Біотехнологія
Біотехнологія - це практичне застосування в різних галузях суспільного господарства комплексу фундаментальних наукових знань для виробництва потрібних речовин на основі цілеспрямованих змін генетичного коду рослин, тварин та мікроорганізмів. Як новий напрям науково-технічного розвитку вона сформувалася в середині 70-х років.
У своїй господарській діяльності людина постійно використовувала біотехнологічні процеси. Без них були б неможливими такі давні виробництва, як хлібопечення, виноробство, сироваріння та багато ін. Сучасна біотехнологія є унікальним продуктом науково-технічної революції, найбільш яскравим прикладом інтеграції науки і виробництва. Нині це багатопрофільна галузь, що охоплює багато об'єктів дослідження. Виділяють три основних напрями біотехнології. Перший полягає у використанні клітин рослин і тварин і не тільки тих, що існують у природі, а й отриманих штучно. Другий напрям передбачає виробництво ферментів, білкових речовин, які містяться в клітинах і мають властивість значно прискорювати різні хімічні реакції. Третій напрям полягає у розробці технологій для отримання біомаси мікроорганізмів та продуктів їх життєдіяльності.
Серед найважливіших досягнень біотехнології в медичній промисловості можна назвати виготовлення вітаміну В2, деяких антибіотиків, вакцин методом ферментації. Вже освоєно виробництво інсуліну з ферментів за допомогою бактерій, які здатні виробляти цей засіб за рахунок введення в їх структуру спеціальних генів. За традиційною технологією на виготовлення 100г інсуліну витрачали 1т підшлункової залози свиней.
Великі перспективи перед біотехнологією відкриваються завдяки генній інженерії, яка займається штучним конструюванням спадкового матеріалу. Нині генна інженерія перебуває на початку свого розвитку, але результати, яких вона досягла, є досить значними. Одне з таких її досягнень створення бактерій, які виділяють інтерферони - білки, що синтезуються клітинами хребетних у відповідь на вірусну інфекцію і забезпечують неспецифічний противірусний імунітет. Їх використовують у боротьбі з вірусними захворюваннями. Передбачається, що подальший розвиток наукових досліджень у цьому напрямі дасть змогу знайти ефективні засоби лікування спадкових хвороб людини. Для мікробних технологій нині, як правило, використовують генетично змінені мікроорганізми (в них штучно зменшують або збільшують кількість генів). Є навіть певні успіхи в проведенні генетичних операцій на тваринах. Наприклад, із результаті введення гена гормону росту щурів карликовим мишам було виведено мишей, які в 1,5-2 рази більші за нормальних.
У сільському господарстві застосовуються різні біотехнологічні методи прискорення розмноження тварин і рослин. У тваринництві цього досягають за рахунок пересадки ембріонів елітних тварин менш породистим тваринам. Завдяки цьому можна значно збільшувати високопродуктивне поголів’я, бо від однієї корови протягом її життя можна мати не 10-12, а 60-70 телят.
У рослинництві процес виведення нових сортів рослин та їх поширення значно прискорився завдяки активному використанню методів вирощування рослин з клітинних культур. Досвід підтвердив перспективність цього напряму для сільського господарства. Культури клітин вирощують на штучних живильних середовищах і продукують цінні поживні речовини, які в природних умовах виробляються тільки цілим організмом. Розроблено методи культивування деяких рослин з метою отримання лікарських препаратів. Наприклад, настойку женьшєня виробляють із клітинної біомаси. Властивість рослинної клітини дати початок цілій рослині використовується в практиці рослинництва. За допомогою селекції і гібридизації на клітинному рівні швидко створюють нові високоврожайні і стійкі проти хвороб та шкідників сорти сільськогосподарських культур.
Значну роль відіграє біотехнологія також у підвищенні рівня безвідходності виробництва та ресурсозбереженні, що пов’язано з використанням мікробних технологій.
Світова практика свідчить про великі можливості біотехнології в енергетиці: виробництво метану з відходів; синтетичного рідинного палива (етилового спирту з рослин, що містять цукор, ацетон-бутанолу із соломи та лушпиння кукурудзи). Так, у Бразилії до 2000р. передбачається 75% рідинного палива виробляти біотехнологічним шляхом з цукрової тростини. У всьому світі зростають виробництво і застосування біогазу - продукту біологічної конверсії органічних речовин. З 1т сухої органічної речовини в результаті її ферментації (бродіння) за допомогою метаногенної мікрофлори можна отримати до 500м3 біогазу.
Проте в практичному використанні досягнень біотехнології є багато проблем. Це безпечність і регламентація виробництв; особливість патентування нововведень; визначення економічного ефекту тощо. Стурбованість вчених відносно можливих шкідливих наслідків застосування методів біотехнології має сенс. Тому на міжнародній конференції 1975р. в США було затверджено заходи безпеки, яких необхідно дотримуватися в ході проведення лабораторних експериментів з організмами із зміненою спадковістю. Законодавчими органами багатьох країн заборонені проведення певних видів біотехнологічних експериментів. Наприклад, судовими органами США накладено заборону на проведення наукових досліджень та експериментів щодо введення тваринам людського гена, який контролює гормон росту. Особлива увага звертається на безпеку промислового використання методів біотехнології, що пояснюється труднощами у забезпеченні надійного контролю над виробничими процесами, які здійснюються у великих масштабах.
На найближчу перспективу передбачається, що біотехнологія відіграватиме істотну роль у процесах «другої зеленої революції», що дасть змогу вирішити проблему голоду у світі. Наприклад, вирішення проблеми штучного підвищення засвоєння рослинами, насамперед пшеницею, атмосферного азоту дасть змогу набагато збільшити обсяги її виробництва. За допомогою методів біотехнології досягнуто значних результатів у виробництві насіння. Тільки в США існує понад 500 фірм, які цим займаються. У найближчому майбутньому застосування біотехнології сприятиме збільшенню обсягів енергоресурсів. Це стосується насамперед розробки технологій для утворення штучних родовищ корисних копалин. Великі надії покладають учені на біотехнологію у вирішенні проблем утилізації відходів. Нині створюються мікроорганізми, здатні розкладати й переробляти багато штучних речовин, які іншими шляхами переробити неможливо.
Для довідки:
Біотехнологічні процеси мають величезні переваги перед традиційними технологіями, передусім завдяки 100%-й селективності, безвідходності та мінімальним енергетичним затратам. За оцінками спеціалістів, прибутки від застосування біотехнології у США до 2000р. можуть становити до 2/3 національного доходу від промисловості.
Біотехнологія змінює підходи і практичні дії в галузі збереження, охорони і поліпшення навколишнього середовища.