Biotekniko

[eta|Kristaloj de [insulino.]]
**Biotekniko** aŭ **bioteknologio** estas la ampleksa areo de scienco kiu koncernas pri vivantaj sistemoj kaj organismoj kiuj disvolvigas aŭ faras produktojn, aŭ "ia teknika apliko, kiu uzas biologiajn sistemojn, vivantajn organismojn aŭ ties derivaĵojn por fari aŭ modifi produktojn aŭ procezojn por specifa uzo" (Konvencio de Unuiĝintaj Nacioj pri Biologia Diverseco, Art. 2). Depende de la iloj kaj aplikoj, ĝi ofte koincidas kun la (rilataj) fakoj de molekula biologio, biologia inĝenierado, biomedicina inĝenierio, biofabrikado, molekula inĝenierado, ktp.

Dum miloj da jaroj, la homaro estis uzinta bioteknikon en agrikulturo, nutraĵa industrio, kaj medicino. La termino estas delonge konsiderita kiel stampita en 1919 fare de la hungara inĝeniero Károly Ereky. Fine de la 20a kaj komence de la 21a jarcentoj, biotekniko etendiĝis por inkludo novajn kaj diversajn sciencojn kiaj genomiko, genteknikoj de rekombino de DNA, aplikita imunologio, kaj disvolvigo de kuracilaj terapioj kaj diagnozaj testoj. Por la Eŭropa Federacio de Bioteknologio, bioteknologio estas la integrado de naturaj scienco kaj organismoj, ĉeloj, aŭ ties partoj, kaj molekulaj analogoj por havigi produktojn kaj servojn. Bioteknologio estas bazita sur la bazaj biologiaj sciencoj (ekz. molekula biologio, biokemio, ĉela biologio, embriologio, genetiko, mikrobiologio) kaj reciproke havigas metodojn por subteni kaj plenumi bazan esploradon en biologio.

Bioteknologio estas la esplorado kaj disvolvigo en laboratorio uzante biokomputikon por esplorado, elhavo, ekspluatado kaj produktado el ajna vivanta organismo kaj fonto de biomaso pere de rimedoj de biokemia inĝenierado kie altvaloraj kromproduktoj povus esti planitaj (reproduktitaj pere de biosintezo, por ekzemplo), antaŭviditaj, formulitaj, disvolvigitaj, fabrikitaj kaj surmerkatigitaj por atingi celojn de elteneblaj operacioj (por la reveno el la pinto al la dekomenca investado en esplorado kaj disvolvigo) kaj atingante daŭrajn patentorajtojn (por ekskluzivaj vendorajtoj, kaj antaŭ tio por ricevi nacian kaj internacian aprobon el la rezultoj kaj pri animala eksperimentado kaj pri homa eksperimentado, speciale ĉe la kuracilprodukta branĉo de bioteknologio por eviti ajnan nedetektitan flank-efikon aŭ ekhavi sekurecajn necesojn uzante la produktojn).

Kontraste, biologia inĝenierado estas ĝenerale konsiderata kiel rilata fako kiu pli forte emfazas al pli altsistemaj alproksimiĝoj (ne necese ŝanĝante aŭ uzante biologiajn materialojn rekte) interkonektante kaj uzante vivajn estaĵojn. Biologia inĝenierado estas la aplikado de principoj de inĝenierado kaj de naturaj sciencoj al histoj, ĉeloj kaj molekuloj. Tio povas esti konsiderata kiel la uzado de sciaro el kunlaboro kaj manipulado de biologio por atingi rezulton kiu povas plibonigi funkciojn en plantoj kaj animaloj. Rilate, biomedicina inĝenierio estas koincida fako kiu ofte desegnas kaj aplikas bioteknikon (laŭ variaj difinoj), speciale ĉe kelkaj sub-fakoj de biomedicina aŭ kemia inĝenierio kiaj hista inĝenierio, kuracilinĝenierio, kaj gentekniko.

## Historio 
[dekstra|eta|[Bierfarado estis frua aplikado de biotekniko.]]
Kvankam ne normale estas kio unue venas en la menson, multaj formoj de hom-derivita agrikulturo klare kongruas kun la larĝa difino de "'uzi bioteknikan sistemon por fari produktojn". Tiele, la kultivado de plantoj povas esti konsiderita kiel la plej frua bioteknika entrepreno.

