Основные направления и достижения биотехнологии
Биотехнология – это целая совокупность различных промышленных методов, которые применяются для производства разного рода продукции (веществ и соединений) с использованием живых организмов, биологических процессов и явлений.
Биотехнологические процессы, которые основаны на процессах жизнедеятельности различных микроорганизмов, человечество разработало очень давно, много тысяч лет тому назад. Вспомним выпекание хлеба, пивоварение, виноделие, изготовление сыров и других кисломолочных продуктов. Например, производство кефира хранилось горцами Кавказа в строгом секрете. Только в $XІX$ веке русским удалось получить технологию изготовления этого продукта и применять его изначально как лекарство.
Сам термин «биотехнология» появился в $70$-е годы $ХХ$ века. В современной микробиологической промышленности различные виды микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов) используют для изготовления таких веществ, как антибиотики, витамины, гормоны, ферменты, кормовые белки. Усовершенствуются биотехнологические процессы, в частности, и в пищевой промышленности, где использование высокопродуктивных штаммов микроорганизмов. И усовершенствование технологии делает возможным увеличение выпуска продуктов питания и кормов повышенного качества.
Использование микроорганизмов - это экологически чистый процесс, не требующий дополнительных химических реактивов. Он происходит под воздействием ферментов, при оптимальных температурах и не загрязняет окружающую среду.
Так как некоторые бактерии могут разлагать органические соединения как в воздушной (аэробной), так и в безвоздушной (анаэробной) среде, то биотехнологические процессы можно использовать для очищения окружающей среды от бытовых и промышленных загрязнений. Некоторые микроорганизмы могут накапливать в своих клетках некоторые соединения или отдельные химические элементы. Их можно использовать для очистки сточных вод и загрязненных водоемов.
Биотехнологические процессы используются и для разработки биологических методов нацеленных на борьбу с возбудителями болезней, с вредителями сельского и лесного хозяйств. Использование штаммы некоторых микроорганизмов позволяет изготовить препараты, которые эффективно снижают количество вредных видов без загрязнения окружающей среды токсическими соединениями (ядохимикатами). Но обязательным условием применения этих методов является их безопасность для остальных (не вредных) организмов.
Генетическая (генная) инженерия
Генетическая (генная) инженерия представляет собой прикладную отрасль в современной молекулярной генетике и биохимии, которая специализируется на разработке методов перестройки генотипов организмов путем изъятия или введения отдельных генов или их групп; синтеза генов вне организма; выделения из клеток и перестройка отдельных генов или их частей.
Кроме того эта отрасль науки исследует возможности копирования и размножения выделенных или синтезированных генов; введения генов или их групп в геном других организмов; проводит эксперименты по сочетанию разных геномов в одной клетке.
Объектами исследований в этой отрасли являются преимущественно прокариоты. Но иногда ученые проводят исследования на основе генов эукариот. Продолжаются эксперименты по переносу генов эукариот в клетки бактерий. Методами генной инженерии были получены белки-интерфероны, которые защищают человека и животных от вирусных заболеваний. Удалось также получить гормон роста и использовать его для лечения некоторых форм карликовости. Результаты исследований генной инженерии имеют важное значение и для теоретической биологии.
Клеточная (тканевая) инженерия
Клеточная инженерия – это такая отрасль биотехнологии, в которой применяются методы выделения клеток из организма и перенесения их на различные питательные среды искусственного происхождения, где эти клетки дальше живут и размножаются.
Она проводит соединение соматических клеток различных видов организмов, благодаря чему возможно скрещивание организмов, гибридизация которых невозможна половым путем.
Благодаря выделению из организма соматических клеток и перенесению их на питательную среду можно вывести новую культуру клеток для получения ценных веществ, и таким образом значительно уменьшить себестоимость синтезируемых препаратов (например, препараты женьшеня).
Относительно новым и весьма перспективным направлением в клеточной инженерии признано клонирование.
Клон – это совокупность клеток или особей, которые произошли от единого предка неполовым путем.
Клонированный организм состоит из генетически однородного материала. Возможно, в будущем клонирование будут использовать для пересадки органов.
Еще одним перспективным направлением исследований клеточной инженерии является гибридизация соматических клеток. Это направление дает возможность создавать уникальные препараты, эффективно повышающие стойкость организма к различным инфекциям.
Можно искусственно изменять организмы и в ходе их эмбрионального развития (эмбриональная инженерия). Пересаживая части эмбрионов можно влиять на развитие определенных частей зародыша, изменяя его в том направлении, которое интересует исследователя.
Развитие генетической и клеточной инженерии вызывает в современном обществе неоднозначные отклики. Есть как сторонники, так и противники изысканий в этой области науки. Одно несомненно – все исследования должны проводиться только на благо человечества и без всякого ущерба для окружающей среды. Появление организмов (вирусов, бактерий) с неизученными и неконтролируемыми свойствами может поставить под угрозу существование всего человечества.
