Biotechnologie wordt vaak beschouwd als synoniem voor biomedisch onderzoek, maar er zijn veel andere industrieën die gebruikmaken van biotech-methoden voor het bestuderen, klonen en wijzigen van genen. We zijn gewend geraakt aan het idee van enzymen in ons dagelijks leven en veel mensen zijn bekend met de controverses rond het gebruik van GGO's in ons voedsel. De landbouwindustrie staat centraal in dat debat, maar sinds de dagen van George Washington Carver heeft de landbouwbiotech talloze nieuwe producten geproduceerd die het potentieel hebben om ons leven ten goede te veranderen.
01 Vaccins
Orale vaccins zijn al vele jaren in de maak als een mogelijke oplossing voor de verspreiding van ziekten in onderontwikkelde landen, waar de kosten onbetaalbaar zijn voor wijdverbreide vaccinatie. Genetisch gemanipuleerde gewassen, meestal fruit of groenten, ontworpen om antigene eiwitten van infectieuze pathogenen te vervoeren, die bij inname een immuunrespons zullen veroorzaken. Een voorbeeld hiervan is een patiënt-specifiek vaccin voor de behandeling van kanker. Een anti- lymfoomvaccin is gemaakt met behulp van tabaksplanten die RNA van gekloneerde kwaadaardige B-cellen dragen. Het resulterende eiwit wordt vervolgens gebruikt om de patiënt te vaccineren en het immuunsysteem te versterken tegen kanker. Op maat gemaakte vaccins voor de behandeling van kanker hebben veelbelovend aangetoond in voorbereidende studies.
02 Antibiotica
Planten worden gebruikt om antibiotica te produceren voor zowel menselijk als dierlijk gebruik. Het uitdrukken van antibiotische eiwitten in veevoer, rechtstreeks aan dieren gevoerd, is minder duur dan de traditionele antibioticaproductie, maar deze praktijk roept veel bio-ethische problemen op omdat het resultaat wijdverbreid is, mogelijk onnodig gebruik van antibiotica die de groei van antibioticaresistente bacteriestammen kunnen bevorderen. Verschillende voordelen van het gebruik van planten voor het produceren van antibiotica voor mensen zijn lagere kosten vanwege de grotere hoeveelheid product die kan worden geproduceerd uit planten versus een fermentatie- eenheid, gemak van zuivering en verminderd risico op besmetting vergeleken met dat van het gebruik van zoogdiercellen en kweek. media.
03 Bloemen
Biotechnologie in de landbouw heeft meer te bieden dan alleen het bestrijden van ziekten of het verbeteren van de voedselkwaliteit . Er zijn enkele puur esthetische toepassingen en een voorbeeld hiervan is het gebruik van genidentificatie en overdrachtstechnieken om de kleur, geur, grootte en andere kenmerken van bloemen te verbeteren. Evenzo is biotech gebruikt voor het verbeteren van andere veel voorkomende sierplanten, met name struiken en bomen. Sommige van deze veranderingen zijn vergelijkbaar met die van gewassen, zoals het verbeteren van de koudebestendigheid van een tropisch plantras, zodat het in de noordelijke tuinen kan worden gekweekt.
04 Biobrandstoffen
Tom Merton
De landbouwindustrie speelt een grote rol in de biobrandstoffenindustrie en levert de grondstoffen voor de vergisting en raffinage van bio-olie, biodiesel en bio-ethanol. Genetische manipulatie en enzymoptimalisatietechnieken worden gebruikt om hoogwaardige grondstoffen te ontwikkelen voor efficiëntere conversie en hogere BTU-resultaten van de resulterende brandstofproducten. Hoogproductieve, energierijke gewassen kunnen de relatieve kosten minimaliseren die samenhangen met oogsten en transport (per eenheid van afgeleide energie), wat resulteert in brandstofproducten met een hogere waarde.
05 Planten- en dieren fokken
Het verbeteren van plant- en dierkenmerken met traditionele methoden zoals kruisbestuiving, enten en kruisen is tijdrovend. Biotech-vooruitgang maakt het mogelijk dat specifieke veranderingen snel worden aangebracht, op moleculair niveau door overexpressie of deletie van genen, of door de introductie van vreemde genen. Het laatste is mogelijk met behulp van gen-expressie-controlemechanismen zoals specifieke genpromoters en transcriptiefactoren . Methoden zoals marker-assisted selectie verbeteren de efficiëntie van "direct" fokken van dieren, zonder de controverse die normaal geassocieerd wordt met GGO's. Gene-kloneringswerkwijzen moeten ook soortenverschillen in de genetische code, de aanwezigheid of afwezigheid van introns en post-translationele modificaties zoals methylatie aanpakken.
