Biotehnologija se često smatra sinonimom za biomedicinska istraživanja, ali postoje i mnoge druge industrije koje koriste biotehnološke metode za učenje, kloniranje i promenu gena. Mi smo se navikli na ideju enzima u našem svakodnevnom životu i mnogi ljudi su upoznati sa polemikama oko upotrebe GMO u našoj hrani. Poljoprivredna industrija je u središtu te debate, ali od dana Džordža Vašingera Carvera, poljoprivredna biotehnologija proizvodi nebrojene nove proizvode koji imaju potencijal da bolje promene život.
01 Vaccines
Oralne vakcine već dugi niz godina rade kao moguće rješenje za širenje bolesti u nerazvijenim zemljama, gdje su troškovi preveliki za široko rasprostranjenu vakcinaciju. Genetski inženjeri, obično voće ili povrće, dizajnirani da nose antigene proteine od zaraznih patogena, koji će pokrenuti imunološki odgovor kada budu progutani. Primer ovoga je vakcina specifična za pacijente za lečenje raka. Vakcina protiv limfoma je napravljena korišćenjem biljaka duvana koji nose RNK iz kloniranih malignih B-ćelija. Dobijeni protein se zatim koristi za vakcinaciju pacijenta i podstiče imuni sistem protiv raka. Vakcine namenjene za lečenje karcinoma su pokazale značajno obećanje u preliminarnim studijama.
02 Antibiotici
Biljke se koriste za proizvodnju antibiotika za ljudsku i životinjsku upotrebu. Izražavanje antibiotskih proteina u stočnoj hrani, hranjeno direktno životinjama, je manje skupo od tradicionalne proizvodnje antibiotika, ali ova praksa pokreće mnoge probleme u vezi sa bioetikom , jer je rezultat široko rasprostranjen, eventualno nepotrebna upotreba antibiotika koja može promovirati rast antibiotskih otpornih bakterijskih sojeva. Nekoliko prednosti korišćenja biljaka za proizvodnju antibiotika za ljude su smanjene troškove zbog većeg broja proizvoda koji se mogu proizvoditi od biljaka u odnosu na jedinicu za fermentaciju , lakoća prečišćavanja i smanjenog rizika od kontaminacije u poređenju sa upotrebom ćelija i kulture sisara mediji.
03 Cveće
Više ima poljoprivredne biotehnologije nego samo borba protiv bolesti ili poboljšanje kvaliteta hrane . Postoje neke čisto estetske primene i primjer toga je korištenje tehnike identifikacije gena i transfera za poboljšanje boje, mirisa, veličine i drugih osobina cvijeća. Isto tako, biotehnologija je korišćena za poboljšanje drugih zajedničkih ukrasnih biljaka, posebno grmova i drveća. Neke od ovih promena su slične onima koje su napravljene za useve, kao što je povećanje hladne otpornosti rase tropske biljke, tako da se može gajiti u sjevernim vrtovima.
04 Biogoriva
Tom Merton
Poljoprivredna industrija igra veliku ulogu u industriji biogoriva, obezbeđujući sirovine za fermentaciju i preradu biomase, biodizela i bioetanola. Tehnike genetskog inženjeringa i enzimske optimizacije koriste se za razvoj kvalitetnijeg materijala za efikasnije konverzije i viših BTU izlaza nastalih proizvoda goriva. Visoko prinosni, energetski gusti usevi mogu smanjiti relativne troškove vezane za žetvu i transport (po jedinici proizvedene energije), što dovodi do povećanja vrijednosti gorivnih proizvoda.
05 Uzgoj biljnih i životinjskih vrsta
Poboljšanje biljnih i životinjskih osobina tradicionalnim metodama poput unakrsnog oprašivanja, kalemljenja i ukrštanja uzima mnogo vremena. Napredovanja biotehnologije omogućavaju brzu izradu specifičnih promjena na molekularnom nivou kroz previše izražavanje ili brisanje gena ili uvođenje inostranih gena. Potonji je moguć koristeći mehanizme kontrole ekspresije gena kao što su specifični promotori gena i faktori transkripcije . Metode kao što je odabir pomoću markera poboljšava efikasnost "usmerenog" uzgoja životinja, bez kontroverze koja je obično povezana sa GMO. Metode kloniranja gena moraju takođe da adresiraju razlike u vrstama u genetičkom kodu, prisustvo ili odsustvo introna i post-translacijske modifikacije kao što je metilacija.
