Biotechnologie je často považována za synonymum biomedicínského výzkumu, ale existuje mnoho dalších průmyslových odvětví, která využívají biotechnologických metod pro studium, klonování a změnu genů. Zvykli jsme si na myšlenku enzymů v našem každodenním životě a mnoho lidí je obeznámeno s diskusí o používání GMO v našich potravinách. Zemědělské odvětví je v centru této debaty, ale od doby George Washingtona Carveru vyrábí zemědělské biotechnologie řadu nových produktů, které mají potenciál změnit život k lepšímu.
01 Vakcíny
Orální očkovací látky jsou již mnoho let v pracích jako možné řešení šíření onemocnění v rozvinutých zemích, kde jsou náklady na rozsáhlé očkování zakázané. Geneticky upravené plodiny, obvykle ovoce nebo zelenina, určené k přepravě antigenních proteinů z infekčních patogenů, které při požití vyvolají imunitní odpověď. Příkladem je vakcína specifická pro pacienty pro léčbu rakoviny. Anti-lymfomová vakcína byla vyrobena za použití tabákových rostlin nesoucích RNA z klonovaných maligních B-buněk. Výsledný protein se pak používá k očkování pacienta a posilování jeho imunitního systému proti rakovině. Vakcíny na míru určené k léčbě rakoviny ukázaly značný slib v předběžných studiích.
02 Antibiotika
Rostliny se používají k výrobě antibiotik pro lidské i zvířecí použití. Vyjádření antibiotických bílkovin do krmiva pro hospodářská zvířata, které jsou krmitelné přímo zvířatům, je méně nákladné než tradiční výroba antibiotik, ale tato praxe vyvolává mnoho otázek v oblasti bioetiky , neboť výsledkem je rozsáhlé, možná zbytečné používání antibiotik, které mohou podpořit růst bakteriálních kmenů odolných vůči antibiotikům. Několik výhod pro použití rostlin k produkci antibiotik pro člověka je snížení nákladů v důsledku většího množství produktu, který může být vyroben z rostlin oproti fermentační jednotce, snadné čištění a snížené riziko kontaminace ve srovnání s použitím savčích buněk a kultury média.
03 Květiny
Zemědělské biotechnologie je více než jen bojovat s chorobami nebo zlepšit kvalitu potravin . Existují některé čistě estetické aplikace a příkladem toho je použití techniky identifikace a přenosu genů ke zlepšení barvy, vůně, velikosti a dalších vlastností květin. Stejně tak se biotechnologie používá k vylepšení jiných běžných okrasných rostlin, zejména keřů a stromů. Některé z těchto změn jsou podobné těm, které byly provedeny na plodinách, například zvýšení odolnosti plemene tropických rostlin proti chladu, takže je možné je pěstovat v severních zahradách.
04 Biopaliva
Tom Merton
Zemědělský průmysl hraje velkou roli v průmyslu biopaliv a poskytuje suroviny pro fermentaci a rafinování bio-oleje, bio-nafty a bioethanolu. Techniky genetického inženýrství a optimalizace enzymů se používají k vývoji kvalitnějších surovin pro efektivnější konverzi a vyšší výstupy BTU výsledných palivových produktů. Vysoko výnosné a energeticky husté plodiny mohou minimalizovat relativní náklady spojené s těžbou a přepravou (na jednotku odvozené energie), což vede k vyšší hodnotě palivových produktů.
05 Chov rostlin a živočichů
Zlepšení rostlinných a zvířecích vlastností tradičními metodami, jako je zkřížený opylení, roubování a křížení, je časově náročné. Posuny v oblasti biotech umožňují rychlé provedení konkrétních změn na molekulární úrovni prostřednictvím nadměrného exprese nebo vymazání genů nebo zavádění cizích genů. Tato metoda je možná za použití mechanismů kontroly genové exprese, jako jsou specifické promotory genů a transkripční faktory . Metody, jako je výběr markerů, zlepšují účinnost "řízeného" chovu zvířat, aniž by se jednalo o diskusi, která se běžně spojí s GMO. Metody klonování genů musí také řešit rozdíly v genetickém kódu, přítomnost nebo nepřítomnost intronů a posttranslační modifikace, jako je methylace.
