Біотехнології

Біотехнологія — об’єкти, методи та перспективи розвитку



В останні десятиліття біотехнологія все глибше проникає в життя людини. Відкриття в цій галузі викликають запеклі суперечки, але технічний прогрес незмінно йде вперед, використовуючи унікальні знання, розробки і технології.

Біотехнологія застосовується людиною протягом багатьох століть, але саме сьогодні з’явився максимальний інтерес до цього напрямку науки.

Що таке біотехнології

Історія виникнення

З найдавніших часів знання в області біотехнології застосовувалися людиною в сироварінні, для виготовлення вина та інших продуктів. Вперше бродіння, а це класичний приклад біотехнології, використовувалося для виробництва пива в Стародавньому Вавилоні кілька тисяч років тому.

Однак в подальшому протягом багатьох століть унікальні розробки, знання і технології були загублені. Лише в XIX столітті почали цілеспрямовано вивчати цей розділ науки.

Вважається, що основоположником біотехнології є Луї Пастер, в 1867 році вивчав процеси бродіння і сквашування, які виникали при життєдіяльності різних мікроорганізмів. Дослідження продовжив Едуард Бухнер, який займається науковою роботою в галузі інформатизації та хімічних реакцій безклітинних екстрактів.

В кінці XIX-початку XX ст. були зроблені численні сенсаційні відкриття, що сформували біотехнологію в її сучасному розумінні:

  • Монах з Австрії Грегор Мендель в 1865 році описав передачу спадковості, вивчаючи рослинні гібриди.
  • Уолтер Саттон і Теодор Бовері в 1902 році висунули припущення, що спадковість всіх біологічних видів пов’язана безпосередньо з хромосомами.

Термін біотехнологія з’явився в 1919 році, коли угорський економіст Карл Ерекі опублікував свій маніфест, в якому під цим розділом науки розумілося використання мікроорганізмів для процедури ферментації продуктів.

У другій половині XX століття після об’єднання нафтопереробної та харчової промисловості був зроблений істотний стрибок у дослідженні цієї дисципліни. Вчені навчилися синтезувати білок з продуктів нафтопереробки, використовуючи надалі такі синтетичні компоненти в якості замінників органіки.

Зв'язок біотехнології з іншими науками

Основні види та терміни

Біотехнологія – це наука створення різних речовин шляхом використання біологічно природних компонентів. Фактично це маніпулювання тваринами і рослинними клітинами для отримання потрібних результатів.

Сьогодні, в століття комп’ютерних технологій, біотехнологія зробила істотний крок вперед. На різних факультетах в університетах і в лабораторних умовах проводяться численні дослідження, основна мета яких полягає в тому, щоб створити дієві ліки і істотно спростити життя людини. Основними напрямками, завданнями і темами цієї науки є:

  • біомедицина;
  • біоінженерія;
  • гібридизація.

У біоінженерії вивчають різні галузі медицини, а також вплив клітин і спадкових факторів з генами на розвиток захворювань. Цей напрямок дозволяє не тільки розробити суперсучасні технології лікування різних патологій, а й запобігати виникненню важких хвороб, яких можна було уникнути шляхом редагування ДНК.

Спеціалізація біомедицину – це вузькоспеціалізований розділ медичних знань, об’єктом якого є патологічні стани, будова тіла людини і можливості корекції різних хвороб.

У цю дисципліну також включається наномедицина, в якій життєдіяльність біологічних видів вивчається на молекулярному рівні.

Функції біотехнології

У гібридизації досліджують можливість створення гібридів тварин і рослин, отримуючи стійкі до різних умов клітини. Цей розділ науки дозволяє уповільнити процеси старіння, продовжуючи життя за допомогою нано- і біотехнологій.

Вищим досягненням біотехнології вважається генна інженерія, під якою розуміють сукупність технологій і знань отримання ДНК і РНК.

Це управління генами живих істот і рослин, що дозволяє отримувати задані властивості у клітин. Наприклад, вчені зі спеціальністю “Біологія” планують за допомогою технології виправлення генома людини вирішувати проблеми з різними онкологічними захворюваннями.

Також до цього розділу науки відноситься клонування, що дозволяє за рахунок використання спеціальних технологій отримувати ідентичні генетичні організми, виведені вегетативним безстатевим розмноженням.

На сьогодні клоновані були не тільки рослини, а й десятки видів тварин, у тому числі коні, коти, собаки і вівці.

Технологічно можливо навіть копіювання людини, проте нормативна база і моральні аспекти не дозволяють людям цієї професії займатися такою роботою.

Застосування біотехнології

Можливі сфери застосування

У далекому минулому біотехнологія здавалася ще однією наукою, яка назавжди оселиться в лабораторних кабінетах і ніколи не матиме практичного застосування. Однак сьогодні біотехнологія, її напрямки, технології і знання активно присутні і застосовуються в повсякденному житті. Методи біотехнології впроваджуються в наступних галузях:

  • у фармацевтиці та хімічній сфері;
  • у харчовій промисловості;
  • в утилізації та переробці відходів;
  • в сільському господарстві.

У фармацевтиці цю сферу науки часто називають червоною біотехнологією.

