Биотехнологию часто считают синонимом биомедицинских исследований, но есть много других отраслей, которые используют биотехнологические методы для изучения, клонирования и изменения генов. Мы привыкли к идее ферменты в нашей повседневной жизнии многие люди знакомы с противоречиями, связанными с использованием ГМО в нашей еде. Сельскохозяйственная отрасль находится в центре этих дебатов, но со времен Джорджа Вашингтона Карвера, сельскохозяйственная биотехнология производит множество новых продуктов, которые могут изменить нашу жизнь для лучше.
В течение многих лет пероральные вакцины находились в разработке в качестве возможного решения проблемы распространения болезней в слаборазвитых странах, где затраты слишком высоки для широкомасштабной вакцинации. Генетически модифицированные культуры, обычно фрукты или овощи, предназначенные для переноса антигенных белков от инфекционных патогенов, которые при попадании в организм вызывают иммунный ответ.
Примером этого является специфическая для пациента вакцина для лечения рака. Вакцина против лимфомы была сделана с использованием растений табака, несущих РНК из клонированных злокачественных В-клеток. Полученный белок затем используется для вакцинации пациента и укрепления его иммунной системы против рака. Сделанные на заказ вакцины для лечения рака показали значительные перспективы в предварительных исследованиях.
Растения используются для производства антибиотиков как для человека, так и для животных. Экспрессирование антибиотических белков в кормах для скота, которые скармливают непосредственно животным, обходится дешевле, чем традиционное производство антибиотиков, но эта практика вызывает много биоэтика проблемы, потому что результат широко распространен, возможно, нет необходимости использовать антибиотики, которые могут способствовать росту устойчивости к антибиотикам бактериальный штаммы.
Несколько преимуществ использования растений для производства антибиотиков для человека - это снижение затрат из-за большего количества продукта, который можно получить из растений, по сравнению сферментация единица, простота очистки и сниженный риск загрязнения по сравнению с использованием клеток млекопитающих и питательных сред.
В сельскохозяйственной биотехнологии есть нечто большее, чем просто борьба с болезнями или улучшение качества еды. Существует несколько чисто эстетических применений, и примером этого является использование методов идентификации и передачи генов для улучшения цвета, запаха, размера и других свойств цветов.
Аналогичным образом, биотехнология использовалась для улучшения других распространенных декоративных растений, в частности кустарников и деревьев. Некоторые из этих изменений аналогичны тем, которые вносятся в сельскохозяйственные культуры, например, повышают морозостойкость породы тропических растений, чтобы ее можно было выращивать в северных садах.
Сельскохозяйственная отрасль играет большую роль в биотопливной промышленности, обеспечивая сырьем для ферментации и переработки биомасло, биодизель и биоэтанол. Методы генной инженерии и оптимизации ферментов используются для разработки более качественного исходного сырья для более эффективной конверсии и более высоких выходов БТЕ из полученных топливных продуктов. Высокоурожайные, энергоемкие культуры могут минимизировать относительные затраты, связанные со сбором урожая и транспортировкой (на единицу полученной энергии), что приводит к получению более ценных топливных продуктов.
Усиление признаков растений и животных с помощью традиционных методов, таких как перекрестное опыление, прививка и скрещивание, отнимает много времени. Достижения в области биотехнологии позволяют быстро вносить конкретные изменения на молекулярном уровне посредством избыточной экспрессии или делеции генов или введения чужеродных генов.
Последнее возможно с использованием механизмов контроля экспрессии генов, таких как специфические генные промоторы и факторы транскрипции. Такие методы, как отбор с помощью маркера, повышают эффективность «Направлены» разведение животных, без противоречий, обычно связанных с ГМО. Методы клонирования генов должны также учитывать виды различия в генетическом коде, наличие или отсутствие интронов и посттрансляционные модификации, такие как метилирование.
В течение многих лет микроб Bacillus thuringiensis, который производит белок, токсичный для насекомых, в частности, европейского кукурузного мотылька, использовался для пыления сельскохозяйственных культур. Чтобы устранить необходимость в пыли, ученые сначала разработали трансгенную кукурузу, экспрессирующую белок Bt, а затем картофель Bt и хлопок. Белок Bt не токсичен для человека, а трансгенные культуры помогают фермерам избежать дорогостоящих заражений. В 1999 году возникло противоречие по поводу кукурузы Bt из-за исследования, в котором предполагалось, что пыльца мигрировала на молочай, где она убивала личинки монарха, которые ее съели. Последующие исследования показали, что риск для личинок очень невелик, и в последние годы споры по поводу кукурузы Bt сместили акцент на тему появления устойчивости к насекомым.
Не путать с вредители сопротивлениеЭти растения допускают, что фермеры могут убивать окружающие сорняки, не причиняя вреда своей культуре. Наиболее известным примером этого является технология Roundup-Ready, разработанная Monsanto. Впервые представленные в 1998 году в качестве ГМ-соевых бобов, растения Roundup-Ready не подвержены воздействию гербицида глифосата, который можно применять в большом количестве для уничтожения любых других растений в поле. Преимущества этого - экономия времени и затрат, связанных с обычной обработкой почвы для сокращения сорняков. или многократное применение различных типов гербицидов для уничтожения определенных видов сорняков выборочно. Возможные недостатки включают все спорные аргументы против ГМО.
Ученые создают генетически измененные продукты, которые содержат питательные вещества, которые, как известно, помогают бороться с болезнями или недоеданием, улучшают здоровье людей, особенно в слаборазвитых странах. Примером этого является Золотой рис, который содержит бета-каротин, предшественник для производства витамина А в нашем организме. Люди, которые едят рис, производят больше витамина А, основного питательного вещества, которого не хватает в рационе бедных в азиатских странах. Три гена, два из нарциссов и один из бактерии, способной катализировать четыре биохимические реакции, были клонированы в рис, чтобы сделать его «Золотой». Название происходит от цвета трансгенного зерна из-за сверхэкспрессии бета-каротина, который дает моркови их оранжевый цвет цвет.
Менее 20% земли составляют пахотные земли, но некоторые культуры были генетически изменены, чтобы сделать их более терпимыми к таким условиям, как засоленность, холод и засуха. Открытие генов у растений, ответственных за поглощение натрия, привело к развитию выбить Растения способны расти в условиях высокой солености. Повышение или понижение уровня транскрипции, как правило, используется для изменения засухоустойчивости растений. Растения кукурузы и рапса, способные процветать в условиях засухи, находятся на четвертом году полевые испытания в Калифорнии и Колорадо, и ожидается, что они выйдут на рынок в 4-5 года.
Паучий шелк - самое прочное волокно, известное человеку, более прочное, чем кевлар (используется для изготовления бронежилетов), с более высокой прочностью на разрыв, чем сталь. В августе 2000 года канадская компания Nexia объявила о разработке трансгенных коз, которые производили протеины шелка паука в своем молоке. В то время как это решило проблему массового производства белков, программа была отложена, когда ученые не могли понять, как скрутить их в волокна, как это делают пауки. К 2005 году козы были выставлены на продажу любому, кто их заберет. Хотя кажется, что идея шелка паука была положена на полку, в настоящее время это технология это обязательно появится снова в будущем, как только будет собрана дополнительная информация о том, как шелка тканый.