Terminu “biotehnoloģija” pirmo reizi lietoja ungāru inženieris Karls Erekijs 1917. gadā. Daži biotehnoloģijas elementi parādījās diezgan sen. Būtībā tie bija mēģinājumi izmantot atsevišķas šūnas (mikroorganismus) un dažus fermentus rūpnieciskajā ražošanā, lai atvieglotu vairāku ķīmisku procesu rašanos.
Tā 1814. gadā Sanktpēterburgas akadēmiķis K. S. Kirhhofs atklāja bioloģiskās katalīzes fenomenu un ar biokatalītisko metodi (līdz 19. gs. vidum cukuru ieguva tikai no cukurniedrēm) mēģināja iegūt cukuru no pieejamām pašmāju izejvielām. 1891. gadā ASV japāņu bioķīmiķis Dz. Takamine saņēma pirmo patentu fermentu preparātu izmantošanai rūpnieciskiem mērķiem: zinātnieks ierosināja izmantot diastāzi augu atkritumu saharifikācijai.
20. gadsimta sākumā aktīvi attīstījās fermentācijas un mikrobioloģiskās nozares. Šajos pašos gados tika veikti pirmie mēģinājumi izmantot fermentus tekstilrūpniecībā.
1916.–1917. gadā krievu bioķīmiķis A. M. Koļeņevs mēģināja izstrādāt metodi, kas ļautu kontrolēt enzīmu darbību dabīgajās izejvielās tabakas ražošanas laikā.
Milzīgu ieguldījumu bioķīmijas sasniegumu praktiskajā izmantošanā sniedza akadēmiķis A. N. Bahs, kurš izveidoja svarīgu bioķīmijas lietišķo jomu - tehnisko bioķīmiju. A. N. Bahs un viņa audzēkņi izstrādāja daudzus ieteikumus visdažādāko bioķīmisko izejvielu pārstrādes tehnoloģiju uzlabošanai, cepšanas, brūvēšanas, vīna darīšanas, tējas un tabakas ražošanas u.c. tehnoloģiju uzlabošanai, kā arī ieteikumus kultivēto augu ražas palielināšanai līdz plkst. pārvaldot tos ar bioķīmiskiem procesiem.
Visi šie pētījumi, kā arī ķīmiskās un mikrobioloģiskās rūpniecības progress un jaunas rūpnieciskās bioķīmiskās ražošanas (tēja, tabaka u.c.) radīšana bija svarīgākie priekšnoteikumi mūsdienu biotehnoloģijas rašanās brīdim.
Ražošanas ziņā mikrobioloģiskā rūpniecība kļuva par biotehnoloģijas pamatu tās veidošanās procesā. Pēckara gados mikrobioloģiskā rūpniecība ieguva principiāli jaunas iezīmes: mikroorganismus sāka izmantot ne tikai kā līdzekli bioķīmisko procesu intensitātes palielināšanai, bet arī kā miniatūras sintētikas rūpnīcas, kas spēj sintezēt visvērtīgākos un sarežģītākos ķīmiskos savienojumus. viņu šūnas. Pagrieziena punkts bija saistīts ar antibiotiku atklāšanu un ražošanas sākšanu.
Pirmā antibiotika, penicilīns, tika izolēta 1940. gadā. Pēc penicilīna tika atklātas citas antibiotikas (šis darbs turpinās līdz pat šai dienai). Līdz ar antibiotiku atklāšanu uzreiz parādījās jauni uzdevumi: mikroorganismu ražoto ārstniecisko vielu ražošanas izveidošana, darbs pie izmaksu samazināšanas un jaunu medikamentu pieejamības palielināšanas un to iegūšana ļoti lielos daudzumos, kas nepieciešami medicīnai.
Antibiotiku ķīmiskā sintezēšana bija ļoti dārga vai pat neticami sarežģīta, gandrīz neiespējama (ne velti padomju zinātnieka akadēmiķa M. M. Šemjakina tetraciklīna ķīmiskā sintēze tiek uzskatīta par vienu no lielākajiem organiskās sintēzes sasniegumiem). Un tad viņi nolēma izmantot mikroorganismus, kas sintezē penicilīnu un citas antibiotikas zāļu rūpnieciskai ražošanai. Tā radās vissvarīgākā biotehnoloģijas joma, kuras pamatā ir mikrobioloģiskās sintēzes procesu izmantošana.
Biotehnoloģiju veidi
Bioinženierija
Bioinženierzinātne jeb biomedicīnas inženierija ir disciplīna, kuras mērķis ir uzlabot zināšanas inženierzinātnēs, bioloģijā un medicīnā un uzlabot cilvēku veselību, izmantojot starpdisciplinārus izstrādnes, kas apvieno inženierzinātņu pieejas ar sasniegumiem biomedicīnas zinātnē un klīniskajā praksē. Bioinženierzinātne/biomedicīnas inženierija ir inženiertehnisko pieeju pielietošana medicīnisku problēmu risināšanai, lai uzlabotu veselības aprūpi. Šī inženierzinātņu disciplīna ir vērsta uz zināšanu un pieredzes izmantošanu, lai atrastu un atrisinātu problēmas bioloģijā un medicīnā.
Bioinženieri strādā cilvēces labā, nodarbojas ar dzīvām sistēmām un pielieto progresīvas tehnoloģijas medicīnisku problēmu risināšanai. Biomedicīnas inženierzinātņu speciālisti var piedalīties ierīču un iekārtu izveidē, jaunu, uz starpdisciplinārām zināšanām balstītu procedūru izstrādē un pētījumos, kuru mērķis ir iegūt jaunu informāciju jaunu problēmu risināšanai.
Starp svarīgiem bioinženierijas sasniegumiem ir mākslīgo locītavu, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas, elektrokardiostimulatoru, artroskopijas, angioplastikas, bioinženierijas ādas protēžu, nieru dialīzes un sirds-plaušu aparātu izstrāde. Tāpat viena no galvenajām bioinženierijas pētījumu jomām ir datormodelēšanas metožu izmantošana, lai radītu proteīnus ar jaunām īpašībām, kā arī dažādu savienojumu mijiedarbības modelēšana ar šūnu receptoriem, lai izstrādātu jaunus farmaceitiskos produktus (“drug design”).