Фахівці розробляють різні ефективні сироватки, вакцини і вдосконалені лікарські препарати, які дозволяють боротися з хворобами, в минулому вважалися невиліковними.

На заході активно використовуються можливості біотехнології в діагностиці захворювань за допомогою чіпів ДНК і біосенсорів. За допомогою таких маркерів можна здавати аналізи на онкологію і спадкові патології.

У харчовій промисловості біотехнологія активно використовується при виробництві амінокислот, алкоголю, різних нешкідливих ферментів. Цей розділ науки часто називають білою біотехнологією, що пояснює її екологічність і натуральність походження.

У сільському господарстві зелені біотехнології дозволяють селекціонерам отримувати різні гібридні культурні рослини, що відрізняються високою врожайністю, здатні протистояти грибкам і хворобам. Також вчені навчилися ефективно переробляти відходи сільського господарства, в тому числі макуха і зелену масу, в ефективне паливо.

Під сірою біотехнологією, яка вивчає утилізацію і переробку відходів, розуміють очищення стоків, санацію ґрунтів і поліпшення якості повітря. Сьогодні, коли екологія у великих містах залишає бажати кращого, саме за допомогою таких сучасних знань і високотехнологічного обладнання вдається вирішити проблеми з парниковими газами, важкими металами та іншими отруйними сполуками.

Види біотехнології

Розвиток та інвестиції

Біотехнологію складно назвати молодою дисципліною, але ця наука сьогодні знаходиться лише на початку свого розвитку. Вчені вважають, що можливості та напрямки, які відкриваються завдяки новим знанням, є нескінченними. Заковика лише в підтримці і належному фінансуванні.

Будь-яке дослідження – це багато років досліджень, використання потужності суперсучасних комп’ютерів і істотні фінансові витрати, а перспективи конкретних розробок можуть бути туманні.

Основними інвестиційними учасниками цього напрямку є самі біотехнологи та інженери, які займаються вишукування в цій галузі. Вчені пропонують не кінцевий продукт, а ідею з можливими методами її реалізації. Для втілення в життя таких задумів потрібні сотні експериментів, дороге обладнання і постійні досліди.

Не дивно, що багато інвесторів просто не ризикують інвестувати в ідею, боячись втратити мільйони доларів. До того ж офіційна зарплата у біологів вкрай висока, особливо на заході. Зараз на ринку біотехнологічних розробок працюють близько десятка по-справжньому великих компаній:

  • Illumina спеціалізується на технології ДНК-чіпів, досліджує генетичні аналізи і тести на різні захворювання.
  • Oxford Nanopore досліджує продукцію і займається розробкою взаємодії з ДНК.
  • Roche – це велика фармацевтична компанія, яка щорічно інвестує в біотехнології сотні мільйонів доларів.
  • Counsyl є власником патенту автоматизованого аналізу ДНК, який використовується для діагностики різних патологій.
  • Editas Medicine досліджує проблеми адаптації методик лабораторного редагування геномів та використання отриманих результатів у медичній практиці.

Перспективною технологією в медицині є так зване секвенування, тобто вивчення послідовності нуклеотидів, що знаходяться в ДНК.

Повністю розшифрувавши такі дані, можна визначити ділянки молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти, які відповідають за спадкові захворювання.

Надалі на підставі наявної інформації медики могли б запобігати розвитку небезпечних невиліковних патологій. Як тільки такий процес дійде до досконалості, з’явиться можливість повністю позбутися від хвороб, які навіть ще не з’явилися у конкретної людини.

Розвиток біотехнології

Добро і зло біотехнологій

Єдиної думки про те, що ж таке біотехнологія — добро чи зло, на сьогоднішній день немає. Хтось стверджує, що це спроба втрутитися в природний процес і вплинути на природу, тоді як інші запевняють, що майбутнє людства саме за такими знаннями. В останні десятки років населення Землі незмінно збільшується, тому без застосування біотехнології в промисловому сільському господарстві з’явилася б проблема тотального голоду.

Також за допомогою біотехнології вдається знайти ліки від різних важких захворювань, які в минулому вважалися невиліковними.

Незаперечним доказом користі цієї науки є винахід антибіотиків, за допомогою яких вдається виліковувати сотні різних хвороб. Загальновідомо, що простіше попередити різні важкі недуги, ніж в подальшому намагатися лікувати їх за допомогою операцій і ліків.

Біомедицина створює ефективні способи діагностики, які дозволяють визначити схильність до тих чи інших захворювань ще до їх виникнення в організмі людини.

Різновиди біотехнології

І все ж необхідно розуміти, що буде потрібно якісний контроль за подібними дослідженнями в області біотехнології та їх впровадженням в повсякденне життя.

В першу чергу це стосується моральних аспектів клонування, можливості вирощувати донорські органи або ж змінювати геноми і клітини ДНК, порушуючи природний хід природи і створюючи тим самим суперлюдини.

В останні роки біотехнологія розвивається стрімко, при цьому багато держав стикаються з проблемою відсутності або недостатнього контролю за такими дослідженнями на правовому рівні. У підсумку було призупинено безліч проектів, тому говорити про перемогу над смертю або успіхи в клонуванні людини в даний час передчасно.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *