Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методическое пособие 761

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
8.09 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Российская академия наук

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

КОМПЛЕКСНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОСФЕРНОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ

Материалы Международной научно-практической конференции

(г. Воронеж, 26-28 октября 2017 г.)

Часть V

Воронеж 2017

1

УДК 620.9 (06) ББК 31.00я4

К637

Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. Ч. V. 268 с.

ISBN 978-5-7731-0562-6

ISBN 978-5-7731-0586-2 (Ч. V)

В сборник включены материалы Международной научно-практической конференции, в которой нашли отражение вопросы по научно-техническим проблемам техносферной безопасности. Материалы сборника соответствуют научным направлениям вуза и перечню критических технологий Российской Федерации, утвержденному Президентом Российской Федерации.

 

Редакционная коллегия:

С.А. Колодяжный

– канд. техн. наук, доц. – ответственный редактор, Воронежский

 

государственный технический университет;

В.А. Небольсин

– д-р техн. наук, проф. – зам. ответственного редактора, Воронежский

 

государственный технический университет;

В.И. Ступин

– канд. геогр. наук, руководитель Управления Федеральной службы по надзору

 

в сфере природопользования (Росприроднадзора) по Воронежской области,

 

главный государственный инспектор РФ по контролю и надзору в сфере

 

природопользования по ВО;

И.Г. Дроздов

– д-р техн. наук, проф., Воронежский государственный технический

 

университет;

Н.А. Северцев

– заслуженный деятель науки и техники РФ, д-р техн. наук, проф., академик

 

академии им. К.Э. Циолковского, зав. отделом нелинейного анализа и проблем

 

безопасности Вычислительного центра им. А.А. Дородницына Российской

 

академии наук, г. Москва;

В.Т. Трофимов

– д-р геол.-минерал. наук, проф., академик РАЕН и МАН ВШ МГУ

 

им. М.В. Ломоносова, г. Москва;

А.В. Бурковский

– канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический

 

университет;

Н.В. Мозговой

– д-р техн. наук, проф., Воронежский государственный технический

 

университет;

А.В. Калач

– д-р хим. наук, проф., зам. начальника Воронежского института ГПС МЧС

 

России;

П.И. Пигулевский –д-р геол.-минерал. наук, ст. науч. сотр., Институт геофизики НАН Украины,

 

г. Днепропетровск;

В.А. Саечников

– д-р физ.-мат. наук, проф., Белорусский государственный университет,

 

г. Минск;

М. Лутовац

– проф., академик Сербской королевской академии наук; университет «Унион

 

Никола Тесла», г. Белград; Факультет менеджмента, г. Херцег-Нови, респуб-

 

лика Черногория;

Д. Вейнович

– проф. университета Баня Лука, Сербская республика;

О.В. Яковлев

– д-р техн. наук, ведущий науч. сотр., Вычислительный центр

 

им. А.А. Дородницына Российской академии наук, г. Москва;

А.В. Звягинцева

– канд. техн. наук, доц. – ответственный секретарь, Воронежский

 

государственный технический университет

Рецензенты:

кафедра экологической геологии Воронежского государственного

 

университета (зав. кафедрой д-р геол.-минерал. наук, проф. И.И. Косинова);

 

д-р техн. наук, проф. В.А. Небольсин

ISBN 978-5-7731-0562-6

ISBN 978-5-7731-0586-2 (Ч. V) © ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017

2

ВВЕДЕНИЕ

Активная преобразовательская деятельность человека породила все возрастающую проблему трансформации среды обитания, как самого человека, так и всего живого на Земле, создавая тем самым новую искусственную среду обитания – техносферу Земли или природ- но-техническую геосистему, называемую также экологоэкономической или социальноэкономической системой.

Техносфера, созданная человеком, представляет собой территории, занятые городами, поселками, сельскими населенными пунктами, промышленными зонами и предприятиями. Она призвана обеспечить человека комфортными условиями проживания и защитить от опасностей естественных процессов и явлений природы. К техносферным относятся условия пребывания людей на объектах экономики, на транспорте, в быту, на территориях городов и поселков.

В процессе жизнедеятельности человек взаимодействует не только с естественной средой, но и с людьми, образующими, так называемую социальную среду. Она формируется и используется человеком для обмена опытом и знаниями, для удовлетворения своих духовных потребностей и накопления интеллектуальных ценностей. Деятельность человека, развиваясь в пределах физических химических, биологических и других состояниях биосферы, в то же время оказывает влияние на природные процессы, происходящие в ней. Природные процессы все теснее переплетаются с антропогенными процессами, между ними усиливаются обмен веществом и энергией, возрастает обмен информацией.

Антропогенные изменения окружающей среды приобрели такие размеры, что человек прямо или косвенно сам стал их жертвой. Антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе, явилась первопричиной многих негативных процессов в природе и обществе.

Современному человеку приходится решать проблемы, связанные не только с обеспечением комфортной жизни, принимая меры защиты от естественных негативных воздействий, но и с возникающими проблемами техносферной безопасности.

Следует отметить, что именно поэтому в последнее десятилетие стало активно развиваться учение о безопасности жизнедеятельности в техносфере, основной целью которой является защита человека в техносфере от негативных воздействий антропогенного и естественного происхождения, достижение комфортных условий жизнедеятельности. Средством достижения этой цели является реализация обществом знаний и умений, направленных на уменьшение негативных воздействий до допустимых значений.

Материалы конференции ставят своей целью продемонстрировать возможность безопасного взаимодействия человека с техносферой и природой; исследовать негативные воздействия техносферы на человека и окружающую среду, а также зоны воздействия опасностей техносферы и отдельных ее элементов (предприятия, машины, приборы и т.п.). Кроме этого необходимо отразить современные проблемы техносферной безопасности и показать как человечество преодолевает вызовы различного уровня, возникающие в техносфере, используя базовые, специальные и информационные технологии.

3

СЕКЦИЯ 1. БАЗОВЫЕ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ. АНАЛИЗ, ОЦЕНКА И ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО И ПОЖАРНОГО РИСКА

УДК 631.147

Ibrahim Jusufranić, Rade Biočanin, Krstan Borojević

INOVACIONI ZAHTEVI U ODRŢIVOJ POLJOPRIVREDI

UZ PRIMENU SAVREMENE BIOTEHNOLOGIJE

Biotehnologija podrazumeva brojne načine i metode koje se primenjuju zarad prouzrokovanja promena biološkog materijala, mikroorganizama, organizama ţivotinja i biljaka ili koje se primenjuju da bi prouzrokovale promene materije organskog porekla na biološki način. Biotehnologije su prirodne, odrţive i nude rješenja za mnoge aktualne probleme poput nestašice energenata, hrane i problema zagaĎenja okoliša. Ovi procesi se temelje na primjeni mikroorganizama, enzima, biljnih i animalnih stanica ili njihovih dijelova, a koriste se za proizvodnju široke lepeze proizvoda prehrambene, kemijske i farmaceutske industrije poput pekarskog, prehrambenog i krmnog kvasca, piva, vina, alkohola, organskih kiselina, otapala , vitamina, enzima, aminokiselina, polisaharida, površinski aktivnih tvari, bioinsekticida, biopesticida, biogoriva, farmaceutika i dijagnostičkih sredstava. Oplodnja

ţivotinja prirodnim putem ili veštačkim osemenjavanjem, isto predstavlja biotehnološki postupak, jer prouzrokuje promene organske materije biološkim putem (pripust ili veštačko osemenjavanje). Kako se u biotehnologiji koristi isključivo ţiva materija za proizvodnju supstanci, koje koristi čovek i kako je reprodukcija njena osnovna karakteristika, to se smatra da je takvu ţivu materiju nemoguće iscrpeti, ukoliko se obezbede adekvatni uslovi za njen opstanak u fazi povećanih zahteva za produktivnost. Genetički inţenjering, kao jedna od oblasti biotehnologije nove generacije, otvorio je vrata nove epohe u biljnoj i animalnoj genetici. Biotehnologija je postala dominantna tehnologija u poljoprivredi na regionalnom i globalnom nivou, posedujući kapacitet za rešavanje pitanja vezanih za nesigurnost hrane i nisku produktivnost useva. Uprkos tome, kako je prikazana korisna biotehnologija, glavni zadatak zavisi od toga kako osigurati da ih poljoprivrednici usvoje uz različite kontroverze i percepcije prim ene. Ovaj koautorski rad istraţuje efekte članstva u kooperaciji i učešće na donošenju odluke poljoprivrednih inovacija u regionu. Poljoprivrednici su postali svesni usvojenih inovacija kroz zadruge ili seoska gazdinstva. Intuitivno, širenje biotehnoloških informacija kroz zadruge će osigurati povećanje nivoa znanja i svesti za manje vremena rada a više prinosa.

