تقانة حيوية
التقانة الحيوية أو التقنية الحيوية أو التكنولوجيا الحيوية هي تطبيق المعلومات المتعلقة بالمنظومات الحية بهدف استعمال هذه المنظومات أو مكوناتها في الأغراض الصناعية. أي أنها تقنية مستندة على علم الأحياء، خصوصًا عندما تستعملَ في الزراعة، علم الغذاء، والطب.
التقانة الحيوية هي ترجمة مصطلح Biotechnology أي استخدام تطبيقات التقنية الحديثة في معالجة الكائنات الحية. وتعريفها في المجمل هو:
التعامل مع الكائنات الحية على المستوى الخلوى وتحت الخلوى من أجل تحقيق أقصى استفادة منها صناعيًا وزراعيًا وبالتالى اقتصاديًا وذلك عن طريق تحسين خواصها وصفاتها الوراثية.
الفرع يركز على دراسة الجانب الجيني للكائن وعلى طرق وتقنيات نقل الجينات من كائن إلى آخر لتعديل صفة ما أو تحسين عيب.
استُعمل مصطلح التقانة الحيوية لأول مرة من قبل الاقتصادي الزراعي المجري كارل إيركي سنة 1919 ليعني به "كل خطوط العمل المؤدية إلى منتجات، ابتداءً من المواد الأولية بمساعدة كائنات حية"
توسع التعريف مؤخرًا ليشمل إنتاج مواد بمساعدة كائنات حية كالأنزيمات والكتلة الحيوية، ثم تم تضييق التعريف ليركز على تقانات جديدة بدلاً من عمليات الإنتاج التقليدية حيث اصبحت نظرية الزراعة هي الطريقة المثلى لأنتاج الطعام منذ ثورة العصر الحجري الحديث و من خلال التقانات الحيوية المبكرة تسنى للمزارعين اختيار و توليد أفضل المحاصيل و بذلك أصبحت الغلة أعلى لأنتاج غذاء كافي لدعم تزايد السكان.
مؤخرًا، بدأت بعض التقانات الحيوية تستغني عن الكائنات الحية مثلما في تقنية مصفوفة دنا صغيرة DNA microarray أو تقنية العناصر المشعة.
العلاج الجيني أي معالجة الأمراض الوراثية في البشر باستخدام التكنولوجية الحيوية في نقل وتعديل الجينات المعطوبة، بالإضافة إلى إمكانية زرع أعضاء جديدة باستخدام المحتوى الوراثي لخلية المريض بدلا من أن ينقل له عضو من متبرع أو من ميت.
إنتاج أدوية خاصة بالمحتوى الجينى للفرد أو ما يعرف بعلم الصيدلة الجيني.
التعامل في قضايا اثبات النسب وفي الطب الشرعى بوحدات الDNA في الجانب الجنائي من القضايا للكشف عن هوية المجرم عن طريق البصمة الوراثية، بالإضافة إلى فحوصات ما قبل الزواج لمعرفة احتمالية الإصابة بالأمراض في الأجيال القادمة.
تستخدم الكائنات الدقيقة (خاصة البكتريا والفيروسات) على نطاق واسع في مشروعات التكنولوجيا حيوية على سبيل المثال:
- إنتاج البروتينات كالانسولين البشرى(humo insulin)
- استخدام البكتريا في إنتاج الاسمدة الحيوية(bio fertilizers) بدلاً من استخدام الاسمدة الكيماوية.
- في تنقية المياة من الملوثات.
- التخلص من المخلفات العضوية.
- تصنيع المركبات الكيميائية المستخدمة في العقاقير.
- استخدام الكائن الدقيق كناقل لبعض الجينات التي تحمل الصفات المرغوبة.
على الصعيد الزراعى فتح مجال التكنولوجية الحيوية أفاقًا واسعة جدًا في الإنتاج النباتى.
- إمكانية نقل جينات بعض الصفات المرغوبة (مثل تحمل درجة الحرارة ونقص المياه من نباتات صحراوية) إلى نباتات أخرى.
- التحكم في أحجام وأشكال الثمار والنباتات بشكل عام (زيادة الحجم وتغيير اللون والشكل حسب الرغبة).
- إمكانية رفع القيمة الغذائية لمحصول ما بإضافة بعد الصفات الوراثية من محاصيل أخرى.
- مضاعفة كميات المحاصيل الناتجة واختزال الوقت اللازم للنمو وبالتالى المساعدة على القضاء على المجاعات وارتفاع أسعار الغذاء.
- إنتاج وقود حيوي.
هناك تصنيف آخر لمجالات التكنولوجيا الحيوية:
و هي التكنولوجيا الحيوية في المجال الطبى، من أمثلتها إنتاج المضادات الحيوية من الكائنات الحية واستخدام الهندسة الوراثية لمعالجة الأمراض وفي منابلة الجينات وكذلك إمكانية إنتاج أدوية خاصة بالمحتوى الجينى لفرد ما.
