Công nghệ sinh học là gì?
Công nghệ sinh học là một mạng lưới tri thức phức tạp trong đó khoa học và công nghệ đan xen và bổ sung cho nhau
Hình ảnh Arek Socha được cung cấp bởi Pixabay
Thuật ngữ công nghệ sinh học đề cập đến bất kỳ ứng dụng công nghệ nào sử dụng các hệ thống sinh học, cơ thể sống hoặc các dẫn xuất của chúng để sản xuất hoặc sửa đổi các sản phẩm hoặc quy trình cho mục đích sử dụng cụ thể, theo Liên hợp quốc (UN). Nó nhằm thúc đẩy việc cải tiến các kỹ thuật trong các lĩnh vực khác nhau của xã hội, chẳng hạn như công nghiệp, y tế và môi trường.
Người ta tin rằng các dân tộc cổ đại đã sử dụng vi sinh vật để pha chế đồ uống và thực phẩm. Với sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng các cơ chế sinh học để chống đói, bệnh tật và sản xuất năng lượng bền vững ngày càng trở nên phổ biến.
công nghệ sinh học truyền thống
Kỹ thuật công nghệ sinh học bắt đầu vào khoảng 6.000 năm trước Công nguyên với quy trình lên men để sản xuất đồ uống có cồn. Sau đó, phương pháp này cũng được sử dụng để sản xuất bánh mì, pho mát và sữa chua. Vào thế kỷ 17, nhà nghiên cứu Anton Van Leeuwenhoek đã phát hiện ra sự tồn tại của những sinh vật nhỏ bé qua kính hiển vi, nhưng chỉ đến năm 1876, Louis Pasteur mới chứng minh được rằng những vi sinh vật này là nguyên nhân của quá trình lên men.
Kết quả là, từ năm 1850 trở đi, các lĩnh vực kiến thức mới đã xuất hiện. Vi sinh, Miễn dịch học, Hóa sinh và Di truyền học ra đời. Hóa học Công nghiệp phát triển với tốc độ nhanh và cũng làm tăng sự can thiệp của Kỹ thuật Nông nghiệp và Chăn nuôi vào việc quản lý đồng ruộng. Năm 1914, kỹ sư nông nghiệp Karl Ereky phát triển một kế hoạch chăn nuôi lợn để thay thế các tập quán truyền thống bằng một nền công nghiệp nông nghiệp tư bản chủ nghĩa dựa trên kiến thức khoa học.
Định nghĩa đầu tiên về công nghệ sinh học là do Ereky, là “khoa học và phương pháp cho phép sản phẩm thu được từ nguyên liệu thô, thông qua sự can thiệp của các sinh vật sống”.
Thế kỷ 20 đã chứng kiến sự phát triển đáng ngưỡng mộ của khoa học và công nghệ. Sự kết hợp của cả hai dẫn đến những thành tựu trong các lĩnh vực sản xuất khác nhau, nơi các sinh vật sống tạo thành nền tảng của các mặt hàng đa dạng như sản xuất thực phẩm mới, xử lý chất thải, sản xuất enzym và kháng sinh.
công nghệ sinh học hiện đại
Đề xuất về một mô hình xoắn cho phân tử DNA là một cột mốc quan trọng trong lịch sử Sinh học phân tử. Nhưng sự khác biệt giữa công nghệ sinh học truyền thống và công nghệ sinh học hiện đại là một loạt các thí nghiệm do H. Boyer và S. Cohen thực hiện với đỉnh điểm là vào năm 1973 với việc chuyển gen từ ếch sang vi khuẩn. Kể từ thời điểm đó, có thể thay đổi chương trình di truyền của một sinh vật bằng cách chuyển gen từ loài khác sang nó.
Trong quá trình chuyển đổi này, Kỹ thuật Di truyền đã chiếm một vị trí nổi bật như một công nghệ sáng tạo của thế kỷ 20. Các nghiên cứu về di truyền học, sinh học phân tử và tế bào đã hỗ trợ cho sự phát triển của kỹ thuật di truyền - một công nghệ kiểm soát DNA tái tổ hợp của các loài. Sự đổi mới này cho phép tạo ra biến đổi gen.
