Bioteknologi betragtes ofte som synonym med den biomedicinske forskning, men der er mange andre industrier, der udnytter bioteknologiske metoder til at studere, klone og ændre gener. Vi er blevet vant til ideen om enzymer i vores hverdag, og mange mennesker er bekendt med kontroverserne omkring brugen af GMO'er i vores fødevarer. Landbrugsindustrien er i centrum for debatten, men siden George Washington Carvers dage har landbrugsproduktion produceret utallige nye produkter, der har potentiale til at ændre vores liv til det bedre.
01 vacciner
Orale vacciner har været i arbejdet i mange år som en mulig løsning på spredning af sygdom i underudviklede lande, hvor omkostningerne er uoverkommelige for udbredt vaccination. Genetisk manipulerede afgrøder, normalt frugter eller grøntsager, designet til at bære antigeniske proteiner fra infektiøse patogener, der vil udløse et immunrespons, når de indtages. Et eksempel på dette er en patientspecifik vaccine til behandling af kræft. En anti-lymfomvaccine er blevet fremstillet ved anvendelse af tobaksplanter, der bærer RNA fra klonede maligne B-celler. Det resulterende protein bruges derefter til at vaccinere patienten og øge deres immunsystem mod kræft. Skræddersyede vacciner til kræftbehandling har vist et stort løfte i indledende undersøgelser.
02 antibiotika
Planter bruges til at producere antibiotika til både mennesker og dyr. Udtryk af antibiotiske proteiner i husdyrfoder, der fodres direkte til dyr, er mindre kostbart end traditionel antibiotikaproduktion, men denne praksis rejser mange bioethiske problemer, fordi resultatet er udbredt, muligvis unødvendig brug af antibiotika, som kan fremme væksten af antibiotikaresistente bakteriestammer. Flere fordele ved at bruge planter til fremstilling af antibiotika til mennesker er reducerede omkostninger på grund af den større mængde produkt, der kan produceres fra planter i forhold til en fermenteringsenhed , let rensning og reduceret risiko for forurening sammenlignet med brugen af pattedyrceller og kultur medier.
03 blomster
Der er mere til landbrugsbioteknologi end blot at bekæmpe sygdom eller forbedre fødevarekvaliteten . Der er nogle rent æstetiske applikationer, og et eksempel på dette er brugen af genidentifikations- og overførselsteknikker for at forbedre farve, lugt, størrelse og andre egenskaber ved blomster. På samme måde har biotek været brugt til forbedringer af andre almindelige prydplanter, især buske og træer. Nogle af disse ændringer svarer til dem, der gøres til afgrøder, såsom forøgelse af koldmodstanden hos en race af tropisk plante, så den kan dyrkes i nordlige haver.
04 biobrændstoffer
Tom Merton
Landbrugsindustrien spiller en stor rolle i biobrændstofindustrien og leverer råmaterialerne til gæring og raffinering af bioolie, biot diesel og bioethanol. Geneteknik og enzymoptimeringsteknikker bruges til at udvikle bedre råmaterialer til mere effektiv omdannelse og højere BTU-udgange fra de resulterende brændstofprodukter. Højtydende, energidrevne afgrøder kan minimere relative omkostninger forbundet med høst og transport (pr. Energienhed deraf), hvilket resulterer i brændstofprodukter med højere værdi.
05 Plante- og dyreavl
Forøgelse af plante- og dyreegenskaber ved traditionelle metoder som krydsbestøvning, podning og krydsning er tidskrævende. Biotekfremskridt gør det muligt at foretage specifikke ændringer hurtigt, på molekylært niveau gennem overekspression eller deletion af gener eller introduktion af fremmede gener. Sidstnævnte er muligt ved anvendelse af genekspressionskontrolmekanismer, såsom specifikke genpromotorer og transkriptionsfaktorer . Metoder som markørassisteret udvælgelse forbedrer effektiviteten af "rettet" dyreopdræt uden den kontrovers, der normalt er forbundet med GMO'er. Genkloning metoder skal også adressere artforskelle i den genetiske kode, tilstedeværelsen eller fraværet af introner og posttranslationelle modifikationer, såsom methylering.