وهي التكنولوجيا الحيوية في المجال الزراعى، من أمثلتها إنتاج النباتات المعدلة وراثيًا ذات الفوائد العدة كما أخبرنا من قبل باستخدام زراعة الانسجة أو غيرها، المبيدات الحشرية غير الكيميائية، الاسمدة الحيوية..
من أكثر المجالات انتشارا وقد ادخلت العديد من التعديلات على صناعات قديمة (كالورق والبلاستيك) وهي المعروفة أيضًا بالتكنولوجيا في المجال الصناعي ،من أمثلتها استخدام الكائنات الحية لإنتاج مواد كميائية مطلوبة للاستخدام التجارى حيويًا بدلاً من إنتاجها صناعيًا وتشمل أيضًا التصنيع الدوائي وإنتاج الفيتامينات هناك أيضًا المعالجة الخاصة للأنسجة والجلود ،إنتاج البلاستيك القابل للتحلل العضوى..
هذا المجال هو التكنولوجيا الحيوية التي تتعامل مع عالم البحار والكائنات البحرية، وليس في هذا الفرع الوليد على الساحة العربية تطبيقات رائدة تُذكر حتى الآن..
التقانة الحيوية للأغذية هي فرع من العلوم الغذائية يتم فيها تطبيق أساليب التقانة الحيوية الحديثة.[1] التقانة الحيوية للأغذية تعود إلى عقود عديدة، حيث قام الناس في الماضي بتهجين أنواع نباتات وحيوانات مماثلة من أجل استنباط أصناف جديدة من الطعام.[2] وتم استخدام عمليات تقانة حيوية مختلفة لخلق وتحسين منتجات غذائية ومشروبات جديدة من بينها التخمير والمضافات الغذائية والاستنباتات النباتية والحيوانية والأغذية المعدلة وراثيا. والكائنات الحية الدقيقة المشاركة في هذه العمليات عادة ما تشمل البكتيريا والخميرة والطحالب والعفن.[3]
يعود استخدام التقانة الحيوية للأغذية إلى آلاف السنين إلى زمن السومريين والبابليين. وهذه المجموعات من الناس استخدمت الخميرة لعمل مشروبات مخمرة مثل الجعة.[4] كما تم استخدام الإنزيمات النباتية مثل المالت (الشعير النابت) منذ آلاف السنين، قبل أن يكون هناك حتى فهم للإنزيمات.[5] وتم إحراز مزيد من التقدم في مجال التقانة الحيوية للأغذية مع اختراع المجهر من قِبل أنطون فان يوينهويك (Anton van Leeuwenhoek)، الأمر الذي أتاح للبشر اكتشاف الكائنات الحية الدقيقة التي سيتم استخدامها بعد ذلك في إنتاج الغذاء. علاوة على ذلك، تم إحراز تقدم في مجال التقانة الحيوية للأغذية في عام 1871م عندما اكتشف لويس باستور (Louis Pasteur) أن تسخين العصائر إلى درجة حرارة معينة من شأنه أن يقتل البكتيريا السيئة التي من شأنها أن تؤثر على التخمير. تم بعد ذلك تطبيق هذه العملية على إنتاج الحليب، حيث يتم تسخين الحليب إلى درجة حرارة معينة لتحسين سلامة الأغذية.
وشهدت علوم الأغذية والتقانة الحيوية للأغذية بعد ذلك تقدمًا لتشمل اكتشاف الإنزيمات ودورها في التخمير وهضم الأطعمة. ومع هذا الاكتشاف، ظهر المزيد من التقدم والتطور التكنولوجي في مجال الإنزيمات. واستخدمت الإنزيمات الصناعية المعتادة مستخلصات نباتية وحيوانية، ولكن تم استبدال هذا لاحقًا بالإنزيمات الجرثومية. ومن الأمثلة على ذلك استخدام كيموسين في إنتاج الجبن؛ وكان الجبن يُصنع عادة باستخدام منفحة الإنزيم التي يتم استخراجها من بطانة معدة الأبقار. ثم بدأ العلماء في استخدام الكيموسين المأشوب من أجل تخثر الحليب الأمر الذي ينتج روائب الجبن . وإنتاج الإنزيمات الغذائية باستخدام الإنزيمات الميكروبية كان أول تطبيق للكائنات الحية المعدلة وراثيًا. وتطورت التقانة الحيوية للأغذية لتشمل استنساخ النباتات والحيوانات كذلك تحقق المزيد من التطور في الأغذية المعدلة وراثيًا في السنوات الأخيرة.
التكنولوجيا الحيوية الزراعية الرابطة الأوروبية للصناعات الحيوية اقتصاد إحيائي بروتين وحيد الخلية حزاز معطل وراثيا
* تصنيف:صناعة علوم الحياة