Βιοτεχνολογία των φυτών:Χρησιμοποιώντας την έμπνευση της φύσης για τη βελτίωση της ανθρώπινης ζωής

Η βιοτεχνολογία είναι ένα απίστευτα ευρύ πεδίο επιστημονικής μελέτης ακόμη και πριν προσθέσετε το Φυτικό Βασίλειο στο μείγμα. Από την ανάπτυξη ισχυρότερων δομικών υλικών έως την καλλιέργεια ανθεκτικών στα παράσιτα καλλιέργειες, υπάρχουν πολλοί τρόποι είτε να δανειστούμε βιολογικά χαρακτηριστικά και να τα προσθέσουμε στις εφευρέσεις μας είτε να κάνουμε αλλαγές σε υπάρχοντες οργανισμούς για να εξυπηρετήσουμε καλύτερα τις ανθρώπινες ανάγκες.

Εδώ είναι μερικοί από τους κύριους τρόπους με τους οποίους η βιοτεχνολογία των φυτών βελτιώνει τα προϊόντα, ενισχύει την ανθρώπινη υγεία και βελτιώνει τους τρόπους με τους οποίους χρησιμοποιούμε τους πεπερασμένους πόρους της Γης. Αλλά πρώτα:τι ακριβώς είναι η βιοτεχνολογία;

Τι είναι η Βιοτεχνολογία;

Συχνά αναφέρεται με τη συντομογραφία «biotech», η βιοτεχνολογία είναι μια περιοχή της επιστήμης που συνδυάζει τη βιολογία με τη χημεία και τη μηχανική. Με πιο απλά λόγια, είναι όπου οι άνθρωποι μιμούνται ή αλλάζουν ζωντανές βιολογικές διεργασίες ή οργανισμούς για να δημιουργήσουν ένα νέο προϊόν ή να βελτιώσουν ένα υπάρχον.

Υπάρχει κάποια επικάλυψη μεταξύ αυτής της επιδίωξης και πολλών άλλων, συμπεριλαμβανομένης της βιομηχανικής, της μοριακής βιολογίας και της νανοτεχνολογίας. Όταν οι περισσότεροι αναφέρονται στη βιοτεχνολογία, αναφέρονται στη γενετική τροποποίηση οργανισμών καλλιεργειών, αν και υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές, στις οποίες θα φτάσουμε.

Μερικές από τις μορφές που μπορεί να λάβει η βιοτεχνολογία περιλαμβάνουν τις ακόλουθες:

• Τροποποίηση του γενετικού κώδικα ενός οργανισμού
• Αναπαραγωγή νέων οργανισμών για την εξυπηρέτηση ενός σκοπού
• Χρήση οργανισμών ως έχουν για την παροχή μιας λειτουργίας
• Δημιουργία υλικού ή μηχανισμού που μιμείται μια βιολογική διαδικασία

Υπάρχουν, φυσικά, ανησυχίες σχετικά με τις επιπτώσεις της βιοτεχνολογίας - ειδικά τεχνολογιών που καυχώνται την ικανότητα να αλλάζουν τους γενετικούς κώδικες των φυσικών οργανισμών. Σε αυτό το μεθυστικό φιλοσοφικό μείγμα είναι η έρευνα βλαστοκυττάρων, η ανθρώπινη κλωνοποίηση και ο βιολογικός πόλεμος.

Τύποι Βιοτεχνολογίας

Είναι ενδιαφέρον ότι οι κλάδοι της βιοτεχνολογίας ονομάζονται από χρώματα. Κάθε κλάδος αφορά έναν διαφορετικό τρόπο με τον οποίο οι φυσικές βιολογικές διεργασίες και οργανισμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν ή να προσαρμοστούν για ανθρώπινους σκοπούς. Ακολουθεί μια επιλεγμένη λίστα ορισμένων από τους κύριους τύπους βιοτεχνολογίας:

• Πράσινη βιοτεχνολογία :Πρόκειται για εφαρμογές που αφορούν την προσαρμογή ή τη δημιουργία καλλιεργειών για να γίνουν ανθεκτικές στην ξηρασία, τα παράσιτα, ακόμη και το χαλάζι. Περιλαμβάνει επίσης την ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον τεχνολογιών εμπνευσμένων από τη φύση.
• Λευκή (ή γκρι) βιοτεχνολογία :Αφορά την ανακάλυψη και ανάπτυξη νέων καυσίμων και χημικών ουσιών για χρήση στις μεταφορές, την ενέργεια και την κατασκευή.
• Κόκκινη βιοτεχνολογία :Αυτός ο τομέας της βιοτεχνολογίας αφορά την ανθρώπινη υγεία. Οι επιστήμονες σε αυτό το πεδίο πειραματίζονται με νέα φάρμακα, έρευνα βλαστικών κυττάρων και τεχνικές αναγέννησης οργάνων και ιστών.
• Μπλε βιοτεχνολογία :Η μπλε βιοτεχνολογία αφορά υδάτινα περιβάλλοντα, όπως ύφαλοι και αλιεία. Ένας σημαντικός τομέας έρευνας είναι οι οικονομικά αποδοτικές τεχνικές ελέγχου για παράσιτα και ασθένειες που μεταδίδονται στο νερό.

