Bioteknik anses ofta synonymt med den biomedicinska forskningen, men det finns många andra industrier som utnyttjar bioteknikmetoder för att studera, klona och förändra gener. Vi har blivit vana vid tanken på enzymer i vår vardag och många människor känner till kontroverserna kring användningen av GMO i våra livsmedel. Jordbruksindustrin står i centrum för den debatten, men sedan George Washington Carvers dagar har jordbruksbiotech producerat otaliga nya produkter som har potential att förändra våra liv till det bättre.
01 vacciner
Orala vacciner har varit i arbetet i många år som en möjlig lösning på sjukdomsutbredningen i underutvecklade länder, där kostnaderna är otillåtna för omfattande vaccination. Genetiskt konstruerade grödor, vanligtvis frukter eller grönsaker, utformade för att bära antigena proteiner från infektiösa patogener, som kommer att utlösa ett immunsvar vid intag. Ett exempel på detta är ett patientspecifikt vaccin för behandling av cancer. Ett anti-lymfomvaccin har framställts med användning av tobaksplantor som bär RNA från klonade maligna B-celler. Det resulterande proteinet används sedan för att vaccinera patienten och öka immunsystemet mot cancer. Skräddarsydda vacciner för cancerbehandling har visat ett stort löfte i preliminära studier.
02 antibiotika
Växter används för att producera antibiotika för både användning av människor och djur. Att uttrycka antibiotiska proteiner i djurfoder, som matas direkt till djur, är mindre kostsamt än traditionell antibiotikaproduktion, men denna praxis väcker många bioetiska problem, eftersom resultatet är utbredd, eventuellt onödig användning av antibiotika som kan främja tillväxten av antibiotikaresistenta bakteriestammar. Flera fördelar med att använda växter för att producera antibiotika för människor är lägre kostnader på grund av den större mängd produkt som kan produceras från växter mot en jäsningsenhet , renhet och minskad risk för kontaminering jämfört med användningen av däggdjursceller och kultur media.
03 Blommor
Det finns mer till jordbruksbioteknik än att bara bekämpa sjukdom eller förbättra livsmedelskvaliteten . Det finns några rena estetiska tillämpningar och ett exempel på detta är användningen av genidentifierings- och överföringstekniker för att förbättra färg, lukt, storlek och andra egenskaper hos blommor. På samma sätt har biotekniken använts för att göra förbättringar av andra vanliga prydnadsväxter, särskilt buskar och träd. Några av dessa förändringar liknar dem som gjorts till grödor, till exempel att öka köldmotståndet hos en ras av tropisk växt, så att den kan odlas i norra trädgårdar.
04 biobränslen
Tom Merton
Jordbruksindustrin spelar en stor roll i biobränsleindustrin, som ger råvarorna för jäsning och raffinering av bio-olja, biodiesel och bioetanol. Geneteknik och enzymoptimeringstekniker används för att utveckla bättre kvalitetsmaterial för effektivare omvandling och högre BTU-utgångar från de resulterande bränsleprodukterna. Högavkastande, energitäta grödor kan minimera relativa kostnader i samband med skörd och transport (per energienhet som härstammar), vilket resulterar i bränsleprodukter med högre värde.
05 Växtodling och djuruppfödning
Förbättra växt- och djuregenskaper med traditionella metoder som korsbestämning, ympning och korsning är tidskrävande. Biotekniska framsteg möjliggör specifika ändringar som ska göras snabbt, på molekylär nivå genom överuttryck eller deletion av gener eller introduktion av främmande gener. Det senare är möjligt med användning av genuttryckskontrollmekanismer såsom specifika genpromotorer och transkriptionsfaktorer . Metoder som markörassisterat urval förbättrar effektiviteten hos "reglerade" djuruppfödning, utan kontroversen som normalt är förknippad med genetiskt modifierade organismer. Genkloningsmetoder måste också adressera artskillnader i den genetiska koden, närvaron eller frånvaron av introner och posttranslationella modifieringar, såsom metylering.