Ključne reči: biotehnologija, poljoprivreda, inovacioni zahtevi, innovation requirements, transfer gena, genetički inţenjering, odrţivi razvoj

Uvod

Tehničko-tehnološka revolucija je promenila osnovne poslovne aktivnosti i stvorila novu društvenu i privrednu strukturu koja se naziva: društvo znanja, informaciono društvo, digitalno društvo, digitalna ekonomija, e-ekonomija i sl. Menadţment novih tehnologija i inovacija je danas najznačajniji deo strategijskog menadţmenta svake uspešne kompanije. To je, moţemo sa pravom reći, ključni resurs savremenog poslovanja. Ključno pitanje za uspeh tehnološkog i inovacionog menadţmenta je u ―odgovoru‖ koji su to koncepti, tehnike i alati, koje manadţment kompanije mora koristiti za ukupnu uspešnost svoje firme. Postavlja se pitanje, šta savremeni menadţer treba da zna o ulozi tehnologije i inovacija u poslovnoj aktivnosti i strategiji kompanije ili većeg preduzeća? Neki smatraju, da je dovoljno znati, kako tehnologija funkcioniše tj. šta radi, a ne i kako radi. No, to nije dovoljno za ―odgovor‖ na postavljeno pitanje.

Biotehnologije su prirodne, odrţive i nude rešenja za mnoge aktuelne probleme poput nestašice energenata, hrane i problema zagaĎenja ţivotne sredine. Ovi procesi se zasnivaju na primeni mikroorganizama, enzima, biljnih i animalnih ćelija ili njihovih delova, a koriste se za proizvodnju široke lepeze proizvoda prehrambene, hemijske i farmaceutske industrije poput pekarskog, prehrambenog i krmnog kvasca, piva, vina, alkohola, organskih kiselina, rastvarača, vitamina, enzima, aminokiselina, polisaharida, površinski aktivnih materija, bioinsekticida, biopesticida, biogoriva, farmaceutika i dijagnostičkih sredstava.

Prema definiciji Evropske zajednice, biotehnologija podrazumeva bnrojne načine i metode koje se primenjuju zarad prouzrokovanja promena biološkog materijala (animalne i biljne ćelije ili ćelijske linije, enzimi, plazmidi i virusi), mikroorganizama, organizama ţivotinja i biljaka ili koje se primenjuju da bi prouzrokovale promene materije organskog porekla na biološki način.

Mada se o biotehnologiji poslednje dve decenije ovog veka mnogo govori, svakako da će biti od koristi rekapitulirati mogućnost njene primene u poljoprivredi i dovesti je u vezu sa stabilnom poljoprivrednom proizvodnjom.

4

Danas se moţe reći da je tokom industrijske revolucije (XVIII I XIX vek), čovek stvorio ―mehaničke robove‖, da rade umesto njega, a da se u ovom XXI veku očekuje potpuna prevaga biorevolucije, kada će čovečanstvu sluţiti ―bakterije robovi‖, tj. ―mikroorganizmi-radnici‖, genetički inţenjering i ―biljna hemija‖, koja će zameniti petrohemiju. Zato se smatra da ovaj trend porasta primene bioloških tehnika i metoda, umesto hemijskih i mehaničkih sredstava i obnovljivih supstrata umesto goriva fosilnog porekla, moţe postepeno, poljoprivredu i druge privredne delatnosti učiniti više obnovljivim i pomoći njihovom odrţivom razvoju pod sadašnjim okolnostima. Naime, kako se u biotehnologiji koristi isključivo ţiva materija za proizvodnju supstanci, koje koristi čovek i kako je reprodukcija njena osnovna karakteristika, to se smatra da je takvu ţivu materiju nemoguće iscrpeti, ukoliko se obezbede adekvatni uslovi za njen opstanak u fazi povećanih zahteva za njenu produktivnost.

