين انساني و اينترفرون را نيز شامل گرديد. در حال حاضر با ظهور فناوري  DNA نوتركيب، دستكاري ژن ها و انتقال ژن از يك موجود زنده به ديگري يا به عبارت ديگر مهندسي ژنتيك ، ظرفيت بهره گيري از اين فناوري به نحو فزاينده‌اي افزايش يافته است.

اين تعريف،گستره وسيعي از رشته هاي مختلف علوم و فنون را در بر مي گيرد. چنانكه ميتوان زمينه هاي فعاليت زيست فناوري را در بخش هاي كشاورزي، پزشكي ، دام و آبزيان، فراوردههاي غذايي و داروئي ، صنعت و محيط زيست فراهم نمود. پيشرفتهاي چشمگير زيست فناوري در دهه-هاي اخير (به ويژه پس از دستيابي به روشهاي نوين مهندسي ژنتيك در جداسازي ژنها، دستكاري و انتقال آنها از موجودي به موجود ديگر) آن را به عنوان يكي از مهمترين فناوري هاي مولد در حال و آينده معرفي كرده است. به طور كلي زيست فناوري يكي از محورهاي اساسي توسعه در بسياري از كشورها قلمداد شده و در تنظيم راهكارها و برنامه هاي ملي توجه جدي به آن معطوف گرديده است .

در قرن 21 با توجه به افزايش بي رويه جمعيت و نياز به تأمين مواد غذايي، زيست فناوري كشاورزي مورد توجه خاص قرار گرفته است.

گياهان زراعي تراريخته پرمحصول و مقاوم گوناگوني مانند ذرت، برنج، سويا، گوجه فرنگي و گندم توليد شده و تكنيك‌هاي نوين زيست فناوري در افزايش توليد شير و گوشت دام موثر واقع شده‌اند.

تأمين سلامت و بهداشت جمعيت بيش از شش ميلياردي ساكنان كره زمين از طريق توليد داروهاي نوتركيب و واكسن ها، دستيابي به روش‌هاي درمان كم هزينه بيماري‌ها، يافتن درمان بيماري‌هاي صعب العلاج و تشخيص سريع‌تر و مؤثرتر بيماري هاي گوناگون از جمله بيماري‌هاي ژنتيكي از وظايف زيست فناوري پزشكي ميباشد.

رويكرد جديد به محيط زيست در قرن حاضر، در نظر گرفتن آن به عنوان يك جزء‌ از سرمايه ملي كشورها و در نتيجه لزوم حفظ آن با استفـاده از زيست فناوري از مهم ترين دغدغه هاي بشر در قرن حاضر است. حذف مؤثر آلاينده‌هاي محيطي خطرناك از محيط زيست با استفاده از ميكروارگانيسم‌هاي پالايشگر آلودگـي و استـفاده از تكنيك‌هاي حفظ، نگهداري و حراست از ذخاير ژنتيكي كشور از جمله كاربردهاي زيست فناوري در زمينه محيط زيست مي باشد.

كاربردهاي زيست فناوري در صنعت كه منجر به توليد محصولات گوناگون با صرف هزينه و انرژي كمتر، ضايعات‌ اندك و از همه مهمتر با كمترين اثر مخرب بر محيط زيست مي شود،  باعث شده كه از اين فناوري به عنوان يكي از پاكترين و در عين حال سودآور‌ترين بخش هاي صنعت ياد شود. زيست فناوري همچنين توليد محصولات نويني را كه قبلاً از روش هاي ديگر امكان توليد آن وجود نداشته يا بسيار سخت و دشوار بوده، ممكن ساخته است.