Ένας τελευταίος τύπος βιοτεχνολογίας είναι γνωστός ως «σκοτεινή» βιοτεχνολογία. Αυτή είναι η περιοχή που αποτυπώνει το μεγαλύτερο μέρος της προαναφερθείσας διαμάχης. Περιλαμβάνει τεχνολογίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε βιολογικούς πολέμους και εκείνες που περιλαμβάνουν παραβίαση του ανθρώπινου γονιδιώματος μέσω κλωνοποίησης ή άμεσου χειρισμού.

Παραδείγματα Βιοτεχνολογικών Εφαρμογών

Τι γίνεται όμως με μερικά πρακτικά παραδείγματα; Ακολουθούν μερικοί άλλοι τρόποι με τους οποίους η βιοτεχνολογία αναπτύσσει και επεκτείνει τις ανθρώπινες δυνατότητες χρησιμοποιώντας τη φύση ως έμπνευση:

• Βρείτε θεραπείες για ασθένειες
• Ξεκλειδώστε τα μυστικά της κυτταρικής βιολογίας
• Αναπτύξτε εμβόλια για την πρόληψη ασθενειών
• Βελτιώστε την απόδοση των εγκαταστάσεων βιομάζας, ηλιακής ενέργειας και αιολικής ενέργειας
• Χρησιμοποιήστε τη ζύμωση για να δημιουργήσετε νέα τρόφιμα και ποτά
• Κάντε την κατασκευή καθαρότερη και λιγότερο σπάταλη
• Κάντε τα τρόφιμα και τα ποτά πιο θρεπτικά
• Εφεύρε νέους τύπους καυσίμων και μπαταριών
• Δημιουργήστε οργανισμούς καλλιέργειας που αντέχουν σε σκληρές συνθήκες και παράσιτα

Τώρα, ας πάμε σε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα οφέλη της βιοτεχνολογίας — ειδικά της βιοτεχνολογίας των φυτών.

Τροποποίηση τροφίμων για τη βελτίωσή τους

Οι δυνατότητες των γενετικά τροποποιημένων οργανισμών (ΓΤΟ) να τροφοδοτούν έναν αυξανόμενο ανθρώπινο πληθυσμό σε έναν πλανήτη με πεπερασμένους πόρους γίνονται ευρέως γνωστές. Οι ΓΤΟ παραμένουν ένα επίμαχο θέμα, αλλά είναι κλάδος της βιοτεχνολογίας με εκτεταμένα οφέλη.

Ένα από τα κύρια είναι η δυνατότητα εξάλειψης ορισμένων από τα λιγότερο επιθυμητά χαρακτηριστικά των φυτών που χρησιμοποιούμε για φαγητό. Για παράδειγμα:η τροποποίηση των αλληλουχιών αμινοξέων στη σόγια και τα φιστίκια μπορεί να μειώσει την αλλεργιογόνο δράση τους σε ευάλωτα μέλη του πληθυσμού.

Άλλα παραδείγματα αυτού του είδους βιοτεχνολογίας στα φυτά περιλαμβάνουν την αφαίρεση γλυκοζινολικών, γλυκοαλκαλοειδών και μυκοτοξινών στο άλευρο canola, τις πατάτες και το καλαμπόκι, αντίστοιχα. Είναι ακόμη δυνατό να δημιουργηθούν καφέδες χωρίς (ή με πολύ χαμηλή) καφεΐνη χωρίς την δαπανηρή και χρονοβόρα διαδικασία της χημικής εκχύλισης.

Υπολογίζεται ότι το 80% των προϊόντων διατροφής στην αγορά σήμερα περιέχουν κάποια ποσότητα γενετικά τροποποιημένων οργανισμών, πράγμα που σημαίνει ότι η βιοτεχνολογία έχει ήδη αντίκτυπο στη ζωή μας σε μεγάλο βαθμό.

Κάνοντας την παραγωγή πιο αποτελεσματική

Είναι καιρός να γίνουν οι εκτεταμένες αλυσίδες εφοδιασμού της ανθρωπότητας πιο αποτελεσματικές και όσο το δυνατόν πιο απαλλαγμένες από απόβλητα. Η βιοτεχνολογία παρέχει πολλές συναρπαστικές δυνατότητες μέσω των οποίων μπορεί να επιτευχθεί αυτό, μεταξύ άλλων μέσω του χειρισμού βιοκαταλυτών και ενζύμων σε χημικά, χρώματα και φινιρίσματα, βιοϊατρικά και άλλα περιβάλλοντα παραγωγής.

