بیو تکنولوژی

پیدایش زیست ‌فناوری

سابقه به‌کارگیری میکروارگانیسم‎ها برای تولید مواد خوراکی مانند سرکه، ماست و پنیر به بیش از ۸ هزار سال پیش برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسم‌ها در تولید الکل و سرکه در سده پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جست و جوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو هنگام جابه‌جایی آن‌ها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور درخواست کمک کردند. لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلا قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند بی‌هوازیتخمیر نام دارد. و نیز دریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت دسته باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد

 بیوتکنولوژی چیست؟

علی رغم همه تبلیغات و گفتارها در مورد بیوتکنولوژی، هنوز یک سردرگمی در مورد این که بیوتکنولوژی چیست وجود دارد. واقعا بیوتکنولوژی چیست؟ کلمه بیوتکنولوژی از دو کلمه «بیو» به معنای زنده و زندگی یا سیستم زنده و «تکنولوژی» بمعنای یک روش علمی به منظور دستیابی به یک هدف عملی، شکل گرفته است بیوتکنولوژی به طور کلی به مجموعه ای از تکنولوژیها اطلاق میگردد که سیستمهای زنده یا بیولوژی گیاه، حیوان، میکروارگانیسم یا ترکیبات مخصوص مشتق شده از این سیستمها را به منظور تولید کالاها و خدمات صنعتی به کار می گیرد.

بیوتکنولوژی پیشرفت نوظهور و جدیدی نیست. 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 میتواند مفید یا مضر باشد. سابقه استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید مواد خوراکی نظیر آبجو، سرکه، ماست و پنیر به بیش از 8 هزار سال قبل می رسد ولی مکانیسم تولید این محصولات برای بشر ناشناخته بود، انسان با مشاهده این واقعیت که شیر ترش دارای قا بلیت نگهداری خیلی بهتری است به زودی دریافت که با افزودن مقدار اندکی از 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 به وسیله بیوتکنولوژی تولید شد.

بجز تقطیر، بیوتکنولوژی از دوران مسیحیت تا اوایل سده بیستم تغییر اندکی داشته و همانند پیشرفت سایر علوم انگیزه پیشترفت این علم نیز با جنگ فراهم شد.

رشد و توسعه بیوتکنولوژی نیز همانند سایر علوم تحت تأثیر فشارهای اقتصادی و سیاسی قرار دارد. علمی که از کیفیت بالایی برخوردار باشد تضمین کننده منابع تجاری نسیت و در دنیای تجارت کمتر به رعایت حال دیگران و نوع پرستی ارزش و بهاء داده میشود.

بیوتکنولوژی تقریباً در تمام زمینه ها کاربرد دارد. برای مثال کاربرد میکروارگانیسم ها در بخشهای دارویی، صنعت و معدن، تصفیه فاضلاب، و... هم اکنون شناخته شده است.

مهندسی ژنتیک، مهندسی آنزیمی، تکنولوژی تخمیر (طراحی بیوراکتور، تکنولوژی جداسازی و فرآیند مواد بیولوژیکی)، بیسنسورها، تکنولوژی کاوشگر DNA، تکنولوژی آنتی بادیهای مونوکلونال، کشت بافتهای گیاهان و پستانداران، واکنش زنجیره ی پلیمر از PCR، تکنولوژی آنتی سنDAN,RNA تمام مثالهایی از ابزارهای ژنیتکی هستند که در زیر لوای بیوتکنولوژی قرار دارند.

 تاریخچه بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی ریشه در تاریخ دارد و تکوین آن از سالهای بسیار دور آغاز شده تابحال ادامه یافته است

درتقسیم بندی زمانی میتوان سه دوره برای تکامل بیوتکنولوژی قائل شد

1-دورهٔ تاریخی که بشر با استفاده ناخودآگاه از فرآیندهای زیستی به تولیدمحصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الکلی، لبنیات ترشیجات و 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 چهار هزار سال قبل با کمک مخمر و خمیرمایه نان می پختند. در این دوران فرآیندهای ساده و اولیه بیوتکنولوژی وبویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می شد.