06 štetnih usjeva
Godinama, mikrobom Bacillus thuringiensis , koji proizvodi protein koji je otrovan za insekte, a naročito evropski sojnik za kukuruz, korišćen je za usjeve prašine. Da bi se eliminisala potreba za prašnjom, naučnici su prvo razvili transgensku kukuruzu koja izražava Bt protein, a potom Bt krompiri i pamuk. Bt protein nije toksičan za ljude, a transgenski usevi olakšavaju farmerima da izbjegavaju skupe infestacije. 1999. godine sprovedene su kontroverze nad Bt kukuruzom zbog studije koja je predložila da se polen migrira na mlijeko gdje je ubio larve monarha koji su ga jeli. Naknadne studije pokazale su da je rizik za larve veoma mali, a proteklih godina kontroverza nad Bt kukuruzom je promenila fokus, na temu pojavljivanja otpornosti na insekte.
07 Kulture odporne na pesticide
Da ne budu zbunjeni sa otpornošću sa štetočinama , ove biljke tolerantne su dozvoljavanju farmerima da selektivno ubijaju okolna korova, bez povrede njihovih usjeva. Najpoznatiji primer ovoga je tehnologija Roundup-Ready, koju je razvio Monsanto. Prvo predstavljeno 1998. godine kao GM soje, biljke Roundup-Ready ne utiče na herbicid glifosat, koji se može primeniti u velikim količinama kako bi se eliminisale bilo koje druge biljke na terenu. Prednosti za to su uštede u vremenu i troškovi vezani za konvencionalnu obradu zemljišta radi smanjivanja korova ili višestrukih primena različitih vrsta herbicida kako bi selektivno eliminisali određene vrste korova. Moguće nedostatke uključuju sve kontroverzne argumente protiv GMO-a.
08 Nutrient Supplementation
U nastojanju da poboljšaju ljudsko zdravlje, posebno u nerazvijenim zemljama, naučnici stvaraju genetski izmenjenu hranu koja sadrži hranljive sastojke za koje se zna da pomažu u borbi protiv bolesti ili neuhranjenosti. Primer ovoga je Golden Rice , koji sadrži beta-karoten, prethodnik proizvodnje vitamina A u našim telima. Ljudi koji jedu pirinač proizvode više vitamina A, esencijalnog hranljivog materijala koji nedostaje u ishrani siromašnih u azijskim zemljama. Tri gena, dva iz narcisa i jedna iz bakterije, koja su sposobna da katalizuju četiri biokemijske reakcije, su klonirana u pirinač, da bi bila "zlatna". Ime proizilazi iz boje transgenskog zrna zbog prekomerne ekspresije beta-karotena, što daje korenju narančastoj boji.
09 Abiotski otpor napetosti
Manje od 20% zemlje je obradivog zemljišta, ali su neki usevi genetski izmenjeni da bi ih postali tolerantniji u uslovima slanosti, prehlade i suše. Otkrivanje gena u postrojenjima odgovornim za uzimanje natrijuma dovelo je do razvoja izbačenih biljaka sposobnih da raste u visokim sredinama soli. Upotreba ili regulisanje transpiracije je generalno metoda koja se koristi za promjenu tolerancije sušenja u biljkama. Kukuruz i biljke uljane repice, sposobne da uspevaju pod uslovima sušenja, nalaze se u svojoj četvrtoj godini ispitivanja na terenu u Kaliforniji i Koloradu, a očekuje se da će doći na tržište za 4-5 godina.
10 Industrijska vlakna vlakna
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spider svila je najjače vlakno poznato čovjeku, jače od Kevlar-a (koje se koristi za zaštitu od metka), sa većom čvrstoćom od čelika nego čelika. U augustu 2000. godine kanadska kompanija Nexia najavila je razvoj transgenih koza koji su proizveli proteine svinjske svile u mleku. Iako je to rešilo problem masovnog stvaranja proteina, program je bio ukinut kada naučnici nisu mogli shvatiti kako ih spinuti u vlakna kao što su pajevi. Do 2005. godine koze su bile na prodaju svima koji bi ih vodili. Iako izgleda da je ideja o pauk svilji za sada zaista bila tehnologija, koja će se u budućnosti sigurno ponovo pojaviti, još jednom se prikupljaju informacije o tome kako su svile tkane.