06 ongediertebestendige gewassen
Jarenlang werd de microbe Bacillus thuringiensis , die een voor insecten toxisch eiwit produceert, in het bijzonder de Europese maïsboorder, gebruikt om gewassen te stoffig maken. Om de noodzaak van afstoffen te elimineren, ontwikkelden wetenschappers eerst transgene maïs die Bt-eiwit tot expressie brengt, gevolgd door Bt-aardappel en katoen. Bt-eiwit is niet toxisch voor mensen en transgene gewassen maken het voor boeren gemakkelijker om kostbare plagen te vermijden. In 1999 ontstond er controverse over Bt-maïs vanwege een onderzoek dat suggereerde dat het stuifmeel naar kroontjes is gemigreerd waar het monarchlarven heeft gedood die het aten. Latere studies toonden aan dat het risico voor de larven erg klein was en dat de controverse over Bt-maïs de laatste jaren van focus is veranderd naar het onderwerp van opkomende insectenresistentie.
07 Bestrijdingsmiddelenbestendig gewas
Niet te verwarren met plaagresistentie , deze planten tolereren de boeren om selectief omringend onkruid te doden zonder hun gewas te beschadigen. Het bekendste voorbeeld hiervan is de Roundup-Ready-technologie, ontwikkeld door Monsanto. Voor het eerst geïntroduceerd in 1998 als GM-sojabonen, worden Roundup-Ready-planten niet beïnvloed door het herbicide glyfosaat, dat in overvloedige hoeveelheden kan worden toegepast om andere planten in het veld te elimineren. De voordelen hiervan zijn besparingen in tijd en kosten die samenhangen met conventionele grondbewerking om onkruid te verminderen, of meerdere toepassingen van verschillende soorten herbiciden om selectief specifieke soorten onkruid te elimineren. De mogelijke nadelen zijn alle controversiële argumenten tegen GGO's.
08 Voedingssupplementen
In een poging om de menselijke gezondheid te verbeteren, met name in onderontwikkelde landen, creëren wetenschappers genetisch gemanipuleerde voedingsmiddelen die voedingsstoffen bevatten waarvan bekend is dat ze helpen bij de bestrijding van ziekte of ondervoeding. Een voorbeeld hiervan is Golden Rice , dat bèta-caroteen bevat, de voorloper voor de productie van vitamine A in ons lichaam. Mensen die de rijst eten, produceren meer vitamine A, een essentiële voedingsstof die ontbreekt in de voeding van de armen in Aziatische landen. Drie genen, twee van narcissen en één van een bacterie, die in staat is om vier biochemische reacties te katalyseren, werden in rijst gekloneerd om het "goudkleurig" te maken. De naam komt van de kleur van de transgene korrel als gevolg van overexpressie van beta-caroteen, waardoor wortelen hun oranje kleur krijgen.
09 Abiotische stressbestendigheid
Minder dan 20% van de aarde is akkerland, maar sommige gewassen zijn genetisch veranderd om ze meer tolerant te maken voor aandoeningen als zoutgehalte, koude en droogte. De ontdekking van genen in planten die verantwoordelijk zijn voor de opname van natrium heeft geleid tot de ontwikkeling van knock-out- planten die in een zoutrijke omgeving kunnen groeien. Up- of down-regulatie van transcriptie is over het algemeen de methode die wordt gebruikt om de droogtetolerantie in planten te veranderen. Mais- en koolzaadplanten, in staat om te gedijen onder droogte, zijn in hun vierde jaar van veldproeven in Californië en Colorado, en het is te verwachten dat ze de markt in 4-5 jaar zullen bereiken.
10 industriële sterkte vezels
Cmglee / Wikimedia CC 2.0
Spinnenzijde is het sterkste vezel bekend bij de mens, sterker dan Kevlar (gebruikt om kogelvrije vesten te maken), met een hogere treksterkte dan staal. In augustus 2000 kondigde het Canadese bedrijf Nexia de ontwikkeling aan van transgene geiten die spinnenzijde-eiwitten in hun melk produceerden. Terwijl dit het probleem oploste van massaproductie van de eiwitten, werd het programma opgeschort toen wetenschappers niet konden achterhalen hoe ze in vezels zoals spinnen kunnen spinnen. In 2005 waren de geiten te koop voor iedereen die ze wilde nemen. Hoewel het lijkt alsof het spider-silk-idee voorlopig op de plank ligt, is het een technologie die zeker nog eens zal verschijnen in de toekomst, eens te meer wordt er informatie verzameld over hoe de zijde geweven is.