Биотехнология
Биотехнология — это собирательный термин для необозримого множества процессов, продуктов и методов. Конкретнее говоря, это применение науки и техники к живым организмам, их частям, их продуктам или моделям с целью изменения живой или неживой материи для расширения базы знаний, производства товаров и услуг.
Биотехнология исследует микроорганизмы, растения, животных и людей, а также отдельные клетки или молекулы.
Люди давно используют живые микроорганизмы, например, при производстве пива, вина или хлеба. Но современная биотехнология имеет возможность использовать методы молекулярной биологии для разработки новых лекарств, выращивания новых сортов растений или более эффективного производства повседневных продуктов, таких как моющие средства и косметика.
Чтобы различать эти различные области применения, появилась теория цвета: проводится различие между красной, зеленой и белой отраслями биотехнологии, которые относятся к областям медицины (красный), сельского хозяйства (зеленый) и промышленности (белый).
Красная биотехнология: медицина
Медицинская биотехнология участвует в разработке новых терапевтических и диагностических процедур. Основы медицинской биотехнологии, как они понимаются сегодня, были заложены всего несколько десятилетий назад в исследованиях современной генетики.
Огромный скачок совершила наука благодаря открытию в области молекулярной структуры ДНК как генетической молекулы. Не так давно важной вехой стала расшифровка генома человека в 2001 году. С тех пор методы анализа генома получили значительное развитие.
Генетическая информация является основой всех жизненных процессов. Она важна для понимания механизмов заболеваний. Чем лучше исследователи поймут, какие гены отвечают за выработку определенных белковых молекул, тем быстрее они смогут разработать целевые препараты.
Это как раз одна из целей медицинской биотехнологии: биологические молекулы, предназначенные для терапевтических целей.
От симптома к причине заболевания
Особенно это важно в отношении распространенных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые, диабет или рак. На основе последних результатов ученые разрабатывают новые подходы к еще более эффективному лечению с меньшим количеством побочных эффектов или даже излечением болезней. До настоящего времени лечили только симптомы заболеваний, теперь, благодаря новым знаниям, открываются возможности бороться с причинами.
Например, биотехнология открывает совершенно новые возможности и в то же время расширяет возможности использования классической химической молекулярной фармацевтической промышленности. Биотехнологические процессы также помогают находить новые или более эффективные целевые структуры.
Концепция использования и разработки лекарств в соответствии с молекулярно-биологической характеристикой человека называется персонализированной или индивидуализированной медициной. Наиболее часто исследуемым заболеванием является рак.
Зеленая биотехнология: сельское хозяйство
Без ее методов невозможно вообразить современное сельское хозяйство. Основой для этого были прежде всего исследования генома растений, которые в последние годы выявили все больше и больше знаний и могут быть использованы специально для выращивания новых сортов растений.
Генетическая оптимизация растений всегда была целью человека: тысячелетия назад крестьяне выбирали те растения, которые показывали желательные свойства. Тщательный отбор менял облик растений и давал сладкие яблоки или огромные початки кукурузы. С тех пор секрет растительных генов раскрывается все больше и больше.
Преимущество этих знаний очевидно: в прошлом селекционерам приходилось полагаться исключительно на наблюдение и анализ внешних характеристик, а также на свой опыт. Прогресс знаний исследователей генома способствовал большим изменениям. Вехами в зеленой биотехнологии были расшифровка генома риса и картофеля.
На основании новых данных селекционеры растений теперь могут определять полезные свойства растений на генетическом уровне и влиять на ответственные за эти свойства гены в геноме. В то же время возможен гораздо более глубокий анализ взаимодействий различных свойств.
Генотип растений теперь может быть выборочно изменен, например, чтобы усилить их защиту от вредителей или повысить их урожайность. С такой картой генома экономится огромное количество времени и денег. Если сорта выращиваются таким образом, говорят об «умном разведении», и вряд ли селекционеры откажутся от этого.
Белая биотехнология: промышленность
Будь то моющие средства или крем для кожи — биотехнология встречается в большом количестве промышленных продуктов. Использование набора инструментов природы помогает промышленности стать более эффективной и экологичной. Производство некоторых продуктов веками основывалось на силе живых микроорганизмов – это, например, хлеб, сыр, пиво и вино.
Сегодня методы белой биотехнологии стали неотъемлемой частью процесса производства высококачественных химикатов, фармацевтических препаратов, витаминов, моющих и чистящих средств, при обработке тканей, кожи и бумаги, а также при изготовлении многих других часто используемых предметов.
Развитие биотехнологии подготовило открытия в области медицины, химии и биологии. Исследования генома заложили основу для целенаправленного использования промышленных процессов. К тому же большое влияние оказало осознание того факта, что сохранение природных ресурсов для будущих поколений не гарантировано.
В наше время микроорганизмы осуществляют сложные преобразования материалов при комнатной температуре и атмосферном давлении, для которых обычные химические процессы требуют высоких температур и высокого давления. Поэтому с биотехнологией связываются экологические ожидания.
С биотехнологией в ее различных аспектах производятся многие продукты питания, а также высококачественные химикаты, ферменты, фармацевтические препараты, витамины, моющие и чистящие средства, а также агрохимикаты.
Разработки начались во многих других областях применения, особенно в производстве биопластиков или энергии из возобновляемого сырья. Здесь исследования должны заложить основу для действительно эффективного способа производства — и биотехнология может внести свой решающий вклад.
