Care sunt cele mai surprinzătoare aplicații ale biotehnologiei? Această ramură a științei are capacitatea de a ajunge la puncte doar imaginate de science fiction. Dar sunt realizări foarte reale.

aplicații

Biotehnologia este o ramură destul de nouă, dar în același timp foarte clasică, a biologiei și a disciplinelor sale. Are fundamentele sale în tehnologia care studiază și exploatează mecanismele biologice și interacțiunile ființelor vii, în special microorganismele. Datorită situației sale speciale, biotehnologia permite obținerea rezultate care ar părea adevărate science fiction. Unele dintre aplicațiile sale ne fac viața mai ușoară, în timp ce altele sunt doar propuneri pentru viitor. Pentru cei care nu sunt familiarizați cu aceasta, conform Convenției din 1992 privind diversitatea biologică, biotehnologia este definită ca „orice aplicație tehnologică care utilizează sisteme biologice și organisme vii sau derivații acestora pentru crearea sau modificarea produselor sau proceselor pentru utilizări specifice” și este clasificat în aceste ramuri principale:

Biotehnologie roșie: se aplică utilizării biotehnologiei în procesele medicale.

Biotehnologia albă: cunoscută și sub numele de biotehnologie industrială, se aplică proceselor industriale.

Biotehnologie verde: este biotehnologie aplicată proceselor agricole.

Biotehnologie albastră: De asemenea, numit biotehnologie marină, este un termen folosit pentru a descrie aplicațiile biotehnologiei în mediile marine și acvatice.

De ce este capabilă biotehnologia?

Unele dintre cele mai bizare aplicații și cei mai bizari cercetători se găsesc în acest domeniu. De la cucerind alte planete pentru a construi super-oameni, trecând prin producția de combustibili sau eliminând uraniul, biotehnologia are întotdeauna un răspuns pentru toate. Nu este vorba despre panaceu, ci „dă-mi un punct și voi mișca lumea”, spunea un anume înțelept cu mult timp în urmă. Iar biotehnologia cunoaște o mulțime de puncte.

Cucerește o planetă

Călătoria către planeta roșie este un subiect foarte complicat. Marte este ostil. Foarte ostil. Și acesta este cel mai prietenos vecin pe care îl avem. Misiunea care ne va conduce să o colonizăm, dacă se întâmplă, trebuie să vadă mai întâi un proces de adaptare, cunoscut în mod normal ca „terraformare”. Terraformarea constă în ajustarea condițiilor fizico-chimice și geochimice la nevoile noastre. Și cine mai bine decât bacteriile să o facă? Ce este mai mult și ce mai bun decât biotehnologia pentru a le proiecta? În prezent, există mai multe proiecte care definesc cum să „construim” un organism sintetic, modificat genetic dintr-unul natural, capabil să producă o anumită substanță, cum ar fi oxigenul, din alte substanțe mai abundente din mediu. Sau pentru a ajuta o altă agenție să utilizeze mai bine resursele existente și rare.

Cu aceasta, de exemplu, putem ajuta plantele să fixează azotul mai ușor, facilitând fertilizarea. Sau pentru a obține apă acolo unde practic nu există. Sau chiar mai bine captează dioxidul de carbon. Sau alte miliarde de lucruri. Întrebarea este să folosiți un organism modificat genetic pentru a ajuta la modificarea condițiilor locului sau pentru a sprijini alte organisme într-o astfel de sarcină. Și geniul problemei este că trucul este de a proiecta un organism modificat genetic pentru a se terraforma mai târziu, ca organisme bune concepute în acest scop, se autodistruge astfel încât să nu strice echilibrul ecologic.

Și cum proiectăm un organism sintetic? Știm de mult timp cum să folosim baza de date genetică pentru a lua genele pe care le dorim, a le reproduce și a le introduce într-un microorganism, astfel încât să facă ceea ce dorim. De fapt, o facem în fiecare zi la Universitate, de exemplu. De fapt, primul pas în construirea primului fir de ADN aproape în întregime sintetic a fost făcut vara trecută. Ideea de a construi un organism practic din piesele descompuse ale altora a fost, de asemenea, jucată de mult timp.

Mănâncă uraniu și curăță lumea

Dar, pe lângă cucerirea unei noi planete, ce se întâmplă dacă ne-am dedica acțiunii pe cea pe care o locuim deja? Desigur, chiar bazele biotehnologiei și biologiei sintetice despre care am vorbit mai devreme ar putea fi folosite pentru a rezolva unele dintre cele mai incipiente probleme pe care le avem pe această planetă. Gunoaiele și deșeurile sunt o amenințare constantă, nu există nicio îndoială în acest sens. Deși energie nucleară, în prezent, Este una dintre cele mai curate care există, în ciuda opiniei generale neinformate, este adevărat că generează un reziduu persistent și extrem de periculos. Deșeurile radioactive au un timp de înjumătățire teribil de lung și sunt practic imposibil de tratat. De asemenea, este deosebit de periculos atunci când scapă în apă și poate contamina oceanele și râurile, chiar și apa potabilă. Până când biotehnologia intervine în cale.