Biomedicīna
Medicīnas nozare, kas no teorētiskā viedokļa pēta cilvēka ķermeni, tā uzbūvi un darbību normālos un patoloģiskos apstākļos, patoloģiskos stāvokļus, to diagnostikas, korekcijas un ārstēšanas metodes. Biomedicīna ietver uzkrāto informāciju un pētniecību, lielākā vai mazākā mērā, vispārējo medicīnu, veterinārmedicīnu, zobārstniecību un fundamentālās bioloģijas zinātnes, piemēram, ķīmiju, bioloģisko ķīmiju, bioloģiju, histoloģiju, ģenētiku, embrioloģiju, anatomiju, fizioloģiju, patoloģiju, biomedicīnas inženieriju, zooloģija, botānika un mikrobioloģija.
Cilvēka bioloģisko sistēmu uzraudzība, korekcija, projektēšana un kontrole molekulārā līmenī, izmantojot nanoierīces un nanostruktūras. Pasaulē jau ir radītas vairākas nanomedicīnas industrijas tehnoloģijas. Tie ietver mērķtiecīgu zāļu piegādi slimām šūnām, laboratorijas mikroshēmā un jaunus baktericīdus līdzekļus.
Biofarmakoloģija
Farmakoloģijas nozare, kas pēta bioloģiskās un biotehnoloģiskās izcelsmes vielu radīto fizioloģisko iedarbību. Faktiski biofarmakoloģija ir divu tradicionālo zinātņu - biotehnoloģijas, proti, tās nozares, ko sauc par "sarkano", un farmakoloģijas, kas līdz šim interesēja tikai mazmolekulāras ķimikālijas, konverģences auglis. abpusējas intereses.
Biofarmakoloģisko pētījumu objekti ir biofarmaceitisko preparātu izpēte, to ražošanas plānošana, ražošanas organizēšana. Biofarmakoloģiskie terapeitiskie līdzekļi un līdzekļi slimību profilaksei tiek iegūti, izmantojot dzīvās bioloģiskās sistēmas, organismu audus un to atvasinājumus, izmantojot biotehnoloģiju, tas ir, bioloģiskas un biotehnoloģijas izcelsmes ārstnieciskās vielas.
Bioinformātika
Metožu un pieeju kopums, tostarp:
- datoranalīzes matemātiskās metodes salīdzinošajā genomikā (genomiskā bioinformātika);
- proteīnu telpiskās struktūras prognozēšanas algoritmu un programmu izstrāde (strukturālā bioinformātika);
- stratēģiju, atbilstošu skaitļošanas metodoloģiju un bioloģisko sistēmu informācijas sarežģītības vispārējās pārvaldības izpēte.
Bioinformātika izmanto lietišķās matemātikas, statistikas un datorzinātņu metodes. Bioinformātika tiek izmantota bioķīmijā, biofizikā, ekoloģijā un citās jomās.
Bionika
Lietišķā zinātne par dzīvās dabas organizācijas principu, īpašību, funkciju un struktūru, tas ir, dzīvo būtņu formām dabā un to rūpnieciskajiem analogiem, pielietojumu tehniskajās ierīcēs un sistēmās. Vienkārši sakot, bionika ir bioloģijas un tehnoloģiju kombinācija. Bionika aplūko bioloģiju un tehnoloģijas no pilnīgi jaunas perspektīvas, skaidrojot, kādas līdzības un atšķirības pastāv dabā un tehnoloģijās.
Atšķirt:
- bioloģiskā bionika, kas pēta bioloģiskajās sistēmās notiekošos procesus;
- teorētiskā bionika, kas veido šo procesu matemātiskos modeļus;
- tehniskā bionika, kas izmanto teorētiskās bionikas modeļus inženiertehnisko problēmu risināšanai.
Bionika ir cieši saistīta ar bioloģiju, fiziku, ķīmiju, kibernētiku un inženierzinātnēm: elektroniku, navigāciju, komunikācijām, jūrniecības zinātni un citām.
Bioremediācija
Metožu kopums ūdens, augsnes un atmosfēras attīrīšanai, izmantojot bioloģisko objektu – augu, sēņu, kukaiņu, tārpu un citu organismu – vielmaiņas potenciālu.
Klonēšana
Dabiska parādīšanās vai vairāku ģenētiski identisku organismu veidošanās aseksuālās (tostarp veģetatīvās) vairošanās ceļā. Terminu “klonēšana” tādā pašā nozīmē bieži lieto attiecībā uz daudzšūnu organismu šūnām. Klonēšanu sauc arī par vairāku identisku iedzimtu molekulu kopiju iegūšanu (molekulārā klonēšana). Visbeidzot, klonēšanu bieži dēvē arī par biotehnoloģiskām metodēm, ko izmanto, lai mākslīgi ražotu organismu, šūnu vai molekulu klonus. Ģenētiski identisku organismu vai šūnu grupa ir klons.
Gēnu inženierija
Gēnu inženierijas būtība ir gēnu ar vēlamajām īpašībām mākslīga radīšana un ievadīšana attiecīgajā šūnā. Gēnu pārnesi veic vektors (rekombinantā DNS) - īpaša no vīrusu vai plazmīdu DNS konstruēta DNS molekula, kas satur vajadzīgo gēnu, transportē to šūnā un nodrošina tās integrāciju šūnas ģenētiskajā aparātā.
Lai iezīmētu noteiktas organismu šūnas molekulāri ģenētiskajos pētījumos, tiek izmantots no medūzām izolēts GFP gēns. Tas nodrošina fluorescējoša proteīna sintēzi, kas spīd tumsā.
Gēnu inženierija tiek plaši izmantota gan zinātniskajos pētījumos, gan jaunākajās selekcijas metodēs.
Biotehnoloģija ir rūpniecisku metožu kopums, ko izmanto dažādu vielu ražošanai, izmantojot dzīvos organismus, bioloģiskos procesus vai parādības. Tradicionālās biotehnoloģijas pamatā ir fermentācijas fenomens – mikrobu enzīmu izmantošana ražošanas procesos. Šūnu inženierija ir biotehnoloģijas nozare, kas izstrādā un izmanto tehnoloģijas šūnu un audu kultivēšanai ārpus ķermeņa mākslīgos apstākļos. Gēnu inženierija ir biotehnoloģijas nozare, kas izstrādā un izmanto tehnoloģijas gēnu izolēšanai no organismiem un atsevišķām šūnām, to modificēšanai un ievadīšanai citās šūnās vai organismos.
Daži biotehnoloģisko metožu izmantošanas ētiskie un juridiskie aspekti
Ētika ir morāles doktrīna, saskaņā ar kuru galvenais tikums ir spēja atrast vidusceļu starp divām galējībām. Šo zinātni nodibināja Aristotelis.
Bioētika ir ētikas daļa, kas pēta cilvēka darbības morālo pusi medicīnā un bioloģijā. Terminu ierosināja V.R. Poters 1969. gadā
Šaurā nozīmē bioētika attiecas uz virkni ētisku problēmu medicīnas jomā. Plašā nozīmē bioētika attiecas uz sociālo, vides, medicīnisko un sociāli juridisko problēmu izpēti, kas skar ne tikai cilvēkus, bet arī jebkurus ekosistēmās iekļautos dzīvos organismus. Tas ir, tai ir filozofiska ievirze, tiek novērtēti jaunu tehnoloģiju un ideju attīstības rezultāti medicīnā, biotehnoloģijā un bioloģijā kopumā.
Mūsdienu biotehnoloģiskām metodēm ir tik spēcīgs un līdz galam neizzināts potenciāls, ka to plaša izmantošana ir iespējama tikai stingri ievērojot ētikas standartus. Sabiedrībā pastāvošie morāles principi uzliek mums par pienākumu meklēt kompromisu starp sabiedrības un indivīda interesēm. Turklāt indivīda intereses šobrīd tiek izvirzītas augstāk par sabiedrības interesēm. Tāpēc ētikas standartu ievērošanai un tālākai attīstībai šajā jomā, pirmkārt, jābūt vērstai uz cilvēka interešu pilnīgu aizsardzību.
Plaša ieviešana medicīnas praksē un fundamentāli jaunu tehnoloģiju komercializācija gēnu inženierijas un klonēšanas jomā ir radījusi vajadzību izveidot atbilstošu tiesisko regulējumu, kas regulētu visus darbības juridiskos aspektus šajās jomās.
Pakavēsimies pie tām biotehnoloģisko pētījumu jomām, kas ir tieši saistītas ar augstu individuālo tiesību pārkāpuma risku un izraisa karstākās diskusijas par to plašo izmantošanu: orgānu un šūnu transplantācija ārstnieciskos nolūkos un klonēšana.
Pēdējos gados ir strauji pieaugusi interese par cilvēka embriju cilmes šūnu izpēti un izmantošanu biomedicīnā un klonēšanas metodēm to iegūšanai. Kā zināms, embrionālās cilmes šūnas spēj pārveidoties par dažāda veida šūnām un audiem (hematopoētiskajām, reproduktīvajām, muskuļu, nervu u.c.). Tie izrādījās daudzsološi izmantošanai gēnu terapijā, transplantoloģijā, hematoloģijā, veterinārmedicīnā, farmakotoksikoloģijā, zāļu testēšanā utt.
Šīs šūnas ir izolētas no cilvēka embrijiem un 5-8 nedēļu attīstības augļiem, kas iegūti medicīniskas grūtniecības pārtraukšanas laikā (aborta rezultātā), kas rada daudz jautājumu par cilvēka embriju pētījumu veikšanas ētisko un juridisko likumību, tostarp: :
- Cik nepieciešami un pamatoti ir cilvēka embriju cilmes šūnu zinātniskie pētījumi?
- Vai ir pieļaujams iznīcināt cilvēka dzīvību medicīnas progresa dēļ un cik tas ir morāli?
- Vai tiesiskais regulējums šo tehnoloģiju izmantošanai ir pietiekami izstrādāts?
Vairākās valstīs jebkuri pētījumi ar embrijiem ir aizliegti (piemēram, Austrijā, Vācijā). Francijā embrija tiesības tiek aizsargātas no ieņemšanas brīža. Apvienotajā Karalistē, Kanādā un Austrālijā, lai gan embriju radīšana pētniecības nolūkos nav aizliegta, ir izstrādāta likumdošanas sistēma šādu pētījumu regulēšanai un kontrolei.
Krievijā situācija šajā jomā ir vairāk nekā neskaidra: cilmes šūnu izpētes un izmantošanas aktivitātes nav pietiekami regulētas, un likumdošanā joprojām ir būtiskas nepilnības, kas kavē šīs jomas attīstību. Attiecībā uz klonēšanu 2002. gadā federālais likums ieviesa pagaidu (5 gadus) aizliegumu cilvēku klonēšanai, taču tā termiņš beidzās 2007. gadā, un jautājums joprojām ir atklāts.
Biotehnoloģiju tirgus
IT ir daudz vairāk paralēles ar mūsdienu biotehnoloģiju, nekā varētu šķist no pirmā acu uzmetiena. Informācijas tehnoloģijas neradās pašas no sevis, pirms to uzplaukuma notika fundamentāli atklājumi fizikā, materiālu fizikā, skaitļošanas matemātikā un kibernētikā. Līdz ar to mūsdienās IT ir “vieglu startapu” joma, kurā no idejas rašanās līdz peļņas gūšanai paiet ļoti maz laika un reti kurš aizdomājas par līdz šim paveikto.
Ar biotehnoloģijām situācija ir līdzīga, tikai šobrīd esam agrākā stadijā, kad vēl tikai tiek izstrādāti instrumenti un programmas. Biotehnoloģijas gaida sava “personālā datora” parādīšanos, tikai mūsu gadījumā tā nebūs saprotama masu ierīce - mēs vairāk runājam par efektīvu un lētu rīku komplektu.
Var teikt, ka situācija šobrīd ir līdzīga tai, kāda tā bija 90. gados IT jomā. Tehnoloģijas joprojām attīstās un ir diezgan dārgas. Piemēram, pilnīga personas secība maksā 1000 USD. Tas ir daudz lētāk nekā Cilvēka genoma projekta cena 3,3 miljardu dolāru apmērā, taču tā joprojām ir neticami augsta vidusmēra cilvēkam, un tā izmantošana klīniskajā diagnostikā plašā mērogā vēl nav iespējama. Lai to izdarītu, tehnoloģijai ir jāsamazina cena vēl par 10 un jāuzlabo tehniskās īpašības tik daudz, lai secības kļūdas tiktu izlīdzinātas. Biotehnoloģijā nav tik spēcīgu projektu kā Facebook, taču Illumina, Oxford Nanopore, Roche ir ārkārtīgi veiksmīgi uzņēmumi, kuru darbība bieži vien atgādina Google, kas uzpērk interesantus jaunuzņēmumus. Piemēram, Nanopore kļuva par miljardieriem pirms pat ienākšanas tirgū, pateicoties labas sākotnējās idejas, pārvaldības un finansējuma piesaistes panākumu kombinācijai.
Mūsdienās biotehnoloģija ir arī liels datu tirgus, un tas turpina paralēles ar IT, kas šajā gadījumā kalpo kā sava veida instruments lielākām un sarežģītākām biotehnoloģijām. Tādi uzņēmumi kā Editas Medicine (viens no atzītās CRISPR/Cas9 genoma rediģēšanas tehnoloģijas radītājiem) ir izveidojuši savu IP, pamatojoties uz baktēriju genoma datu sekvencēšanas rezultātiem no atklātajiem avotiem. Viņi nebūt nebija pirmie, kas guva labumu no uzkrātās informācijas, viņi pat nebija pirmie, kas atklāja CRISPR klastera darbības principu, taču tieši Editas Medicine radīja biotehnoloģisko produktu. Šodien tas ir uzņēmums, kura vērtība pārsniedz USD 1 miljardu.
Un tas nav vienīgais bizness, kas radīsies, analizējot esošos datus. Turklāt nevar teikt, ka pēc šādiem datiem būtu rinda - to jau ir daudz vairāk, nekā var analizēt, un būs vēl vairāk, jo zinātnieki nepārtrauc secību. Diemžēl analīzes metodes joprojām ir nepilnīgas, tāpēc ne visi spēj pārvērst datus vairāku miljardu dolāru produktā. Bet, ja mēs novērtējam analīzes rīku attīstības tempu (mājiens: tas ir ļoti ātrs), nav grūti saprast, ka nākotnē būs daudz vairāk uzņēmumu, kas pamanīs ko interesantu lielos genoma datos.
Vai Krievija var kļūt par biotehnoloģiju valsti?
Galvenā biotehnoloģijas problēma Krievijā nav ĢMO aizliegums, kā daudzi domā, bet gan liels skaits dažādu birokrātisku šķēršļu. Šo faktu atzīmē arī valdībā. Bet pat barjerām var pielāgoties. Pēdējo 26 gadu laikā esam attīstījušies zem reformu spiediena, nemitīgām spēles noteikumu izmaiņām, un biznesam ir nepieciešama stabilitāte un pārliecība, ka nekādi satricinājumi nenotiks.
Ja Krievijas biotehnoloģijas netiks iejauktas, tās sāks attīstīties. Vēl gribu atzīmēt, ka nepārdomāta vēlme palīdzēt, tās ļoti nepārdomātās valsts investīcijas faktiski noved pie pretēja rezultāta - subsīdijas māca uzņēmumiem, ka tos pastāvīgi uzturēs valsts. Kā liecina prakse, uzņēmumi ar valsts investīcijām kļūst neefektīvi. Veselīga konkurence ir vajadzīga visur, tāpēc sākotnējām iemaksām nevajadzētu būt pat no valsts, bet gan no biznesa, kam jājūtas droši par nākotni, ar ko mums joprojām ir problēmas.
Pareizāk valstij ir investēt biotehnoloģijas optimālas vides veidošanā. Mums ir gan prāti, gan cilvēki ar enerģiju un vēlmi radīt – svarīgi ir neļaut šai vēlmei aiziet velti.
Mūsdienās biotehnoloģijas atrodas intensīvas izaugsmes fāzē, taču jau tagad var iedomāties to attīstības vektoru. Galu galā pati tehnoloģiju jēga nemainīsies, tāpat kā tā nemainījās pēc datora parādīšanās: tās ideja 1951. gadā īpaši neatšķīrās no tās, kas bija aiz mūsdienu datoriem. Būtiski atšķiras tikai funkcionalitāte un veiktspēja. Tas pats notiks ar biotehnoloģijām, un to attīstības virzītājspēks ir vēl skaidrāks - tā ir cilvēku mūžīgā vēlme būt veseliem un dzīvot ilgi, neievērojot visus sarežģītos veselīga dzīvesveida noteikumus. Tāpēc ļoti tuvā nākotnē mēs redzēsim biotehnoloģiju pieaugumu, un galu galā tā ir lieliska ziņa visai cilvēcei.
Vārds BIOTEHNOLOGS nāk no grieķu vārdu kombinācijas "bios"- dzīve, "tehnika"- amatniecības, mākslas un "logotipi"- mācīt. Tas pilnībā atspoguļo biotehnologa darbību. Profesija piemērota tiem, kurus interesē fizika, matemātika, ķīmija un bioloģija (skat. Profesijas izvēli pēc intereses par skolas priekšmetiem).
Biotehnoloģiju speciālisti prasmīgi izmanto dzīvos bioloģiskos organismus, to sistēmas un procesus, izmantojot gēnu inženierijas zinātniskās metodes, lai radītu jaunas produktu, augu, vitamīnu, zāļu šķirnes, kā arī uzlabotu esošo sugu īpašības augu un dzīvnieku vidē, kas ir izturīgas pret nelabvēlīgiem klimatiskajiem apstākļiem, kaitēkļiem un slimībām. Medicīnā biotehnologiem ir nenovērtējama loma jaunu medikamentu radīšanā vissarežģītāko slimību agrīnai diagnostikai un veiksmīgai ārstēšanai.