Agrikulturo estis teoriigita kiel iĝinta la dominanta maniero produkti nutraĵon ekde la Neolitika Revolucio. Pere de frua bioteknologio, la plej fruaj farmistoj selektis kaj bredis la plej bonkvalitajn taŭgajn kultivaĵojn, kiuj havigu la plej abundajn rikoltojn, por produkti sufiĉe da manĝaĵoj kiu subtenu kreskantan loĝantaron. Laŭ la kultivejoj kaj kampoj iĝis pli kaj pli ampleksaj kaj malfacile elteneblaj, oni malkovris, ke specifaj organismoj kaj ties krom-produktoj povus efektive fekundigi, restaŭri nitrogenon, kaj kontroli plagojn. Laŭlonge de la historio de agrikulturo, farmistoj neatentite ŝanĝis la genetikon de ties kultivaĵoj pere de la enkonduko de tiuj al la novaj medioj kaj de ties bredado kun aliaj plantoj — nome unu el la unuaj formoj de biotekniko.

Tiuj procezoj estis enkondukitaj ankaŭ en la frua fermentado de biero. Tiuj procezoj estis enkondukitaj en iama Mezopotamio, Egipto, Ĉinio kaj Hindio, kaj ankoraŭ oni uzas la samajn bazajn biologiajn metodojn. En bierfarado, malto-enhavaj grenoj (kiuj havis enzimojn) konvertis amelon el la grajnoj en sukero kaj poste oni aldonis specifajn gistojn por produkti bieron. En tiu procezo, karbonhidratoj el la grajnoj elrompiĝas en alkoholoj, kiaj etanolo. Poste, aliaj kulturoj produktis la procezojn de laktacidan fermentadon, kiu produktis aliajn konserveblajn manĝaĵojn, kiaj sojsaŭco. Fermentado estis uzita ankaŭ en tiu epoko por produkti gistenhavan panon. Kvankam la procezo de fermentado ne estis tute komprenita ĝis la laboro de Louis Pasteur en 1857, ĝi estas ankoraŭ la unua uzo de biotekniko kiu konvertis nutraĵon en alia formo.

Antaŭ la epoko de la verkaro kaj vivo de Charles Darwin, la animal- kaj planto-sciencistoj jam estis uzintaj selektivan bredadon. Darwin aldonis al tiun sciaron siajn sciencajn observaĵojn pri la kapablo de la scienco por ŝanĝi speciojn. Tiuj sciaroj kontribuis al la Darvina teorio de natura selektado.

Dum miloj da jaroj, homoj estis uzintaj selektan bredadon por plibonigi produktadon de kultivaĵoj kaj bredobrutoj por uzi ilin ĉefe por manĝaĵo, sed ankaŭ kalkulinte por kromaj produktoj. En selekta bredado, organismoj kun dezireblaj karakteroj estas parigitaj por produkti idaron kiu enhavu la samajn karakterojn. Por ekzemplo, tiu tekniko estis uzita ĉe maizo por produkti la plej abundajn kaj manĝeblajn rikoltojn.

Komence de la 20-a jarcento, sciencistoj akiris pli grandan komprenon de la mikrobiologio kaj ili esploris vojojn por fabriki specifajn produktojn. En 1917, Chaim Weizmann la unua uzis pure mikrobiologian kulturon en industria procezo, nome tiu por fabrikado de maizamelo uzante *Clostridium acetobutylicum,* por produkti acetonon, kion Unuiĝinta Reĝlando malespere bezonis por fabriki eksplodaĵojn dum la Unua Mondmilito.

[thumb|maldekstre|[Poŝtmarko de Ferooj omaĝa al Fleming.]]
Biotekniko kondukis ankaŭ al la disvolvigo de antibiotikoj. En 1928, Alexander Fleming malkovris la ŝimo *Penicillium*. Lia laboro kondukis al la purigo de la antibiotika komponaĵo iam formita el la ŝimo fare de Howard Florey, Ernst Boris Chain kaj Norman Heatley – por formi tion kio nuntempe estas konata kiel penicilino. En 1940, penicilino iĝis disponebla por medicina uzado por trakti bakteriajn infektojn en homoj. Hind-naskita Ananda Chakrabarty, laboranta por General Electric, modifis bakterion (de la genro *Pseudomonas*) kapabla je malkonstruo de nafto, kiun li proponis uzi en traktado de naftopoluoj. (La laboro de Chakrabarty ne implikis genmanipuladon sed anstataŭe la translokigon de tutaj organetoj inter trostreĉoj de la *Pseudomonas*-bakterio).