Imaginați-vă pentru o clipă o bacterie capabilă să capteze uraniu și să-l concentreze fără să moară. Ei bine, tocmai asta a realizat dr. Gemma Reguera în 2011. Cu un Geobacter sulfureducens proiectat în laborator, echipa sa de cercetare a reușit să formeze un biofilm capabil de captează uraniul dizolvat în apă pentru a-l fixa, eliminând astfel o contaminare fără discriminare și teribilă. Dar nu rămânem aici. Vrem să eliminăm uraniul? Ei bine, nici nu suntem atât de departe, deoarece știm de mult că Shewanella oneidensis este capabilă să reducă acest metal radioactiv și toxic. Din păcate, încă Bioremediere poate fi utilizată pentru a elimina brutul care scapă de accidentele petroliere este încă o linie de cercetare lentă și dificilă, dar există, în căutarea unui remediu pentru acest tip de contaminare.

Pe de altă parte, nu numai materialele radioactive reprezintă un pericol. În prezent, bioremedierea este un domeniu de studiu de mare interes pentru biotehnologi. De la organisme proiectate biotehnologic, ca și cele anterioare, la captează metalele grele către bacterii gata să scape de materii prime și rafinate de hidrocarburi care pătează ecosistemele. Bacterii capabile să capteze și să fixeze gaze toxice și care sunt chiar capabile să genereze componente utile sau energie cu ea. Posibilitățile sunt incredibile.

Produce energie

În special, am pledat întotdeauna pentru economia hidrogenului. Poate naiv. Pe măsură ce trece timpul, văd mai probabil biotehnologia va scoate castanele din această nevoie energetică nu știm cu adevărat cum o vom rezolva. În primul rând, nevoile de combustibil sunt în creștere, în timp ce rezervele pe care le știm se epuizează mai repede în fiecare zi. Ce se întâmplă dacă, în loc să folosim un organism proiectat pentru a mânca hidrocarburi, l-am construi pentru a le sintetiza? Aceasta este tocmai una dintre bazele biotehnologiei aplicate energiei. Mai exact, putem proiecta un microorganism pentru a sintetiza bioetanolul, unul dintre combustibilii cu cel mai mare potențial viitor dacă nu ne schimbăm modul de a vedea lucrurile. Și am face-o din bacterii sau ciuperci, cum ar fi drojdia. Sau alge, unul dintre cele mai dezvoltate proiecte în prezent.

Biotehnologia face, de asemenea, eforturi mari pentru a îmbunătățirea proceselor și a bioreactoarelor pentru a crește atât producția, cât și curățarea de noi biocombustibili, fără a reprezenta o nouă amenințare pentru mediu. Dar să mergem dincolo de biocombustibili. Viitorul este probabil în biobaterii. O biobaterie este doar un concept minunat. Toate ființele vii obțin energie din metabolismul diferiților compuși. În mod normal stocăm acea energie. În adâncul ființelor vii nu sunt altceva decât bio-baterii, în cel mai pur stil „Matrix” (sub formă de ATP de exemplu), dar între ele există un proces de schimb electric. Acest proces se datorează oxidării și reducerii compușilor menționați.

Acum imaginați-vă că luăm acest transfer electronic și punem un fir între cei doi compuși. Ce primim? Un curent electric. Ideea este grozavă, deoarece putem convertiți orice molecule și orice microorganism într-o baterie potențială cu aproape nici o pierdere din cauza radiațiilor sau a altor probleme derivate din generarea fizică de electricitate, deoarece mecanismul de transfer electronic al organismelor este unul dintre cele mai complexe și perfecte care există în univers pe care îl cunoaștem. Desigur, o baterie formată din celule are o serie de alte probleme, dar nu împiedică ideea.

Creați superumani

Ai dreptate. Suprauman. Poate că nu în sensul cel mai filmic, ci în ceva care îi este puternic apropiat. Datorită biotehnologiei putem îmbunătăți corpul și limitele acestuia. Cu suficient timp vom putea să ne regenerăm rănile la viteza de benzi desenate. Cu puțin mai mult, putem depăși orice boală. Să vedem.

Depășește limitele corpului

Probabil că acest lucru nu va fi o surpriză odată ce îl vom analiza cu atenție, dar cum ajungeți și depășiți limita fizică a unui corp? A spus cineva dopaj? Într-adevăr, acest aspect este mai mult o realitate decât un fapt viitor. Utilizarea hormonilor precum GH uman permite creșterea creșterii osoase și corporale, precum și stimularea metabolismului. De la apariția rHGH, un hormon omolog cu GH natural, dar creat în laborator prin tehnologie, lumea nu a mai fost aceeași. Deoarece de atunci au fost produse patologiile asociate cu deficiențele de creștere.Astăzi putem produce o multitudine de compuși sintetici pentru a „îmbunătăți” capacitățile fiziologice foarte reduse. O supradoză de GH pe tot parcursul vieții poate provoca gigantism, printre alte lucruri mai neplăcute, cum ar fi diabetul, problemele cardiace etc.