06 skadedyrsbestandige afgrøder
I årevis har mikroben Bacillus thuringiensis , som producerer et protein, der er giftigt for insekter, især den europæiske majsborer, brugt til støvafgrøder. For at eliminere behovet for støvdannelse udviklede forskere først transgene majs, der udtrykte Bt protein, efterfulgt af Bt kartoffel og bomuld. Bt-protein er ikke giftigt for mennesker, og transgene afgrøder gør det lettere for landmændene at undgå dyre angreb. I 1999 opstod kontroverser over Bt majs på grund af en undersøgelse, der foreslog pollen migreret på mælkebede, hvor det dræbte monarklarver, der spiste det. Efterfølgende undersøgelser viste, at risikoen for larverne var meget lille, og i de seneste år har kontroversen over Bt majs skiftet fokus til emnet for nye insektresistens.
07 Pesticidbestandige afgrøder
For ikke at være forvekslet med skadedyrsbestandighed , er disse planter tolerante over for, at landmændene selektivt kan dræbe omgivende ukrudt uden at skade deres afgrøde. Det mest kendte eksempel på dette er Roundup-Ready-teknologien, udviklet af Monsanto. Først introduceret i 1998 som GM-sojabønner, er Roundup-Ready-planterne upåvirket af herbicidglyphosatet, som kan anvendes i rigelige mængder for at eliminere andre planter i marken. Fordelene ved dette er besparelser i tid og omkostninger forbundet med konventionel jordbearbejdning for at reducere ukrudt eller flere anvendelser af forskellige typer herbicider for selektivt at eliminere specifikke ukrudtsarter. De mulige ulemper omfatter alle kontroversielle argumenter mod GMO'er.
08 Næringsstoftilskud
For at forbedre menneskers sundhed, især i underudviklede lande, skaber videnskabsmænd genetisk ændrede fødevarer, der indeholder næringsstoffer, der er kendt for at hjælpe med at bekæmpe sygdom eller underernæring. Et eksempel på dette er Golden Rice , som indeholder beta-caroten, forløberen for vitamin A-produktion i vores kroppe. Folk, der spiser risen producerer mere vitamin A, et vigtigt næringsstof, der mangler i de fattiges kostvaner i asiatiske lande. Tre gener, to fra påskeliljer og en fra en bakterie, der var i stand til at katalysere fire biokemiske reaktioner, blev klonet i ris for at gøre det "gyldent". Navnet kommer fra farven på det transgene korn på grund af overekspression af beta-caroten, hvilket giver gulerødder deres orangfarve.
09 Abiotisk stressmodstand
Mindre end 20% af jorden er dyrkbar jord, men nogle afgrøder er blevet genetisk ændret for at gøre dem mere tolerante over for forhold som saltholdighed, kulde og tørke. Opdagelsen af gener i planter, der er ansvarlige for natriumoptagelse, har ført til udviklingen af knock-out- planter, der kan vokse i høje saltmiljøer. Op- eller nedregulering af transkription er generelt den metode, der anvendes til at ændre tørke tolerance i planter. Korn- og rapsfrø, der kan trives under tørkeforhold, er i deres fjerde års feltforsøg i Californien og Colorado, og det forventes, at de vil nå markedet i 4-5 år.
10 Industrielle Styrkefibre
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spider silke er stærkeste fiber kendt for manden, stærkere end Kevlar (bruges til at fremstille kuglebeskyttende veste), med en højere trækkraft end stål. I august 2000 annoncerede det canadiske firma Nexia udviklingen af transgene geder, der producerede edderkopsilkeproteiner i deres mælk. Mens dette løste problemet med masseproduktion af proteinerne, blev programmet hylder, da forskerne ikke kunne finde ud af, hvordan de kunne spinde dem i fibre som edderkopper gør. I 2005 var geiterne til salg til alle, der ville tage dem. Mens det ser ud til, at ideen om edderkoppesilke er blevet lagt på hylden for tiden, er det en teknologi, der helt sikkert vil fremstå igen i fremtiden, når der igen er indsamlet oplysninger om, hvordan silkevævet er vævet.