Ο Οργανισμός Καινοτομίας Βιοτεχνολογίας ισχυρίζεται ότι τα ακόλουθα πλεονεκτήματα είναι δυνατά όταν στρέφεται η βιοτεχνολογία προς τη βελτίωση της μεταποιητικής βιομηχανίας:

• Η χημική παραγωγή θα μπορούσε να γίνει 80% πιο βελτιωμένη.
• Ορισμένες διαδικασίες καθαρισμού θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, εξοικονομώντας πάνω από 4 δισεκατομμύρια $ ετησίως στο κόστος ενέργειας.
• Οι κατασκευαστές γενικού σκοπού θα μπορούσαν να δουν 50% εξοικονόμηση λειτουργικού κόστους μέσω μεγαλύτερης απόδοσης διαδικασίας και λιγότερης χρήσης νερού.
• Όλοι οι βιομηχανικοί τομείς θα μπορούσαν να μειώσουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά περισσότερο από 50% μέσω της χρήσης καυσίμων χαμηλότερης επίπτωσης.
• Οι μονάδες παραγωγής και οι κόμβοι διανομής θα μπορούσαν να πλησιάσουν στην εξάλειψη του οικολογικού τους αποτυπώματος χρησιμοποιώντας προηγμένες διαδικασίες ανακύκλωσης και αντιδραστήρες βιομάζας.

Επινόηση μοναδικών ή πιο ευέλικτων δομικών υλικών

Η βιοτεχνολογία μπορεί ακόμη και να περιλαμβάνει τη μίμηση φυσικών διεργασιών χρησιμοποιώντας νέα ή σκόπιμα επιλεγμένα υλικά σε όλο το δομημένο περιβάλλον.

Ένα επίκαιρο παράδειγμα είναι η δέσμευση σκυροδέματος. Ορισμένοι φυσικοί σχηματισμοί, όπως τα δάση και ο μόνιμος παγετός, είναι φυσικά παραγωγικοί στο φιλτράρισμα του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και στη δέσμευση του — μαζί με άλλα αέρια του θερμοκηπίου — σε φυσικές περιοχές, όπου δεν μπορούν να εισέλθουν στην ατμόσφαιρα.

Οι μηχανικοί κατασκευών είναι ενθουσιασμένοι με τη δυνατότητα χρήσης βιο-μηχανικού σκυροδέματος για τη δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα με παρόμοιο τρόπο. Θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι για τις κατασκευές και ειδικά για την παραγωγή σκυροδέματος και τσιμέντου, τα οποία είναι περίφημα υψηλής έντασης άνθρακα. Η αντιστάθμιση μέρους του κόστους εκπομπών άνθρακα για την επέκταση του δομημένου περιβάλλοντος προς τα έξω θα ήταν μια ευπρόσδεκτη προσθήκη στον κατασκευαστικό τομέα.

Υπάρχουν επίσης τόνοι άλλων συναρπαστικών ανακαλύψεων που βασίζονται στη βιοτεχνολογία των φυτών. Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές χρησιμοποιούν βιομηχανικά δομικά υλικά χρησιμοποιώντας απορρίμματα ή ταχέως αναπτυσσόμενους πόρους, όπως μπαμπού και φελλός.

Η βιομηχανική μόνωση είναι επίσης μια ταχέως αναπτυσσόμενη βιομηχανία, με τα εξαιρετικά αποτελεσματικά προϊόντα μόνωσης να χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο μυκήλιο και άλλους μύκητες αντί για προϊόντα που χρησιμοποιούν τεράστιες ποσότητες πλαστικού, γυαλιού ή πετρελαίου.

Όταν το 8% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου μπορεί να ανιχνευθεί μόνο στην κατασκευή τούβλων, είναι σαφές ότι μια αλλαγή οφείλεται στους κατασκευαστές του κόσμου. Η βιοτεχνολογία των φυτών δημιουργεί μια πιο πράσινη, λιγότερο σπάταλη και πολύ πιο φιλική προς το περιβάλλον κατασκευαστική βιομηχανία.

Η βιοτεχνολογία αλλάζει το παιχνίδι παντού

Από τις ιατρικές εξελίξεις, τα εμβόλια και τη νανοτεχνολογία μέχρι πιο βιώσιμα χρώματα, καθαρότερες διαδικασίες παραγωγής και ανανεώσιμα δομικά υλικά, η έμπνευση της φύσης μπορεί να μας βοηθήσει να βελτιώσουμε τόσες πολλές πτυχές της ανθρώπινης ζωής. Πού θα μας οδηγήσει η βιοτεχνολογία των φυτών, των ζώων και των βιολογικών διεργασιών;