Tāpat kā jebkura zinātne, arī biotehnoloģija nepārtraukti attīstās, sasniedzot nepieredzētus augstumus. Tādējādi pēdējās desmitgadēs tas dabiski ir sasniedzis klonēšanas līmeni un guvis noteiktus panākumus šajā jomā. Cilvēkam dzīvībai svarīgu orgānu (aknu, nieru) klonēšana dod iespēju ārstēties, pilnībā atveseļoties un uzlabot cilvēku dzīves kvalitāti visā pasaulē.
Biotehnoloģija kā zinātne atrodas šūnu un molekulārās bioloģijas, molekulārās ģenētikas, bioķīmijas un bioorganiskās ķīmijas krustpunktā.
21. gadsimta biotehnoloģijas attīstības īpatnība papildus tās straujajai lietišķās zinātnes izaugsmei ir tā, ka tā iekļūst visās cilvēka dzīves sfērās, veicinot visu tautsaimniecības nozaru efektīvu attīstību. Galu galā tas viss veicina valsts ekonomisko un sociālo izaugsmi. Biotehnoloģiju sasniegumu racionāla plānošana un vadība var atrisināt tādas Krievijai svarīgas problēmas kā tukšo teritoriju attīstība un iedzīvotāju nodarbinātība. Tas kļūs iespējams, ja izmantosim zinātnes sasniegumus kā industrializācijas instrumentu mazo nozaru radīšanai laukos.
Cilvēces kopējais progress lielā mērā ir saistīts ar biotehnoloģiju attīstību. Taču, no otras puses, tiek pamatoti uzskatīts, ka, pieļaujot ģenētiski modificētu produktu nekontrolētu izplatību, tas var veicināt bioloģiskā līdzsvara izjaukšanu dabā un galu galā radīt draudus cilvēku veselībai.
Profesijas iezīmes
Biotehnologa funkcionālie pienākumi ir atkarīgi no nozares, kurā viņš strādā.
Darbs farmācijas nozarē ietver:
- līdzdalība zāļu vai pārtikas piedevu sastāva un ražošanas tehnoloģijas izstrādē;
- dalība jaunu tehnoloģisko iekārtu ieviešanā;
- jaunu tehnoloģiju testēšana ražošanā;
- darbs attīstīto tehnoloģiju pilnveidošanā;
- līdzdalība aprīkojuma, materiālu un izejvielu atlasē jaunai tehnoloģijai;
- palīgtehnoloģisko operāciju pareizas izpildes uzraudzība;
- līdzdalība zāļu tehnisko un ekonomisko rādītāju (TEI) izstrādē;
- to pārskatīšana atsevišķu komponentu nomaiņas vai tehnoloģiju izmaiņu dēļ;
- savlaicīga nepieciešamās dokumentācijas uzturēšana un atskaite.
Darbs pētniecības jomā sastāv no pētījumiem, metodoloģiskiem izstrādnēm un atklājumiem gēnu un šūnu inženierijas jomā.
Biotehnologa darbs tik svarīgā jomā kā vides aizsardzība ietver šādus pienākumus:
- notekūdeņu un piesārņoto vietu bioloģiskā attīrīšana;
- sadzīves un rūpniecisko atkritumu pārstrāde.
Darbs izglītības iestādēs ir saistīts ar bioloģisko un saistīto disciplīnu mācīšanu.
Jebkurā jomā biotehnologa darbs ir radošs, zinātnisks un pētniecisks un, protams, interesants un sabiedrībai vajadzīgs.
Profesijas plusi un mīnusi
plusi
Biotehnoloģiju speciālisti šobrīd ir ļoti pieprasīti, un nākotnē tie būs vēl pieprasītāki, jo biotehnoloģija ir nākotnes profesija un tā strauji attīstās. Nākotnē biotehnologa profesija būs pieprasīta citās cilvēka darbības nozarēs, kuras vēl pat neeksistē vai ir tikai attīstības stadijā.
Priekšrocības ietver profesijas prestižu un tās neskaidrību, tas ir, iespēju strādāt radniecīgās profesijās dažādās organizācijās (sk. darba vietas) par ģenētisko bioinženieru, bioprocesu inženieri, lipīdu biotehnologu, proteīnu biotehnologu, farmācijas biotehnologu, šūnu un audu bioinženieris.
Biotehnologi cieši sadarbojas ar ārvalstu pētniecības institūtiem. Krievu zinātnieki ir ļoti pieprasīti, tāpēc ārzemēs ir iespējams izveidot labu karjeru.
Mīnusi
Sabiedrības un zinātniskās pasaules negatīvā attieksme pret gēnu inženierijas produktiem ne vienmēr ir pamatota.
Darba vieta
- farmācijas uzņēmumi;
- smaržu ražošana;
- pārtikas ražošanas uzņēmumi un uzņēmumi;
- agroindustriālā kompleksa uzņēmumi;
- pētniecības institūti un laboratorijas;
- biotehnoloģiju uzņēmumi;
- uzņēmumi astronautikas un robotikas jomā.
Svarīgas īpašības
- analītiskais prāts;
- plaša erudīcija;
- zinātkāre;
- ārpus kastes domāšana;
- novērošana;
- pacietība;
- atbildība;
- Call of Duty;
- apņēmība.
Biotehnologa apmācība
Šajā kursā mikrobiologa profesiju var iegūt 3 mēnešos un 15 000 rubļu laikā:
— Viena no pieejamākajām cenām Krievijā;
— noteiktās formas profesionālās pārkvalifikācijas diploms;
— Apmācība pilnīgi distances formātā;
— Lielākā papildu profesionālās izglītības mācību iestāde. izglītība Krievijā.