Sinh vật chuyển gen là những sinh vật trải qua những sửa đổi nhân tạo trong mã di truyền của chúng. Ví dụ, thực phẩm chuyển gen có nguồn gốc từ hạt giống và thực vật mà cấu hình của chúng đã bị thay đổi để đáp ứng nhu cầu của người trồng và người mua.
Công nghệ sinh học bao gồm một phạm vi kiến thức rộng bắt nguồn từ khoa học cơ bản (sinh học phân tử, vi sinh, sinh học tế bào và di truyền), khoa học ứng dụng (kỹ thuật miễn dịch và sinh hóa, cũng như các kỹ thuật phát sinh từ vật lý và điện tử) và các công nghệ khác (lên men , phân tách, thanh lọc, tin học, rô bốt và kiểm soát quy trình). Nó là một mạng lưới tri thức phức tạp, trong đó khoa học và công nghệ đan xen và bổ sung cho nhau.
Phân loại công nghệ sinh học
Trong nỗ lực liên hệ các chức năng của công nghệ sinh học trong từng lĩnh vực, các học giả bắt đầu phân loại nó theo màu sắc.
- Công nghệ sinh học xanh: được ứng dụng trong nông nghiệp, đặc biệt trong việc tạo ra hạt giống và cây trồng biến đổi gen. Loại hình sản xuất này nhằm tạo ra các loại cây trồng có khả năng chống lại sâu bệnh và các chất hóa học (thuốc trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật) cao hơn;
- Công nghệ sinh học đỏ: được sử dụng trong y tế để phát triển các phương pháp điều trị hoặc bài thuốc mới. Các thao tác di truyền có thể giúp chẩn đoán bệnh hoặc trong quá trình chữa bệnh;
- Công nghệ sinh học xanh: được sử dụng trong việc tìm kiếm các nguồn tài nguyên sinh vật biển, như tìm kiếm các phân tử trong tảo để chữa bệnh;
- Công nghệ sinh học trắng: được áp dụng trong các quy trình công nghiệp, chẳng hạn như trong việc tạo ra các chất giải phóng ít chất ô nhiễm hơn vào tự nhiên;
- Công nghệ sinh học màu da cam: ứng dụng trong lĩnh vực thông tin. Nội dung giáo dục được tạo ra để mọi thành phần trong xã hội tiếp cận hoặc khuyến khích sự kết dính của các chuyên gia mới vào lĩnh vực công nghệ sinh học.
Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh học
Tìm hiểu thêm về các lĩnh vực ứng dụng chính của công nghệ sinh học:
Sức khỏe
Trong lĩnh vực y tế, công nghệ sinh học tạo ra chất kháng sinh và tổng hợp các chất có khả năng bù đắp sự thiếu hụt các phân tử quan trọng cho hoạt động bình thường của cơ thể con người.
Ngoài ra, công nghệ sinh học cho phép những tiến bộ trong liệu pháp tế bào thông qua việc sử dụng các phân tử, vận chuyển với các cơ quan động vật bị biến đổi gen, sử dụng tế bào gốc để chống lại các bệnh thoái hóa, tạo ra vắc xin, kháng thể và hormone trong phòng thí nghiệm.
nông nghiệp
Trong lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ sinh học góp phần tạo ra hạt giống và cây trồng chuyển gen có khả năng kháng thuốc trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật. Công nghệ ứng dụng sinh học cũng được sử dụng trong chăn nuôi để tạo phôi từ động vật biến đổi nhằm cải tiến kỹ thuật cấy ghép và thử nghiệm các loại thuốc mới.
Các ngành nghề
Trong các ngành công nghiệp, công nghệ sinh học tạo ra các công cụ sinh học tăng cường sản xuất và sản xuất nhiên liệu tái tạo từ chất thải. Có như vậy mới góp phần giảm thiểu việc khai thác tài nguyên gây ô nhiễm môi trường và giảm khí độc trong khí quyển.