Kako se iz napred iznetog teksta moţe uočiti, u zavisnosti od primene, definicije biotehnologije su veoma različite. Dok pojedine definicije pod biotehnologijom podrazumevaju samo empirijsku primenu mikroorganizama u procesima fermentacije, kako je to činjeno hiljadama godina u proizvodnji piva i vina, dotle druge definicije sagledavaju samo jedan njen aspekt - genetički inţenjering.

Uzimajući u obzir sve postojeće definicije, moţe se zaključiti da je čovek primenjivao biotehnološke metode i postupke hiljadama godina ranije, kada se na primer, sa lova preorijentisao na domestikaciju i farmsko gajenje ţivotinja, ili sa sakupljanja plodova i semenja biljaka na njihovo plansko gajenje na sopstvenom posedu. MeĎutim, u ovom poglavlju, preteţno će biti razmatrane mogućnosti primene biotehnološkim metoda nove generacije u poljoprivredi, kao što su one koje se primenjuju u biljnoj i animalnoj genetici, molekularnoj biologiji, mikrobiologiji, enzimologiji i fiziologiji biljaka i ţivotinja.

Biohemijsko inţenjerstvo ima naglasak na eko-obrazovanju, kojim se studenti i mladi inenjeri osposobljavaju za optimizaciju, kontrolu i rukovoĎenje biotehnološkim procesima. Pored bazičnih predmeta iz oblasti fenomena prenosa, optimizacije, modeliranja i dizajna bioprocesa, studentima je omogućeno da kroz izborne predmete steknu stručna znanja iz metaboličkog i genetičkog inţenjerstva, biosenzora, molekularne dijagnostike, energetske integracije procesa, kao i da ovladaju savremenim bioanalitičkim tehnikama, kao što su tehnološki postupci proizvodnje bioplina, etanola, metanola, vodika i biodizela, kao i proizvodnja u integriranim biotehnološkim sustavima zasnovana na otpadnoj biomasi iz poljoprivrede i industrije. Ovi stručnjaci pored proizvodne djelatnosti, trebaju biti osposobljeni za rad u projektnim, istraţivačkim i razvojnim organizacijama iz oblasti biokemijskog inţenjerstva i biotehnologije.

1. Genetika i biotehnologije u postmodernom društvu

Genetika je nauka koja proučava nasleĎivanje i promenljivost osobina. Osobina ili ―svojstvo‖ podrazumeva ma koju odliku organizma ili grupe jedinke, bilo da se radi o opisu nekog dela tela ili o sposobnosti da se ostvari neki fiziološki proces.

Geni su pojedini segmenti molekula DNK koji determinišu osobine organizma. Oni imaju odreĎeno mesto u tom molekulu, kao i u samom hromozomu. Veličina gena u proseku iznosi izmeĎu nekoliko stotina do nekoliko hiljada nukleotida, čiji raspored uslovljava njegovu strukturu i specifičnu funkciju.

Aleli su forme jednog istog gena koji su smešteni na istom lokusu (mestu) na homologih hromozoma, determinišu istu osobinu, ali se mogu kvalitativno razlikovati.

Jedan gen moţe imati dva alela koji se obeleţavaju kao dominantan alel A i recesivan alel a.

Dominantan alel jednog gena u populacijama neke vrste se naziva divlji tip alela, a njegov alternativni oblik je mutantni alel.

Drugi gen moţe imati veći broj alela koji se nazivaju multipli aleli. U ovom slučaju je divlji tip gena (A) mutirao u različito vreme u različite alelne oblike.

Skup svih gena jednog organizma označen je kao genotip. Genotip čini naslednu osnovu svakog organizma i od njega zavisi kakve su predispozicije svakog ţivog bića da opstane u

5

odreĎenim uslovima spoljašnje sredine i da razvije osobine čija je kombinacija jedinstvena za svaku jedinku. Skup gena koje sadrţi jedna gamet naziva se genom.