Alga
Alga uz 19.08.2019
Krievija 18 000–50 000 ₽
Maskava 30 000–60 000 ₽
Karjeras soļi un izredzes
Biotehnologi var strādāt par bioķīmiķi, biologu, virusologu vai mikrobiologu. Iesācēju speciālisti parasti atrod darbu kā ķīmiskās analīzes laboranti farmācijas uzņēmumos vai pārtikas rūpniecības uzņēmumos. Jūs varat strādāt par ražošanas vadītāju zāļu un uztura bagātinātāju rūpnīcās. Karjeru var veidot vertikāli, paaugstinot profesionālo līmeni un attiecīgi arī amata pakāpi, līdz pat ražošanas vadītājam. Strādājot pētniecības institūtā un tiecoties pēc zinātniskiem atklājumiem, jūs varat izveidot karjeru zinātnes pasaulē.
Slaveni biotehnologi
Yu.A. Ovchinnikov ir viens no slavenākajiem zinātniekiem biotehnoloģijā, vadošais zinātnieks membrānu bioloģijas jomā. Daudzu zinātnisku darbu autors (vairāk nekā 500), tostarp “Bioorganiskā ķīmija”, “Membrānas aktīvie kompleksi”. Viņa vārdā nosaukta Krievijas Biotehnologu biedrība. Ju.A. Ovčiņņikova.
Transgēnās inženierijas jaunumi. Zinātnieki krustoja papagaili un cukurniedres. Tagad pats cukurs norāda, cik daudz jāievieto tējā.
Biotehnoloģijas kā zinātnes rašanās vēsture:
Senākajos laikos cilvēki, paši nemanot, izmantoja biotehnoloģiju maizes cepšanā, vīna un piena produktu ražošanā.
Zinātnisko pamatojumu visiem šādiem procesiem 19. gadsimtā sniedza L. Pasters, pierādot, ka fermentācijas procesu izraisa mikroorganismi. Bet savā mūsdienu formā biotehnoloģija kā zinātne neradās uzreiz, bet izgāja vairākus posmus:
- Divdesmitā gadsimta 40-50 gados penicilīna biosintēzes rezultātā tika izveidota mikrobioloģiskā rūpniecība.
- 60.-70. gados attīstījās šūnu inženierija.
- 1972. gadā pirmās hibrīdas DNS molekulas radīšana "in vitro" Amerikas Savienotajās Valstīs noveda pie gēnu inženierijas rašanās. Pēc tam kļuva iespējams apzināti mainīt dzīvo organismu ģenētisko struktūru. 70. gados radās pats termins “biotehnoloģija”.
Biotehnoloģijas pakāpeniskā parādīšanās noteica tās nesaraujamo saikni ar šūnu un molekulāro bioloģiju, bioķīmiju, molekulāro ģenētiku un bioorganisko ķīmiju.
Attīstītās valstis ir īpaši ieinteresētas vides saglabāšanā. Viņi labi zina, cik daudz daba jau ir cietusi no cilvēka darbības, un saprot, ka, palielinot platību, traucējumi būs vēl lielāki. Iespējams, ka šīs valstis
varētu dubultot pārtikas ražošanu tajos pašos apgabalos bez gēnu inženierijas, izmantojot plašu agroķīmisko vielu klāstu un vismodernākās audzēšanas metodes.
Jaunattīstības valstis un valstis ar pārejas ekonomiku tiecas pēc pārtikas neatkarības. Viņi vēlas ražot paši savu pārtiku un nav atkarīgi no citiem, jo pārtika, iespējams, ir visbriesmīgākais politiskais ierocis mūsdienu pasaulē. Lai šajās valstīs dubultotu pārtikas ražošanu, nevar iztikt bez jaunām tehnoloģijām un zināšanām par gēniem, kas nosaka galveno lauksaimniecības kultūru ražu un citas svarīgas patēriņa īpašības, tāpat būs jāiegulda nopietns darbs pie to uzlabošanas. īpašības. Citiem vārdiem sakot, mums ir “jāpaļaujas” uz transgēnām vai ģenētiski modificētām (ĢM) šķirnēm.
Augu genomam ir liels potenciāls, tostarp produktivitātes palielināšanai. Tas ir svarīgs aspekts, ko “zaļie” neņem vērā. Viņi uzskata, ka lauksaimniecības produktivitāte jaunattīstības valstīs un valstīs ar pārejas ekonomiku ir atkarīga no sociālajiem un ekonomiskajiem apstākļiem, kam ir grūti nepiekrist, taču viņi neņem vērā, ka šodien ar to vairs nepietiek, lai palielinātu produktivitāti un ir nepieciešamas jaunas tehnoloģijas. . Tikai tie ļaus mums pietuvoties ilgtspējīgai lauksaimniecībai, ilgtspējīgai rūpniecībai un attiecīgi ilgtspējīgai (pašdziedinošai) videi.
Kā zināms, 19. gs. Pat attīstītākajās valstīs notika protesti pret bērnu darba izmantošanu, zemām algām un 12 stundu darba dienu. Bet šodien mēs lieliski saprotam, ka reālas pārmaiņas ir notikušas ne tik daudz šo runu dēļ, bet gan jaunu, efektīvāku tehnoloģiju izmantošanas dēļ rūpniecībā. Tātad, ja mēs vēlamies pārmaiņas, mums būs jāaicina zinātne palīgā.
Pilnīgi neuzkrītoša nezāle ar skaļu latīņu nosaukumu Arabidopsis thaliana iegāja vēsturē, kļūstot par pirmo augu, kura ģenētiskais kods tika atšifrēts. Un 2001. gada beigās tika publicēts rīsu genoms. Jāatzīmē dažas interesantas šo rezultātu iezīmes:
gēnu pārpilnība – to ir gandrīz tikpat daudz kā zīdītāju genomos;
neparasts gēnu aktivitātes regulējums - to ietekmējošo faktoru skaits sasniedz 1800 (daudz vairāk nekā nematodēs, raugā un Drosophila);
dažos gadījumos atsevišķas gēnu funkcijas ir daudz izteiktākas nekā citos (iespējams, ka šādi augi pielāgojas stresam, manāmi mainot vielmaiņu);
Arabidopsis nebija zināms kā augs, kas sintezē alkaloīdus vai terpenoīdus, taču tā genomā tika atrasti daudzi vielmaiņas ceļi, kas saistīti ar šādiem sekundāriem metabolītiem (ķīmijas un farmācijas rūpniecībai šādas zināšanas par vielmaiņas ceļiem ir grūti pārvērtēt, turklāt šķiet, ka tas radīt jaunas nozares nozari);
Kārtējo reizi nācās saskarties ar fundamentālo problēmu par gēnu augsto saglabāšanos evolūcijā - pārsteidzoši, cik līdzīgi ir, piemēram, augu un zīdītāju gēni.