06 Odrůdy odolné vůči škůdcům
Po mnoho let se mikroskop Bacillus thuringiensis , který produkuje protein toxický pro hmyz, zejména kukuřičný kukuřičný, použil k prachu. Aby se odstranila potřeba poprašování, vědci nejprve vyvinuli transgenní kukuřici, která vyjadřuje protein Bt, následuje Bt brambor a bavlna. Bt protein není pro člověka toxický a transgenní plodiny usnadňují zemědělcům, aby se vyhnuli nákladným nákazám. V roce 1999 se objevila kontroverze nad Bt kukuřicí kvůli studii, která naznačovala, že pyl přemístil na mléka, kde zabila larvy monarchy, které ji snědly. Následné studie prokázaly, že riziko pro larvy je velmi malé a v posledních letech se spor o Bt kukuřice změnil na téma vznikající odolnosti proti hmyzu.
07 Odrůdy odolné vůči pesticidům
Aby nebyla zaměněna s odolností proti škůdcům , jsou tyto rostliny tolerantní k tomu, že zemědělcům umožní selektivně zabíjet okolní plevele bez poškození jejich plodin. Nejslavnějším příkladem je technologie Roundup-Ready vyvinutá firmou Monsanto. Poprvé zavedené v roce 1998 jako GM sójové boby, rostliny Roundup-Ready nejsou ovlivněny herbicidem glyfosát, který lze aplikovat ve velkém množství, aby eliminoval všechny ostatní rostliny na poli. Přínosy k tomu jsou úspory času a nákladů spojených s konvenčním zpracováním půdy za účelem snížení plevele nebo více použití různých druhů herbicidů k selektivnímu odstranění určitých druhů plevelů. Možné nedostatky zahrnují všechny kontroverzní argumenty proti GMO.
08 Doplňování živin
Ve snaze zlepšit lidské zdraví, zejména v méně rozvinutých zemích, vědci vytvářejí geneticky modifikované potraviny, které obsahují živiny, o nichž je známo, že pomáhají bojovat proti nemocem nebo podvýživě. Příkladem toho je zlatá rýže , která obsahuje betakaroten, prekurzor pro produkci vitaminu A v našem těle. Lidé, kteří konzumují rýži, produkují více vitaminu A, což je základní živina, která ve stravování chudých v asijských zemích postrádá. Tři geny, dva z narcisů a jeden z bakterií, schopné katalyzovat čtyři biochemické reakce, byly klonovány do rýže, aby byly "zlaté". Název pochází z barvy transgenního zrna v důsledku nadměrné exprese beta-karotenu, což dává mrkev oranžovou barvu.
09 Abiotická stresová odolnost
Méně než 20% země je orná půda, ale některé plodiny byly geneticky změněny, aby byly tolerantnější k podmínkám jako je slanost, chlad a sucho. Objevování genů v rostlinách odpovědných za příjem sodíku vedlo k vývoji vyřazených rostlin schopných růstu ve vysoce solném prostředí. Up-down nebo down-regulace transkripce je obecně metoda používaná pro změnu tolerance sucha v rostlinách. Rostliny kukuřice a řepky, které se dají prosadit za sucha, jsou ve čtvrtém ročníku terénních zkoušek v Kalifornii a Coloradu a předpokládá se, že se dostanou na trh za 4-5 let.
10 Průmyslová pevná vlákna
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Pavouk hedvábí je nejsilnější vlákno známé člověku, silnější než Kevlar (používané k vytváření neprůstřelných vest), s vyšší pevností v tahu než ocel. V srpnu 2000 kanadská firma Nexia oznámila vývoj transgenních koz, které produkovaly ve svém mléku bílkoviny z hedvábí z pavouka. Zatímco to řešilo problém masové produkce bílkovin, program byl odložen, když vědci nemohli přijít na to, jak je roztočit do vláken jako pavouci. Do roku 2005 byly kozy k prodeji každému, kdo by je vzal. Zatímco se zdá, že nápad na pavouk hedvábí je v současné době kladen na police, je to technologie, která se jistě objeví znovu v budoucnu, jakmile se shromáždí další informace o tom, jak se tkát hedvábí.