Kada su oba alela za jedan gen dominantna tada kaţemo da je individua po svom genotipu dominantnom homozigotu (AA); kada su oba alela recesivna radi se o recesivnom homozigotu (aa); a kada je jedan alel dominantan a drugi recesivan radi se o heterozigotu (Aa).

Genotip jedne jedinke moţe se upoznati posrednim putem i to proučavanjem sopstvenog fenotipa i fenotipova predaka i potomaka.

Fenotip predstavlja spoljašnji izgled nekog organizma. Sastoji se od niza pojedinačnih osobina (morfološki izgled, fiziološki i biohemijski sastav, sposobnost da se obavi neki proces ili ispolji odreĎeno ponašanje). Nastaje kao rezultat interakcije genotipa i faktora spoljašnje sredine. Fenotip se u toku razvića jedinke menja dok je genotip relativno postojan.

Reprodukcija je osnov nasleĎivanja. Prenos nasledne informacije preko naslednog materijala od deobe do deobe ćelija obavlja se mitozom i mejozom.

Mitoza je proces deobe jedra haploidne ili diploidne ćelije pri kojoj potomačke ćelije dobijaju istu količinu genetskog materijala (nasleĎuju isti broj hromozoma).

Hromozomi su vidljivi jedino u mitozi. Jedan metafazni hromozom se sastoji iz 2 hromatide

– u svakoj se prostire po 1 identičan molekul DNK. Homatide su spojene u nivou centromere. Mejoza je proces deobe jedra pri kojoj se redukuje broj hromozoma od diploidnog ka

haploidnom = redukciona deoba.

GENOTIP ─ skup svih gena jednog organizma, genetska konstitucija organizma.

GENOM ─ genetička informacija u haploidnom setu hromozoma.

FENOTIP ─ skup svih vidljivih osobina organizma, rezultat interakcija genotipa i sredine; fizička manifestacija naslednih činilaca, tj. gena.

Jedan od često citiranih primera multipnog alelizma je nasleĎivanje krvnih grupa ABO sistema kod čoveka. ABOlokus kod čoveka sadrţi tri genska alela: IA, IBi IO. Aleli IAi IBsu kodominantni, dok je alel IOrecesivan kako u odnosu na IA, tako i u odnosu na IB.

Genski aleli ABO lokusa kontrolišu stvaranje glikolipida na površini eritrocita, zahvaljujući tome što odreĎuju tip glikozil-transferaze (enzim koji katalizuje sintezu polisaharida) u eritrocitima.

Specifičan tip glikolipida na površini eritrocita predstavlja antigen sposoban da reaguje sa antitelima (zaštitini proteini imunskog sistema) prisutnim u krvnom serumu.

Antitela, pod normalnim okolnostima, uvek reaguju na strane molekule (najčešće proteine) koji nisu svojstveni datom organizmu. Kod normalnih osoba ne sintetišu se antitela na sopstvene antigene. Na osnovu toga se odreĎuju krvne grupe kod čoveka. Naime, dovoljno je imati dva odvojena antiseruma (anti-A i anti-B) od kojih prvi reaguje sa antigenima A krvne grupe, a drugi sa antigenima B krvne grupe.

Vezivanjem antitela za eritrocite oni se slepljuju (aglutinacija) tako da se na osnovu reaktivnosti sa antiserumima odreĎuje krvna grupa (npr. eritrociti krvne grupe A reaguju sa anti-A antiserumom, ali ne i sa anti B antiserumom).

OdreĎivanje krvnih grupa od posebnog je značaja u transfuziologiji, s obzirom da veće količine stranih tela (antigena) dovode do jakog imunskog odgovora. Osobe sa AB krvnom grupom imaju na površini svojih eritrocita kako A, tako i B antigen, samim tim nemaju anti-A ni anti-B antitela u svojoj krvi (ne reaguju na sopsteveno), te mogu da prime krv od bilo kog davaoca.

Drugi ekstrem su osobe krvne grupe O (univerzalni davaoci) koje na površini eritrocita nemaju A i B antigene tako da se njihova krv koristi za osobe bilo koje krvne grupe.