Papildus visam pārējam tas ļauj spriest par evolūcijas ceļiem, salīdzinot dažādu organismu genomus. Redzot, cik līdzīgi ir gēni, un pārdomājot evolūcijas konservatīvismu, jūs saprotat, ka pastāv tikai viens dzīvo būtņu organizācijas jēdziens - dzīves filozofija kopumā, tāpēc gēnu kustībā no viena organisma uz otru nevar būt nekā pretdabiska. cits.
Ja jautā, kur
Šīs pasakas un leģendas...
...pateikšu, atbildēšu:
No mežiem, tuksneša līdzenumiem,
No pusnakts zemes ezeriem,
No Odžibvejas valsts,
No savvaļas Dakotu zemes...
(Henrijs Longfelovs, Hiavatas dziesma)
Mīts: pašlaik tirgū nav biotehnoloģiju produktu.
Fakts: šodien, pēc ekspertu domām, aptuveni 70% pārtikas preču, kas tiek piedāvātas pārtikas preču veikalu plauktos, satur ģenētiski modificētas sastāvdaļas.
Pirmā “biotomātu” raža nonāca pārdošanā tālajā 1994. gadā, un 1996. gadā tika audzētas graudaugu kultūras, kas izturīgas pret kaitīgajiem kukaiņiem, kas nodara ievērojamu kaitējumu lauksaimniecībai.
Mūsdienās populārākās biotehnoloģijas kultūras ir kukurūza, kā arī sojas pupiņas, kokvilna un rapsis (rapšu veids).
Mīts: Biotehnoloģiskā pārtika ir bīstama veselībai.
Fakts: Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) pēc plašām pārbaudēm ir secinājusi, ka pārtika no biotehnoloģijās iegūtiem augiem ir tikpat droša kā pārtika no tradicionāli audzētām šķirnēm.
Arī Amerikas Medicīnas asociācija un ASV Nacionālā Zinātņu akadēmija ir apstiprinājušas biotehnoloģiju pārtikas produktu absolūto nekaitīgumu gan dzīvnieku, gan cilvēku patēriņam. Turklāt kopš 1996. gada, kad ASV pārtikas tirgū parādījās transgēnie augi, nav reģistrēts neviens slimības gadījums, kas saistīts ar transgēno augu lietošanu uzturā, un nav konstatēts kaitējums ne dzīvniekiem, ne cilvēkiem.
Tādus pašus secinājumus par biotehnoloģiju produktu nekaitīgumu ir iesniegušas arī citas autoritatīvas organizācijas, piemēram, Pasaules Veselības organizācija (PVO), Apvienoto Nāciju Organizācijas Pārtikas un lauksaimniecības organizācija (FAO), Starptautiskā Zinātnes padome, Francijas Pārtikas aģentūra un Lielbritānijas Ārstu biedrība.
Arī Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde (EFSA) izdarīja secinājumus par labu biotehnoloģijai - šie produkti nerada bīstamību dzīvnieku un cilvēku patēriņam.
Mīts: pārtika, kas satur ģenētiski modificētus augus, netiek regulēta vai pārbaudīta to drošuma dēļ.
Fakts: Biotehnoloģiskās kultūras tiek plaši pārbaudītas no sēklām līdz tirgum, lai nodrošinātu, ka tās ir pilnīgi drošas gan patērētājiem, gan videi.
Ar biotehnoloģijām iegūto augu un no tiem ražoto produktu drošību uzrauga ASV Lauksaimniecības departaments (USDA), Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) un Vides aizsardzības aģentūra (EPA).
Katras transgēnās šķirnes drošuma pārbaude ilgst no 6 līdz 12 gadiem, un šāda izpēte izmaksā 6-12 miljonus dolāru.
Mīts: gaļa, piens un olas no mājlopiem un mājputniem, kas baroti ar biotehnoloģiju, nav tik droši kā tradicionālie.
Fakts: ar biotehnoloģiju iegūta barība, ko izbaro mājlopiem un mājputniem, nerada risku pašiem dzīvniekiem. Šādu dzīvnieku gaļa, piena produkti un olas ir absolūti identiski produktiem, kas iegūti no dzīvniekiem, kas baroti no augiem, kas audzēti ar tradicionālām audzēšanas metodēm.
Lauksaimniecības dzīvnieki var gūt lielu labumu no biotehnoloģijas produktiem. Dažas transgēnās augu barības šķirnes satur vairāk barības vielu vai tās labāk absorbē dzīvnieki, ļaujot dzīvniekiem ātrāk augt, iegūt lielāku svaru un palielināt mājlopu un mājputnu produktivitāti.
Biotehnoloģiskām barībām ir arī pozitīva ietekme uz vidi. ASV lopkopības fermas katru gadu saražo vairāk nekā 160 miljonus tonnu kūtsmēslu. Tie, īpaši cūku kūtsmēsli un mājputnu kūtsmēsli, satur daudz slāpekļa un fosfora. Lopkopības atkritumi ir galvenais augsnes un gruntsūdeņu piesārņojuma izraisītājs. Biotehnoloģiskās barības ievērojami samazina slāpekļa un fosfora daudzumu lauksaimniecības atkritumos un samazina smakas, kas piesārņo gaisu jūdžu attālumā.
Mīts: Organiskās jeb "parastās" augu šķirnes ir barojošākas un drošākas nekā ar biotehnoloģiju iegūtas kultūras.
Fakts: “Ekoloģiskie” produkti un augi, kas izaudzēti un audzēti ar tradicionālām metodēm, pēc uzturvērtības neatšķiras no “biotehnoloģiskajiem”. Drīzumā tirgū parādīsies ģenētiski modificēti augi ar uzlabotām uztura īpašībām.
