Biotehnologija se često smatra sinonimom biomedicinskog istraživanja, ali postoje mnoge druge industrije koje iskorištavaju biotehnološke metode za proučavanje, kloniranje i mijenjanje gena. Mi smo se navikli na ideju enzima u našem svakodnevnom životu, a mnogi ljudi upoznaju se s kontroverzama oko korištenja GMO-a u našoj hrani. Poljoprivredna industrija je u središtu te rasprave, ali od dana George Washington Carvera, poljoprivredna biotehnologija proizvodi bezbroj novih proizvoda koji imaju potencijal za promjenu naših života na bolje.
01 Cjepiva
Oralna cjepiva već dugi niz godina djeluje kao moguća rješenja za širenje bolesti u nerazvijenim zemljama, gdje su troškovi zabranjeni za široko rasprostranjeno cijepljenje. Genetski konstruirani usjevi, obično voće ili povrće, dizajnirani za nošenje antigenskih proteina iz zaraznih patogena, koji će potaknuti imunološki odgovor kada se proguta. Primjer toga je pacijent-specifično cjepivo za liječenje raka. Cjepivo protiv limfoma napravljeno je pomoću duhanskih biljaka koje nose RNA iz kloniranih malignih B-stanica. Rezultirajući protein tada se koristi za cijepljenje pacijenta i potaknuti imunološki sustav protiv raka. Ručno izrađena cjepiva za liječenje raka pokazala su znatna obećanja u preliminarnim studijama.
Antibiotici
Biljke se koriste za proizvodnju antibiotika za uporabu ljudi i životinja. Izražavanje antibiotskih proteina u stočnoj hrani, izravno hranjenih životinjama, je manje skupo od tradicionalne proizvodnje antibiotika, ali ova praksa podiže brojna pitanja bioetike jer je rezultat široko rasprostranjen, moguće nepotrebno korištenje antibiotika koji mogu potaknuti rast bakterijskih sojeva otpornih na antibiotike. Nekoliko prednosti korištenja biljaka za proizvodnju antibiotika za ljude su smanjeni troškovi zbog veće količine proizvoda koji se može proizvesti od biljaka prema fermentacijskoj jedinici, jednostavnosti pročišćavanja i smanjenog rizika kontaminacije u usporedbi s onim korištenjem stanica sisavaca i kulture mediji.
Cvijeće
Postoji više poljoprivredne biotehnologije nego samo borbu protiv bolesti ili poboljšanje kvalitete hrane . Postoje neke čisto estetske primjene, a primjer toga je upotreba tehnika identifikacije i prijenosa gena radi poboljšanja boje, mirisa, veličine i drugih značajki cvijeća. Isto tako, biotehnologija je korištena za poboljšanje ostalih zajedničkih ukrasnih biljaka, osobito grmova i drveća. Neke od tih promjena su slične onima koje su napravljene usjevima, kao što je povećanje hladnoće otpornosti tropske biljke, tako da se može uzgajati u sjevernim vrtovima.
04 Biogoriva
Tom Merton
Poljoprivredna industrija igra veliku ulogu u industriji biogoriva, pružajući sirovine za fermentaciju i rafiniranje bio-nafte, biodizela i bio-etanola. Genetski inženjering i tehnike optimizacije enzima koriste se za razvoj kvalitetnijih sirovina za učinkovitije konverzije i veće BTU rezultate dobivenih gorivnih proizvoda. Visokokvalitetni, energetski gusti usjevi mogu smanjiti relativne troškove povezane s berbom i transportom (po jedinici energije izvedenih) što rezultira proizvodima s većom vrijednošću goriva.
Uzgoj biljaka i životinja
Poboljšanje biljnih i životinjskih svojstava tradicionalnim metodama kao što su unakrsno oprašivanje, presađivanje i unakrsno uzgoj je dugotrajno. Biotehnološki napredci omogućuju brzo stvaranje određenih promjena, na molekularnoj razini preko prekomjernog izražavanja ili brisanja gena ili uvođenje stranih gena. Potonji je moguć upotrebom mehanizama kontrole genske ekspresije kao što su specifični promotori gena i faktori transkripcije . Metode kao što je selekcija potpomognuta markerom poboljšavaju učinkovitost "usmjerenog" uzgoja životinja, bez kontroverze koja je normalno povezana s GMO-ima. Metode kloniranja gena moraju se također odnositi na razlike u genetskom kodu, prisutnosti ili odsutnosti introna i posttranslacijskih modifikacija kao što je metiliranje.