Genetička konstitucija organizma naziva se genotip.Genotipobuhvata sve nasledne činioce u ćelijskim hromozomima. Radi lakše analize, često se posmatra samo jedan lokus, pri čemu je genotip za dati lokus odreĎen jednim parom alela. Skup gena u jednoj hromozomskoj garnituri naziva se genom.

Fenotip predstavlja ekspresiju genotipa okarakterisanu nizom osobina (morfoloških, fizioloških i etoloških) jednog organizma.Fenotip se ostvaruje interakcijom genetičkih činilaca koji

6

odreĎuju razviće razlićitih osobina i faktora sredine.

Geni svoje dejstvo ne ostvaruju izolovano jedni od drugih. Konačan fenotip organizma rezultat je dejstva i meĎusobnih interakcija velikog broja gena. Pored toga, na ispoljavanje gena, u većoj ili manjoj meri, utiču faktori sredine.

Slika 1. Tradicionalni pogled na diseminaciju inovacija u poljoprivredi

(оригинальный)

2. Primena biotehnologije u humane svrhe

Primena biotehnologije u poljoprivredi je intenzivna. Pojedini biotehnološki postupci su još uvek u eksperimentalnoj fazi primene, drugi se samo delimično primenjuju, dok treća grupa biotehnoloških postupaka danas predstavlja jedini način i vid proizvodnje u pojedinim granama poljoprivrede. Pored poljoprivrede, biotehnologija se uplivisala i u mnoge druge privredne grane, kao što su farmacija, medicina, prehrambena industrija, akvakultura, energetika, hemijska industrija, ekologija i dr.

Danas glavno trţište za proizvode dobijene biotehnološkim putem predstavlja oblast kliničke dijagnostike u humanoj i veterinarskoj medicini i zaštiti bilja, ali postoje i druge grane poljorprivrede, čiji su proizvodi dobijeni isključivo biotehnološkim postupcima nove generacije.

Mikropropagacija je metod kojim je moguće regenerisati ili umnoţiti čitavu biljku od samo jednog njenog fragmenta - reznica ili vegetativnog pupoljka. Biotehnologija je omogućila da se ovim metod, koji se u poljoprivredi dugo primenjuje, dobije veliki broj biljaka iste vrste i iz drugih delova biljke, kao što je apikalni meristem. Tako se iz apikalnih meristema, koji se gaje in vitro uslovima, dobija veliki broj biljnih embriona, a potom iz njih i mladih biljaka, koje se prvo gaje u test tubama (tzv. ―vitrokulture‖), a potom i na zemljišnim posedima.

Mikropropagacija ima niz prednosti. Njom se moţe proizvesti neograničeni broj klonova biljnih vrsta otpornih na odreĎene bolesti. Pored toga, korišćenje apikalnog meristema, obezbeĎuje proizvodnju biljaka slobodnih od patogenih virusa. Mikropropagacija omogućava i olakšava selekciju pozitivnih varijeteta. Na kraju, najveća prednost mikropropagacije je proizvodnja velikog broja biljaka iste vrste, soja ili sorte na brz i jeftin način.

Genetički inţenjering, kao jedna od oblasti biotehnologije nove generacije, otvorio je vrata nove epohe u biljnoj i animalnoj genetici. Tako se genetičkim inţenjeringom mogu preneti geni iz

7

jedne u drugu vrstu i time povećati mogućnosti čoveka da kontroliše i upravlja genomom tako modifikovanih jedinki. Najjednostavnije posmatrano, izmenu genoma bilo je moguće ostvariti ukrštanjem, ali su ishodi bili ograničeni seksualnom reprodukcionom barijerom, koja postoji izmeĎu različitih vrsta i njihovih hibrida.

Slika 2. Definicija biotehnologije i njena struktura

(оригинальный)

Nove vidove ekspresije odreĎenih osobina, bilo je moguće postići samo ukrštanjem biljaka ili ţivotinja koje pripadaju istoj vrsti. Šta više, ponekad su rezultati ukrštanja bili potpuno nepredvidljivi, jer se po dobro poznatim pravilima nasleĎivanja, polovina osobina jednog roditelja kombinuje sa polovinom osobina drugog roditelja i tako kombinovane prenose na potomstvo, a mogućnosti kombinacija svih osobina su nebrojane.