2-دوره اولیه قرن حاضر که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت میکروارگانیسمها در محیطهای مناسب و متعاقباً استفاده از فرمانتورها در تولیدآنتی بیوتیکها، آنزیمها، اجراء مواد غذائی، مواد شیمیائی آلی و سایر ترکیبات،بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در آن دوره این بخش از علم نام میکروبیولوژی صنعتی بخود گرفت و هم اکنون نیز روند استفاده از این فرآیندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیکن پیش بینی می شود به تدریج با استفاده ازتکنیکهای بیوتکنولوژی نوین بسیاری از فرآیندهای فوق نیز تحت تأثیر قرارگرفته و به سمت بهبودی و کارآمدی بیشتر تغییر پیدا کنند.

3-دوره نوین بیوتکنولوژی که با کمک علم ژنتیک درحال ایجاد تحول در زندگی بشر است. بیوتکنولوژی نوین مدتی است که روبه توسعه گذاشته و روز بروزدامنه وسعت بیشتری به خود می گیرد.

این دوره زمانی از سال ۱۹۷۶ با انتقال ژنهائی از یک میکروارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن دانشمندان در فرآیندهای بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی میکروارگانیسمها استفاده میکردند لیکن در اثر پیشرفت در زیست شناسی مولکولی وژنتیک و شناخت عمیق تراجزاء ومکانیسمهای سلولی ومولکولی متخصصین علوم زیستی توانستند تا به اصلاح و تغییر خصوصیات میکرو ارگانیسمها بپردازند. میکروارگانیسمهائی باخصوصیات کاملاً جدید بوجود آوردند تا با استفاده ازآنها بتوان ترکیبات جدید را بامقادیر بسیار بیشتر و کارائی بالاتر تولید نمود.

 تاریخچهٔ توسعه بیوتکنولوژی

درک صحیح و استنباط واقعی از سیر تحولات بیوتکنولوژی را میتوان با نگاهی گذرا بر نقاط عطف تاریخچهٔ توسعه آن دریافت. سرآغاز بیوتکنولوژی سنتی به ۶ هزار سال قبل از میلاد مسیح برمیگردد؛ زمانیکه سومریان و مصریان بدون اینکه از میکروارگانیسمها اطلاعاتی داشته باشند با فرآیند تخمیر، نان و شراب تهیه میکردند. در ۴ هزار سال قبل از میلاد، چینیها به تولید شراب، ماست و پنیر مشغول بودند. ۱۷۵۰ سال قبل از میلاد، سومریان صنعت تولید الکل را بنا کردند. چینیها از سویای کپک زده بعنوان آنتی بیوتیک جهت درمان جوشها و دملها بهره میبردند. و در سال ۱۷۹۷ برای اولین بار واکسن آبله به انسان تزریق شد.

اولین آنزیم در سال ۱۸۳۲ جداسازی شد. در سال ۱۹۱۴ از باکتریها برای تصفیه پس اب در شهر منچستر انگلستان استفاده شد. اصطلاح بیوتکنولوژی برای اولین بار در سال ۱۹۱۹ توسط یک مهندس کشاورزی مجاری بکار برده شد. در سال ۱۹۲۰ هورمون رشد توسط دو محقق بنام Long وEvans کشف شد. پنی سیلین در سال ۱۹۲۸ بعنوان اولین آنتی بیوتیک کشف و در سال ۱۹۴۷ به تولید انبوه رسید و این بعنوان شروع تاریخ بیوتکنولوژی صنعتی قلمداد شده است. در سال ۱۹۵۰ اینترفرونها کشف شدند.

در سال ۱۹۵۳ ساختار فضایی DNA توسط دو دانشمند مشهور واتسون و کریک معرفی شد.

در سال ۱۹۶۹ اولین آنزیم در آزمایشگاه، سنتز شد. سال ۱۹۷۰ سنتز کامل ژن برای اولین بار صورت گرفت. در سال ۱۹۷۳ روش مهندسی ژنتیک با معرفی آنزیمهای برش دهنده و جوش دهنده، بطور موفقیت آمیز توسط دو دانشمند استفن کوهن و هربرت بویر انجام شد. در سال ۱۹۷۵ اولین آنتی بادی منوکلونال برای اولین بار تولید شد.

انسولین انسانی بعنوان اولین محصول مهندسی ژنتیک برای معالجه بیماران دیابتی در سال ۱۹۸۲ مورد تایید قرار گرفت. سال ۱۹۹۰ اولین گاو شیرده تراریخته معرفی شد. اولین محصول غذایی مهندسی ژنتیک بنام گوجه FLAVRSAR در سال ۱۹۹۴ وارد بازار شد.