Ngành công nghiệp hóa chất cũng sử dụng công nghệ sinh học để sản xuất xeton, rượu, protein vải và sản xuất sợi tổng hợp cho quần áo.
Môi trường
Công nghệ sinh học giúp cải thiện điều kiện môi trường và kiểm soát sự suy thoái do con người tạo ra. Vi sinh được tạo ra với mục đích xử lý nước bị ô nhiễm bởi chất thải từ các công ty và nước thải. Sự tuyệt chủng của các loài cũng được kiểm soát bởi kiến thức về mã di truyền của các sinh vật.
Công nghệ sinh học ở Brazil
Ở Brazil, các chương trình hỗ trợ công nghệ sinh học xuất hiện trong những năm 1980. Một ví dụ là việc thành lập Quỹ Công nghệ sinh học ngành, tập trung vào việc “thúc đẩy đào tạo và nâng cao trình độ nguồn nhân lực, tăng cường cơ sở hạ tầng quốc gia cho các dịch vụ nghiên cứu và hỗ trợ, mở rộng cơ sở kiến thức trong khu vực, khuyến khích hình thành các công ty dựa trên công nghệ sinh học và chuyển giao công nghệ cho các công ty hợp nhất, thực hiện các nghiên cứu thăm dò và theo dõi sự tiến bộ của kiến thức trong lĩnh vực này ”.
Công nghệ sinh học đã được coi là một ưu tiên chiến lược ở Brazil kể từ năm 2003, và vào năm 2007, nghị định số 6.041 đã được ban hành, nhằm thiết lập Chính sách Phát triển Công nghệ Sinh học. Kiểm tra một số thông tin về lĩnh vực công nghệ sinh học ở Brazil:
- Brazil chiếm vị trí thứ 18 trong bảng xếp hạng thế giới về số lượng công ty công nghệ sinh học, theo một nghiên cứu của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD);
- Theo khảo sát của Quỹ BIOMINAS, lĩnh vực công nghệ sinh học ở Brazil có 155 công ty hoạt động trong các lĩnh vực nông nghiệp, năng lượng sinh học, đầu vào, môi trường và sức khỏe. São Paulo (42,3%), Minas Gerais (29,6%) và miền Nam (14,4%) tập trung số lượng công ty lớn nhất;
- Brazil nổi bật là quốc gia tiên phong trong việc nghiên cứu và sử dụng các sản phẩm nông nghiệp biến đổi gen, bên cạnh việc phát triển và thương mại hóa các kiến thức công nghệ sinh học nông nghiệp tiên tiến.
Công nghệ sinh học được phát triển bởi một công ty Brazil nổi bật trong tinh thần kinh doanh toàn cầu
Công ty Brazil Bug Agentes Biológico, đến từ Piracicaba-SP, được Diễn đàn Kinh tế Thế giới chọn là một trong 36 công ty khởi nghiệp công nghệ tiên phong trên thế giới. Công ty bán các chất kiểm soát sinh học tấn công sâu bệnh hại cây trồng. Nói chung, những kẻ săn mồi được bán tấn công trứng của sâu bệnh, ngăn chúng phát triển và gây thiệt hại cho vụ thu hoạch.
Brazil là một trong những nước sử dụng thuốc trừ sâu lớn nhất trên thế giới. Việc sử dụng công nghệ sinh học để cân bằng mối quan hệ giữa dịch hại và động vật ăn thịt là thân thiện với môi trường hơn so với việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học.
Để tránh nguy cơ các loài không phải bản địa tấn công các loài không phải mục tiêu, công ty sẽ đến thăm thực địa nơi sẽ áp dụng biện pháp kiểm soát sinh học và xác định loài ký sinh hoặc động vật ăn thịt tự nhiên trong trứng của dịch hại. Loài này được chọn làm tác nhân phòng thủ của đồn điền. Cuối cùng, công ty sử dụng một quy trình để sản xuất đại lý đã chọn và vận chuyển sản phẩm cho khách hàng thông qua cơ chế phân phối độc quyền.