Zinātnieki izstrādā augu šķirnes ar palielinātu barības vielu daudzumu, uzlabotu tauku sastāvu, lielāku vitamīnu saturu utt. Šādi produkti būs veselīgāki par tradicionālajām šķirnēm, tostarp “ekoloģiskās” saimniecībās audzētajām. Piemēram, zeltainajos rīsos ir ievērojami vairāk A vitamīna nekā parastajos rīsos; Augu eļļā no jaunām transgēno sojas pupiņu šķirnēm ir mazāk piesātināto tauku nekā tradicionālo šķirņu eļļā, un no tās izgatavotajā margarīnā ir mazāk neveselīgo taukskābju transizomēru.
Pētnieki strādā arī pie jaunu zemesriekstu un sojas pupiņu šķirņu izstrādes, kas nesatur olbaltumvielas, kas visbiežāk izraisa alerģiju. Šādas šķirnes dos labumu septiņiem miljoniem amerikāņu, kuri šodien cieš no pārtikas alerģijām.
Mīts: Biotehnoloģiskās pārtikas garša atšķiras no tradicionālajiem ēdieniem.
Fakts: augi, kas audzēti, izmantojot biotehnoloģiju, pēc patēriņa īpašībām neatšķiras no parastajiem vai “bioloģiskajiem”.
Pētījumi liecina, ka biotehnoloģijas produkti pēc garšas, izskata vai iedarbības uz cilvēka organismu neatšķiras no tradicionāli audzētiem augiem.
Mīts: ASV neprasa marķēt pārtiku, kas izgatavota no ģenētiski modificētiem augiem.
Fakts: Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) pieprasa marķēt tikai tādus biotehnoloģijas pārtikas produktus, kuriem ir būtiskas uzturvērtības izmaiņas vai kas satur potenciāli alerģiskas vielas. Citiem vārdiem sakot, ja produkta īpašības neatšķiras no tām, kas iegūtas no tradicionālajām augu šķirnēm, tad nav nepieciešams īpašs marķējums. Tomēr, ja augā ir ievests gēns no potenciāli alerģiskas sugas, piemēram, zemesriekstu, produkti, kas iegūti no šāda transgēna auga, jāmarķē ar atbilstošu brīdinājumu.
Mūsdienās lielākā daļa biotehnoloģiju produktu nav marķēti, jo tie ir absolūti līdzvērtīgi “parastajiem” produktiem un nesatur zinātniski zināmus alergēnus.
Mīts: Biotehnoloģijas pārtika un augi nav populāri patērētāju vidū.
Fakts: ģenētiski modificētas kultūras un no tām ražoti produkti ir pieprasīti gandrīz visā pasaulē. Saskaņā ar Starptautisko Agrobiotehnoloģiju lietojumprogrammu iegādes dienesta datiem 2004. gadā 8,25 miljoni lauksaimnieku 17 valstīs audzēja ģenētiski modificētas kultūras 200 miljonu akru (80 miljonu hektāru) platībā.
1996. gadā, kad tika saražota pirmā transgēno kultūru komerciālā kultūra, pasaulē tām tika izmantoti tikai 7 miljoni akru zemes. 2005. gada maijā, Ziemeļu puslodes desmitās "biotehnoloģiju" stādīšanas sezonas beigās, kopējā platība, kurā šajā laikā jebkad tika audzēti transgēnie augi, sasniedza apaļu skaitli — miljardu akru.
Saskaņā ar ASV Lauksaimniecības departamenta datiem 2004. gadā ASV ģenētiski modificētās šķirnes veidoja 85% no kopējās sojas ražas, 76% no kokvilnas ražas un 45% no kukurūzas ražas. Arī 2004. gadā pasaule noteica piecas valstis, kurās audzē visvairāk transgēno augu. Tās ir ASV - 117,6 miljoni akru (47 miljoni hektāru), Argentīna - 40 miljoni akru (18,8 miljoni hektāru), Kanāda - 13,3 (5,3), Brazīlija - 12,4 (5) un Ķīna - 9,1 miljons akru (3,6 miljoni hektāru).
Mīts: Amerikas Savienotās Valstis ir vienīgā valsts pasaulē, kur audzē un patērē transgēnos augus.
Fakts: ASV neapšaubāmi ir līderis biokultūru kultūru audzēšanā, bet bez ASV vēl 16 pasaules valstis audzē augu šķirnes, kas iegūtas, izmantojot biotehnoloģiju. Ieņēmumi no ģenētiski modificēto augu pārdošanas 2004. gadā visā pasaulē bija 44 miljardi ASV dolāru. Pētījumi un izstrāde agrobiotehnoloģiju jomā tiek veikti 63 valstīs, un tie ir dažādos posmos, sākot no eksperimentiem siltumnīcās un laboratorijās līdz lauka izmēģinājumiem, nepieciešamo dokumentu noformēšanai un gatavošanai komerciālai ražošanai.
Mīts: iemesls, kāpēc dažas valstis aizliedz biotehnoloģiju augu un no tiem iegūto produktu audzēšanu un pārdošanu, ir tas, ka tie ir bīstami.
Fakts: lielākā daļa pasaules zinātnieku uzskata, ka transgēnie augi un pārtikas produkti un no tiem ražota barība ir droša. Vairāk nekā 3200 slavenu zinātnieku no visas pasaules ir parakstījuši deklarāciju par atbalstu lauksaimniecības biotehnoloģijai un tās drošībai cilvēkiem, dzīvniekiem un videi (www.agbioworld.org/).
Dažu valstu valdību atteikšanos no ģenētiski modificētiem augiem un uz tiem balstītiem pārtikas produktiem izraisa politiski, kultūras, kā arī sociālekonomiski iemesli, kuriem nav nekāda sakara ar zinātniskiem datiem, kas pārliecina par biotehnoloģijas izmantošanas absolūto drošību. lauksaimniecībā.
Tulkojis Aleksandrs Mihailovs, “Kļūdu enciklopēdija”
Interneta žurnāls