06 Växtskyddande grödor
I många år användes mikrobe Bacillus thuringiensis , som producerar ett protein som är giftigt mot insekter, i synnerhet den europeiska majsborraren, som användes för att dammgröda. För att eliminera behovet av dammning, utvecklade forskare först transgena majs som uttryckte Bt-protein, följt av Bt-potatis och bomull. Bt-protein är inte giftigt för människor, och transgena grödor gör det lättare för bönderna att undvika kostsamma angrepp. År 1999 framkom kontroverser över Bt-majs på grund av en studie som föreslog att pollen migrerade på mjölkväv där det dödade monarklarver som åt det. Efterföljande studier visade att risken för larverna var mycket liten och de senaste åren har kontroversen över Bt-majs bytt fokus, till ämnet av framväxande insektsresistens.
07 Bekämpningsmedel-resistenta grödor
För att inte förväxlas med skadedämpande resistens är dessa växter toleranta för att bönder selektivt dödar omgivande ogräs utan att skada deras gröda. Det mest kända exemplet på detta är Roundup-Ready-tekniken, som utvecklats av Monsanto. Först infördes 1998 som GM-sojabönor påverkas Roundup-Ready-växterna inte av herbicidglyfosatet, vilket kan appliceras i stora mängder för att eliminera andra växter i fältet. Fördelarna med detta är besparingar i tid och kostnader förknippade med konventionell jordbruk för att minska ogräs, eller flera tillämpningar av olika typer av herbicider för att selektivt eliminera specifika arter av ogräs. De möjliga nackdelarna innefattar alla kontroversiella argument mot genetiskt modifierade organismer.
08 Näringstillskott
I ett försök att förbättra människors hälsa, särskilt i underutvecklade länder, skapar forskare genetiskt förändrade livsmedel som innehåller näringsämnen som är kända för att bekämpa sjukdomar eller undernäring. Ett exempel på detta är Golden Rice , som innehåller beta-karoten, föregångaren till vitamin A-produktion i våra kroppar. Människor som äter riset producerar mer vitamin A, ett essentiellt näringsämne som saknas i de fattiga dieter i asiatiska länder. Tre gener, två från påskliljor och en från en bakterie, som kunde katalysera fyra biokemiska reaktioner, klonades i ris för att göra det "gyllene". Namnet kommer från transgenkornets färg på grund av överuttryck av beta-karoten, vilket ger morötter sin orange färg.
09 Abiotisk stressmotstånd
Mindre än 20% av jorden är åkermark men vissa grödor har genetiskt förändrats för att göra dem mer toleranta av förhållanden som salthalt, kyla och torka. Upptäckten av gener i växter som är ansvariga för natriumupptagning har lett till utvecklingen av utrotningsväxter som kan växa i höga saltmiljöer. Upp- eller nedreglering av transkription är i allmänhet den metod som används för att ändra torktolerans i växter. Korn- och rapsfröer, som kan klara sig under torkförhållanden, är i sitt fjärde år av fältförsök i Kalifornien och Colorado, och det förväntas att de når marknaden på 4-5 år.
10 industriella styrfibrer
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spindel silke är starkaste fiber som är känd för män, starkare än Kevlar (används för att göra korsskyddade västar), med en högre draghållfasthet än stål. I augusti 2000 tillkännagav det kanadensiska företaget Nexia utvecklingen av transgena getter som producerade spindelsilkeproteiner i mjölken. Medan detta löste problemet med att massproducera proteinerna, var programmet lagrat när forskare inte kunde räkna ut hur man snurrade dem i fibrer som spindlar gör. År 2005 var getterna till salu för alla som skulle ta dem. Medan det verkar som om spindelsidan har blivit lagt på hyllan för tillfället, är det en teknik som säkert kommer att dyka upp igen i framtiden, en gång till samlas information om hur silken vävs.