Bioteknologi er ofte ansett som synonymt med biomedisinsk forskning, men det er mange andre næringer som benytter bioteknologiske metoder for å studere, klone og endre gener. Vi har blitt vant til ideen om enzymer i hverdagen, og mange mennesker er kjent med kontroversene rundt bruken av GMO i maten. Jordbruksindustrien ligger i sentrum av debatten, men siden George Washington Carvers dager har landbruksbiotech produsert utallige nye produkter som har potensial til å forandre våre liv til det bedre.
01 Vaksiner
Orale vaksiner har vært i verkene i mange år som en mulig løsning på spredning av sykdommer i underutviklede land, hvor kostnadene er uoverkommelige for utbredt vaksinasjon. Genetisk utviklede avlinger, vanligvis frukter eller grønnsaker, designet for å bære antigeniske proteiner fra smittsomme patogener, som vil utløse en immunrespons ved inntak. Et eksempel på dette er en pasient-spesifikk vaksine for behandling av kreft. En anti-lymfom-vaksine er blitt fremstilt ved bruk av tobakksplanter som bærer RNA fra klonede ondartede B-celler. Det resulterende proteinet brukes da til å vaksinere pasienten og øke immunforsvaret mot kreft. Skreddersydd vaksiner for kreftbehandling har vist betydelig løfte i foreløpige studier.
02 Antibiotika
Planter brukes til å produsere antibiotika for både bruk av mennesker og dyr. Å uttrykke antibiotikaproteiner i husdyrfoder, som er direkte tilført dyr, er mindre kostbart enn tradisjonell antibiotikaproduksjon, men denne praksisen reiser mange bioetikkproblemer fordi resultatet er utbredt, muligens unødvendig bruk av antibiotika som kan fremme veksten av antibiotikaresistente bakteriestammer. Flere fordeler med å bruke planter til å produsere antibiotika for mennesker, er reduserte kostnader på grunn av den større mengden produkt som kan produseres fra planter i motsetning til en gjæringsenhet , rensevirkning og redusert risiko for forurensning i forhold til bruken av pattedyrceller og kultur media.
03 Blomster
Det er mer å landbruksbioteknologi enn bare å bekjempe sykdom eller forbedre matkvaliteten . Det er noen rent estetiske applikasjoner, og et eksempel på dette er bruken av genidentifikasjon og overføringsteknikker for å forbedre farge, lukt, størrelse og andre egenskaper ved blomster. På samme måte har bioteknologi blitt brukt til å gjøre forbedringer til andre vanlige prydplanter, spesielt busker og trær. Noen av disse endringene ligner de som gjøres til avlinger, for eksempel å øke den kalde motstanden til en rase av tropisk plante, slik at den kan dyrkes i nordlige hager.
04 biobrensel
Tom Merton
Jordbruksindustrien spiller en stor rolle i biodrivstoffindustrien, og gir råstoffene til gjæring og raffinering av bio-olje, biotjell og bioetanol. Genetikk og enzymoptimaliseringsteknikker blir brukt til å utvikle bedre kvalitetskilder for mer effektiv konvertering og høyere BTU-utganger fra de resulterende drivstoffproduktene. Høyavkastende, energidrevne avlinger kan minimere relative kostnader forbundet med høsting og transport (per energienhet utledet), noe som resulterer i høyere verdi brenselprodukter.
05 plante- og dyreavl
Forbedring av plante- og dyreegenskaper ved tradisjonelle metoder som kryssbestøvning, podning og kryssavl er tidkrevende. Bioteknologiske fremskritt gjør at bestemte endringer kan gjøres raskt, på molekylært nivå gjennom overuttrykk eller sletting av gener, eller innføring av fremmede gener. Sistnevnte er mulig ved bruk av genuttrykkskontrollmekanismer slik som spesifikke genpromotorer og transkripsjonsfaktorer . Metoder som markørassistert utvalg forbedrer effektiviteten av "rettet" dyreavl, uten kontroversen som normalt er forbundet med GMO. Gene kloning metoder må også adressere arter forskjeller i den genetiske koden, tilstedeværelse eller fravær av introner og post-translational modifikasjoner som metylering.