Transferom gena su povećane mogućnosti genetičke kontrole, jer se s jedne na drugu vrstu moţe preneti gen čije su osobine poznate. Pored toga, u genom odreĎene biljne, animalne vrste ili mikroorganizma, moguće je transgenezom insertovati gen iz genoma bilo kog drugog organizma,

čime se potpuno eliminiše značaj reproduktivnih barijera, ne samo izmeĎu različitih vrsta, već i izmeĎu dva carstva - biljnog i ţivotinjskog. MeĎutim, u praktičnim uslovima nije uvek tako jednostavno identifikovati gene od značaja, preneti ih i ugraditi u genom druge vrste, a pri tome očekivati tačan način njihove ekspresije u organizmu novog domaćina. Ovo predstavlja naročito oteţavajuću okolnost kada se radi o kompleksnim osobinama, kakve su kvantitativne karakteristike, uslovljene kombinacijom više gena. TakoĎe, danas još uvek nije potpuno rasvetljen problem pozicionog efekta pri transgenezi.

Veliki doprinos biotehnologije je i mogućnost izrade genskih mapa biljnih i ţivotinjskih vrsta. Pomoću njih je tačno moguće odrediti poloţaj gena na hromozomu, kao i identifikovati gene koji kontrolišu osobine od interesa. Time je omogućeno da se na osnovu prisustva ili odsustva odreĎenog alela olakšaju kriterijumi selekcije i gajenja biljnih i ţivotinjskih vrsta u pravcu ţeljenih osobina. Drugačije rečeno, olakšana je kategorizacija pozitivnih genetičkih varijeteta, a time indikovana i potreba konzervacije retkih ili ugroţenih vrsta, rasa, sojeva ili sorti.

U oblasti zaštite bilja, veterinarskoj i humanoj medicini, biotehnologija se uspešno primenjuju u dijagnostičkim postupcima. Tako su razvijeni dijagnostički testovi zasnovani na monoklonskim antitelima ili probama nukleinskih kiselina (tzv. DNK testovi). Njihova primena u dijagnostičke svrhe je izuzetno laka, a i laicima je omogućeno da na najjednostavniji način uzorkuju

8

biljne ili animalne ćelije i da ih dostave u odreĎenu instituciju gde će biti podvrgnuti ispitivanju. Ovim testovima je moguće lako i brzo otkriti prisustvo bolesti kod biljnih vrsta, čak pre

nego što simptomi oboljenja budu uočljivi, tako da se i hemijski tretman moţe sprovesti na vreme. TakoĎe je moguće brzo otkriti kontaminaciju biljnih sirovina mikotoksinima ili prisustvo patogenih biljnih virusa i ujedno omogućiti proizvoĎačima semenskog i sadnog materijala da identifikuju rezistentne varijetete. Time se garantuje i sigurnost pri internacionalnoj razmeni ovog materijala.

Slika 3. Primena biotehnologije u eko-industrijskim parkovima

(оригинальный)

Testovima kojima se otkrivaju promene na nivou dezoksiribonukleinske kiseline moguće je jednostavno utvrditi način nasleĎivanja pojedinih pozitivnih ili negativnih karakteristika kod biljnih i ţivotinjskih vrsta. U stočarskoj proizvodnji, ovi testovi obezbeĎuju blagovremeno dijagnostikovanje embrio- i fetopatija ili odreĎivanje pola embriona pre embriotransfera, na osnovu identifikacije Y-hromozoma.

Slika 4. Bio-tehnološki procesi uz primenu novih rešenja i smanjenja otpada

(оригинальный)

9

Biotehnologija je otvorila vrata novoj eri u proizvodnji vakcina, znatno efikasnijih u podizanju stepena specifične otpornosti i znatno pouzdanijih u odnosu na pojavu nepoţeljnih efekata u postvakcinalnom periodu. Te vakcine, kako je poznato, sadrţe samo antigenu komponentu uzročnika odreĎene bolesti, a ne ceo mikroorganizam. Upotrebom ovih vakcina, moguće je razlikovati vakcinisane od inficiranih ţivotinja.