در سال ۱۹۹۷ محققین اسکاتلندی اولین گوسفند کلون شده بنام دالی را معرفی کردند. سال ۲۰۰۰ نقشه ژنوم انسان اعلام شد و این امر موجب آغاز تحقیقات و دستآوردهای عظیم و شگرف در زمینه ژندرمانی و علاج بیمارهای صعب العلاج خواهد شد.

با نگرشی بر رشد بازار فرآوردههای فناوری زیستی جهان در سال ۲۰۰۰، به گسترهٔ عملکرد انقلاب سبز بیوتکنولوژی و برتری آن نسبت به اغلب علوم و فنون پی میبرید.

با رشد بی رویه جمعیت و افزایش آن به بیش از ۸ میلیارد نفر در سال ۲۰۳۰ و افزایش تقاضا، بیوتکنولوژی پاسخگوی شایستهای جهت تامین امنیت ملی در ابعاد غذایی، دارویی، بهداشتی، محیط زیست، دفاعی و قضایی است.

 در حال حاضر از طریق بیوتکنولوژی صنعتی و با استفاده از راکتورهای زیستی و میکروارگانیسمهای مناسب، فرآوردهای مهم و استراتژیک تولید میشود که پاسخگوی نیاز بشر در عرصه غذا، بهداشت و محیط زیست می باشد.

همزمان با ظهور بیوتکنولوژی نوین در دهه ۷۰ در قرن بیستم، ابزارهای مورد استفاده سنتی جای خود را به فنون بیوتکنولوژی نوین سپردند.

به موازات دگرگونی در بیوتکنولوژی، مهندسی زیست فناوری نیز دست خوش تحولات شگرف شد. دورنمای مهندسی زیست فناوری و بیوتکنولوژی صنعتی تا قبل از ۱۹۸۰ معطوف به دیدگاههای مهندسی و بزرگنمایی فرآیندها بود، لیکن در جهت گیریهای اخیر، بیوتکنولوژی صنعتی از طراحی تجهیزات، بزرگنمایی و مدلسازی ماکروسکوپیک فاصله زیادی گرفته است.

بنابراین دوران ۱۹۸۰ به بعد برای بیوتکنولوژی صنعتی عصر شکوفایی دیدگاههای زیست مولکولی، فرآیندهای سلولی، مهندسی آنزیم و تولید فرآوردههای جدید از میکروارگانیسمهای تراریخته، پروتئین داروهای نوترکیب، آنتی بادیهای منوکلونال، اینترفرونهای لکوسیتی، واکسنهای ژنی، زیست کاتالیزورهای صنعتی، نسل جدید آنتی بیوتیکها و … می باشد.

میزان فروش، یکی از شاخصهای اقتصادی صنعت بیوتکنولوژی است. با نگاهی به میزان فروش فرآوردههای بیوتکنولوژی درسال ۱۹۹۷ که نسبت به سال ۱۹۹۶، بیست درصد رشد داشته و به میزان ۱۳ میلیارد دلار میرسد، اهمیت سرمایه گذاری در این بخش و محوریت این فناوری بعنوان فناوری کلیدی و محوری توسعه پایدار آشکار می شود.

آنزیمهای صنعتی بعنوان یکی از فرآوردههای مهم بیوتکنولوژی دارای بازار جهانی به میزان ۱.۶ میلیارد دلار بوده و برآورد میشود این رقم به ۳ میلیارد دلار با نرخ رشد سالانه ۶.۵ درصد افزایش یابد. بازار فروش آنزیم باعث موج بی سابقه ای از ادغام غولهای سرمایه گذاری و همکاری فزآینده شرکتهای تازه تاسیس برای دستیابی به فناوریهای جدید شده است.

بیوتکنولوژی نوین تنها به تولید فرآوردههای سنتی بسنده نکرده بلکه با ارائه روشهای جدید، امکان تولید فرآوردههای جدید را برای شرکتها و بخشهای مشتاق و ایجاد فرصتهای شغلی سبب می شود.

 بعنوان مثال تعداد فرصتهای شغلی ناشی از توسعه بیوتکنولوژی در ژاپن در سال ۱۹۹۷ در حدود ۳۰۰۰۰ بود، در حالیکه پیش بینی می شود در سال ۲۰۱۰ به ۱۵۰۰۰۰ افزایش یابد.

/ 1 نظر / 96 بازدید
saeed

خیلی خوب