06 skadedyrsbestandige avlinger
I mange år har mikrobe Bacillus thuringiensis , som produserer et protein som er giftig for insekter, spesielt den europeiske maisboreren, brukt til å støte avlinger. For å eliminere behovet for støv, utviklet forskere først transgen korn som uttrykte Bt protein, etterfulgt av Bt potet og bomull. Bt-protein er ikke giftig for mennesker, og transgene avlinger gjør det lettere for bøndene å unngå dyre angrep. I 1999 kom kontroverser over Bt mais på grunn av en studie som foreslo pollen migrert på milkweed hvor det drepte monark larver som spiste det. Senere studier viste at risikoen for larvene var svært liten, og i de senere år har kontroversen over Bt mais skiftet fokus til emnet for nye insektresistens.
07 Pesticidbestandige avlinger
For ikke å forveksle med skadedyrsbestandighet , er disse plantene tolerante for å tillate bønder selektivt å drepe omkringliggende ugress uten å skade deres avling. Det mest kjente eksemplet på dette er Roundup-Ready-teknologien, utviklet av Monsanto. Først introdusert i 1998 som GM-soyabønner, blir Roundup-Ready-planter ikke upåvirket av herbicidglyfosatet, som kan påføres i store mengder for å eliminere andre planter i feltet. Fordelene med dette er besparelser i tid og kostnader forbundet med konvensjonell jordbearbeiding for å redusere ugress, eller flere anvendelser av forskjellige typer herbicider for selektivt å eliminere bestemte arter av ugress. De mulige ulempene inkluderer alle kontroversielle argumenter mot GMO.
08 Næringsstoffer Supplement
I et forsøk på å forbedre menneskers helse, spesielt i underutviklede land, utvikler forskere genetisk forandrede matvarer som inneholder næringsstoffer kjent for å bekjempe sykdom eller underernæring. Et eksempel på dette er Golden Rice , som inneholder beta-karoten, forløperen for vitamin A-produksjon i kroppene våre. Folk som spiser risen produserer mer vitamin A, et viktig næringsstoff som mangler i de fattiges dieter i asiatiske land. Tre gener, to fra påskeliljer og en fra en bakterie, i stand til å katalysere fire biokjemiske reaksjoner, ble klonet i ris for å gjøre det "gyldent". Navnet kommer fra fargen til det transgene kornet på grunn av overekspresjon av beta-karoten, noe som gir gulrøtter sin oransje farge.
09 Abiotisk stressmotstand
Mindre enn 20% av jorden er agerbar, men noen avlinger er blitt genetisk forandret for å gjøre dem mer tolerante for forhold som saltholdighet, kulde og tørke. Oppdagelsen av gener i planter som er ansvarlig for natriumopptak, har ført til utvikling av knock-out planter som kan vokse i høyt saltmiljø. Opp- eller nedregulering av transkripsjon er generelt metoden som brukes til å endre tørke toleranse i planter. Korn- og rapsfrøplanter, som kan trives under tørkeforhold, er i sitt fjerde år med feltforsøk i California og Colorado, og det forventes at de kommer til markedet i 4-5 år.
10 industrielle styrkefibre
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spider silke er sterkeste fiber kjent for mannen, sterkere enn Kevlar (brukes til å lage kuletette vester), med en høyere strekkfasthet enn stål. I august 2000 annonserte det kanadiske selskapet Nexia utviklingen av transgene geiter som produserte edderkoppsilkeproteiner i melken. Mens dette løste problemet med masseproduksjon av proteiner, ble programmet lagret da forskere ikke kunne finne ut hvordan de kunne spinne dem i fibre som edderkopper gjør. I 2005 var geitene til salgs for alle som ville ta dem. Mens det ser ut til at edderkoppsilke ideen har blitt lagt på hyllen for tiden, er det en teknologi som sikkert kommer til å vises igjen i fremtiden, en gang til blir det samlet mer informasjon om hvordan silkevevene er vevd.