06 Otpornost na štetočine
Godinama je mikroba Bacillus thuringiensis , koja proizvodi protein koji je toksičan za insekte, a posebno europski kukuruzni kukuruz, korišten za prašinu usjeva. Da bi se uklonila potreba za prašinom, znanstvenici su najprije razvili transgenični kukuruz koji eksprimira Bt protein, nakon čega slijedi Bt krumpir i pamuk. Bt protein nije toksičan za ljude, a transgenični usjevi olakšavaju poljoprivrednicima da izbjegavaju skupe zaraze. Godine 1999, kontroverze su se pojavile na Bt kukuruza zbog studije koja je ukazivala da je pelud migrirala na mliječnu travu gdje je ubijala monarhijske ličinke koje su je jele. Naknadne studije pokazale su da je rizik za ličinke bio vrlo mali, a posljednjih godina kontroverza nad Bt kukuruzom bila je usredotočena na temu nastanka insekata.
07 Pesticidi otporni usjevi
Da ne bi trebali biti zbunjeni s otporom na štetočine , ove biljke tolerantno dopuštaju poljoprivrednicima selektivno ubijanje okolnih korova bez štete njihovom usjevu. Najpoznatiji primjer toga je tehnologija Roundup-ready, koju je razvio Monsanto. Prvo je uvedeno 1998. kao soje GM, a herbicidni glifosat ne utječe na biljke pripremljene na Roundup-Ready, što se može primijeniti u velikim količinama kako bi se uklonile sve druge biljke na tom polju. Prednosti za to su štednja u vremenu i troškovima povezanim s konvencionalnom obradom kako bi se smanjili korovi ili višestruke primjene različitih vrsta herbicida kako bi se selektivno uklonile specifične vrste korova. Mogući nedostaci uključuju sve kontroverzne argumente protiv GMO-a.
Dodatak hranjivim tvarima
U nastojanju da poboljšaju ljudsko zdravlje, naročito u nerazvijenim zemljama, znanstvenici stvaraju genetski izmijenjenu hranu koja sadrži hranjive tvari poznate kao pomoć u borbi protiv bolesti ili pothranjenosti. Primjer toga je Zlatna riža , koja sadrži beta-karoten, preteča za proizvodnju vitamina A u našim tijelima. Ljudi koji jedu rižu proizvode više vitamina A, esencijalne hranjive tvari bez prehrane siromašnih u azijskim zemljama. Tri gena, dva od naranče i jedan iz bakterije, sposobni za kataliziranje četiri biokemijske reakcije, klonirani su u rižu kako bi bili "zlatni". Ime dolazi od boje transgeničnog zrna zbog pretjerane ekspresije beta-karotena, što daje mrkvu njihovu narančastu boju.
09 Abiotička otpornost na stres
Manje od 20% zemlje je oranica, ali neke usjeve genetski su promijenjene kako bi ih tolerantnije od uvjeta poput slanosti, hladnoće i suše. Otkriće gena u biljkama odgovornim za unos natrija dovelo je do razvoja biljaka za uklanjanje koji mogu rasti u visokim solnim sredinama. Povećanje ili smanjivanje regulacije transkripcije općenito je metoda kojom se mijenja tolerancija suše u biljkama. Kukuruzne i repičaste biljke, koje mogu napredovati pod sušnim uvjetima, nalaze se u svojoj četvrtoj godini polja u Kaliforniji i Coloradu, a očekuje se da će doći na tržište u 4-5 godina.
10 Vlakna industrijske čvrstoće
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spider svila je najjače vlakno poznate čovjeku, jače od Kevlar (koristi se za izradu prljavštine bez metaka), s većom čvrstoćom rastezljivosti od čelika. U kolovozu 2000. godine, kanadska tvrtka Nexia najavila je razvoj transgenskih kozjih mliječnih proizvoda koji su proizvodili paukove svilene bjelančevine. Dok je to riješilo problem stvaranja bjelančevina, program je bio pohranjen kada znanstvenici nisu mogli shvatiti kako ih tjerati u vlakna poput pauka. Do 2005. godine koze su bile na prodaju za svakoga tko bi ih odveo. Iako izgleda da je ideja paukove svile stavljena na policu za sada, to je tehnologija koja će se sigurno ponovno pojaviti u budućnosti, još jednom se prikupljaju informacije o tome kako su skepe pletene.