Napred navedeni biotehnološki postupci, danas se nalaze na različitom stepenu usavršenosti za praktičnu primenu u poljoprivredi.

Tako se in vitro vegetetativna propagacija pojedinih biljnih vrsta već uveliko primenjuje u razvijenim zemljama sveta. Primeri su ukrasne biljke, voće, povrće, urmina i kokosova palma.

Transfer gena (transgeneza) se takoĎe intenzivno primenjuje za reprogramiranje organizama u cilju proizvodnje velikih količina supstancija i materija koje su dostupne čoveku po niskim cenama. Drugi, intenzivni vid primene transgeneze je insertovanje stranih gena u genom biljnih ili

ţivotinjskih vrsta kod kojih se ţeli postići ekspresija novih karakteristika, kakva je npr. otpornost prema različitim bolestima.

U istraţivanja u oblasti transgeneze uloţeni su ogromni napori u celom svetu, tako da su se prve transgene biljke pojavile na trţištu SAD 1994. godine. Već krajem 1995. godine ustanovljeno je da je izvedeno 3647 terenskih pokušaja gajenja transgenih biljaka u više od 15.000 mesta širom sveta. Pri tome je najmanje 56 biljnih vrsta bilo obuhvaćeno ovim pokušajima, ali je zastupljenost pojedinih vrsta različita. Tako je gajenje transgenih ţitarica, uljane repice, paradajza, krompira i soje predstavljalo tri četvrtine svih ogleda. Najčešće su u tim ogledima, transgenezom, u genom nabrojanih biljnih vrsta, introdukovani geni odgovorni za:

rezistentnost na herbicide (1450 ogleda),

proizvodne karakteristike (806 ogleda),

rezistentnost na insekte (738 ogleda),

rezistentnost na viruse (466 ogleda),

rezistentnost na gljivice (109 ogleda).

Rezultati ovih ogleda su našli najširu primenu u SAD. Danas se na nekoliko stotina hiljada hektara, u SAD, gaji transgeni pamuk rezistentan na insekte, transgena soja rezistentna na herbicid glifosat i transgene ţitarice rezistentne na gljivična oboljenja.

Dijagnostički testovi za utvrĎivanje prisustva odreĎene bolesti kod biljnih ili ţivotinjskih vrsta, kao i za kontrolu porekla i kvaliteta proizvoda biljnog ili ţivotinjskog porekla, takoĎe se danas nalaze na trţištu. Isti je slučaj i sa sintetičkim vakcinama, proizvedenim biotehnološkim postupcima nove generacije. MeĎutim, usled visokih finansijskih troškova, primena embriotransfera i kloniranja kod domaćih ţivotinja, slabije su zastupljeni, mada se na njihovom pojeftinjenju intenzivno radi.

Za istraţivače, savremene biotehnološke metode i postupci predstavljaju prvi i nezamenljiv način proučavanja ţivih organizama, kojima se razotkrivaju, dosad, nerazjašnjene tajne fundamentalnih razvojnih procesa biljnih i ţivotinjskih vrsta. Biotehnologija još uvek predstavlja mač s dve oštrice jer njena primena moţe imati različite efekte.

S jedne strane, biotehnologija moţe smanjiti primenu pesticida, ali istovremeno povećati i prodajnu cenu kvalitetne semenske robe na trţištu. TakoĎe, biotehnologija moţe smanjiti genetički diverzitet kloniranjem i mikropropagacijom, ali ga s druge strane, moţe povećati i sačuvati transferom gena, posredstvom genskih banki i embriotransfera, kako bi se zaštitile retke i ugroţene vrste, rase, sojevi i sorte.

Biotehnologijom se moţe poboljšati kvalitet odreĎenih biljnih i animalnih proizvoda, ali se istovremeno moţe narušiti i postojeća ekološka ravnoteţa i kontaminirati ţivotna sredina, naročito ako se nekontrolisano manipuliše genima, koji mogu neţeljeno preći u druge makroili mikroorganizme.

Biotehnološke metode nove generacije omogućavaju da se genskom terapijom leče bolesti

10