EPO și CERA, la rândul lor, sunt compuși total interzise în lumea sportului. De ce? Deoarece sunt substanțe care stimulează crearea de eritrocite în sânge, ușor de administrat și de produs. Mulțumesc cui? Desigur, la biotehnologie. Creșterea sângelui este capabilă produc o performanță fiziologică mai mare la sportivi, atingând limite nebănuite. Unii sportivi de elită, de fapt, au o producție EPO umană mai mare, care poate fi simulată cu administrare externă. Pe de altă parte, insulina este, de asemenea, interzisă, deoarece permite o mai bună utilizare a metabolismului zahărului, obținând și mai multă energie pe termen scurt. Desigur, și din nou, abia când biotehnologia a găsit instrumentele potrivite pentru a produce insulină ieftină, acest hormon a devenit un pericol sportiv.

Super-regenerare

Ce se întâmplă dacă ne-am putea regenera într-un mod similar cu ceea ce face Wolf Cub sau Incredible Hulk? Ei bine, se pare că guvernul SUA o ia foarte în serios. De ceva vreme, el își pune ochii pe dezvoltarea de implanturi mici, parte a unui program numit ElectRx, capabil să ajute la regenerarea rănilor, tratarea infecțiilor și independența față de medicamente precum analgezice sau antibiotice. Pentru a face acest lucru, conform puținelor informații care au fost făcute publice, neuroimplante care utilizează neuromodulare ar fi disponibile, microincapsulare și alte tehnici de ultimă generație utilizate în biotehnologie pentru aceasta. Intenția este de a crea un supermonitor capabil să detecteze și să acționeze imediat asupra rănilor și disfuncționalităților corporale. Știință sau ficțiune? E înfricoșător să te gândești. Dar nu este nimic atât de ciudat. Există specii, precum șoarecele spinos, pe lângă salamandre și alte creaturi mai îndepărtate, capabile să genereze un "blastom", o masă de celule care acționează ca un plasture împotriva unei plăgi.

Ultraimunitate

Am vorbit despre capacitatea de a crea un implant care să ajute sistemul imunitar. Acest lucru este accesibil dacă ne gândim la ceva capabil să elibereze substanțe precum interferon sau adjuvanți ai unor procese imune. Dar dacă spunem că putem face și mai mult? Biotehnologia consideră că poate crea un sistem imunitar rezistent la cancer. Cel puțin din cancerele de piele. Ipilimumab, un nume aproape nepronunțabil, este numele unui medicament care „eliberează” frânele sistemului imunitar împotriva melanomului. Până acum a fost testat cu rezultate destul de bune. Ceea ce face practic este interacționează în mecanismul sistemului imunitar astfel încât să sari peste comenzile și trucurile pe care melanomul le pune în față. În acest fel, sistemul imunitar în sine este capabil să elimine cancerul. De asemenea, unul dintre cele mai agresive tipuri de cancer cunoscute. Bazele acestei cercetări vor permite aprofundarea relației dintre cancer și sistemul imunitar. Cine știe dacă într-o zi nu vom putea eradica niciun tip de tumoare într-un mod simplu și practic natural.

Oameni modificați genetic

Deși genomul unei persoane nu poate fi modificat direct, deoarece asta implică modificarea tuturor celulelor lor, da poti crea "oameni modificati genetic" de la gameti. Pentru aceasta folosim câteva instrumente cunoscute de mult timp. Deși unele dintre cele mai puternice au fost descrise abia recent. CRISPR-urile sunt zone pline de repetări scurte în catena ADN, care seamănă cu o catena cu 4 tipuri diferite de dinți și care se potrivesc doar în perechi definite. Acești dinți sunt cei care se repetă într-o anumită ordine specifică. Aceste regiuni fac parte dintr-un sistem imunitar dobândit împotriva modificărilor genetice. Cunoscându-i mecanismul, îl putem folosi, precis, pentru a modifica ADN-ul în sensul dorit, tăind și lipind bucăți din lanț. Cu aceasta realizăm, pentru că există cercetători care doresc să lucreze la modificarea genomului uman în embrioni, de exemplu, pentru a repara o genă „ruptă” care produce o boală letală. Deoarece în fiecare zi știm puțin mai bine la ce servește fiecare genă din genomul nostru, aceste cunoștințe ne permit să controlăm ceea ce vrem de la ea.

Unii cercetători lucrează deja la realizarea primelor teste pentru modificarea genomului uman. În China, de exemplu, un cercetător încearcă să obțină permise de modificare genetică a embrionilor aruncați cu singura intenție de a cunoaște mai bine procesul. În California se studiază un proces mai puțin „agresiv”, dar și legat de modificarea genetică a ovulului. Există, de asemenea, suspiciuni că alți cercetători și-au efectuat deja propriile experimente, deși nu și-au depășit numele până acum. În cele din urmă, acest domeniu conține o serie de lumină-întuneric foarte specială, deoarece biotehnologia ne oferă posibilitatea de a rezolva unele dintre cele mai crude probleme ale existenței noastre. Dar, de asemenea, deschide porțile către eugenie și alte probleme morale pe care nu le putem pierde din vedere.