Oni inventis la MOSFET en la Laboratorioj Bell inter 1955 kaj 1960, Du jarojn poste, Leland C. Clark kaj Champ Lyons inventis la unuan biosensoron en 1962. Poste oni disvolvis la Bio-FET, kaj ekde tiam ĝi estis uzata pot mezuri fizikajn, kemiajn, biologiajn kaj mediajn parametrojn. La unua BioFET estis la *ion-sensitive field-effect transistor* (ISFET, jon-sensa kamp-efika transistoro), inventita de Piet Bergveld en 1970. Ĝi estas speciala tipo de MOSFET, La ISFET estas tre multe uzita en biomedicinaj aplikoj, kiel ekzemple la detektado de DNA-hibridiĝo, biomarkila detektado ej sango, detektado de antikorpoj, mezurado de glukozo, sensado de pH kaj genetika teknologio.

Kreskanta postulo je biofueloj estas esperita kiel bona novaĵo por la bioteknologia sektoro, kaj la usona Departemento de Energio taksas ke uzado de etanolo povus redukti la usonan petrol-derivitan fuelkonsumon je ĝis 30% antaŭ 2030. La bioteknologia sektoro permesis al la usona agrikultura industrio rapide pliigi sian provizon de maizo kaj sojfaboj -ĉefaj produktoj por la produktado de biofueloj- pere de la disvolvigo de genmodifitaj semoj, kiuj rezistis kontraŭ plagoj kaj sekeco. Pliigante farmproduktivecon, bioteknologio akcelas produktadon de biofueloj.

## Aplikoj 
[eta|180px|En iuj landoj [biodizeloleo estas malpli multekosta ol kutima dizeloleo.]]
Bioteknologio povas esti aplikita al kvar ĉefaj industriaj areoj, nome sanzorgo (medicina), agrikultura produktado, nenutraj (industriaj) uzadoj de rikoltoj kaj aliaj produktoj (ekz., malkomponiĝeblaj plastoj, vegetaĵaj oleoj, biobrulaĵoj), kaj medikonservaj uzoj.

Ekzemple, apliko de bioteknologio estas rekta uzado de mikroorganismoj por la fabrikado de organikaj produktoj (kiel estas biero kaj laktaĵaj produktoj). Alia ekzemplo estas la uzado de nature ekzistantaj bakterion ĉe metalminejoj por izoli kupron kaj oron. Tiuj bakterioj estas kapablaj dissolvi kaj forigi la ŝtonaĵojn. Bioteknologio estas uzata ankaŭ por recikli, rubotraktadi kaj purigi lokojn poluitan pro industriaj aktivecoj (bioriparado), kaj ankaŭ por produkti biologiaj armiloj.

Tre preciza utiligo de biotekniko estas la apliko de bakterioj aŭ fungoj por produktado de nutraĵoj (jogurto, pano, vino, fromaĝo), medikamentoj (per helpo de gentekniko), industrikemiaĵoj (alkoholo, acido) kaj enzimoj ktp.

Oni stampis serion de derivitaj terminoj por identigi kelkajn branĉojn de bioteknologio, ekzemple:
* Bioinformadiko (aŭ "ora bioteknologio") estas interfaka kampo kiu temas pri biologiaj problemoj kiuj uzas komputajn teknikojn, kaj ebligas rapidajn organizadon kaj analizon de biologia informaro. La kampo ankaŭ povas esti referita kiel *komputila biologio*, kaj povas esti difinita kiel, "konceptigante biologion laŭ molekuloj kaj tiam aplikante informadikajn teknikojn por kompreni kaj organizi la informojn asociitajn kun tiuj molekuloj, sur granda skalo". Bioinformadiko ludas ŝlosilan rolon en diversaj areoj, kiel funkcia genaro, struktura genaro kaj proteomiko, kaj formas ŝlosilan komponenton en la bioteknologio kaj farmacia sektoro.
* *Blua bioteknologio* baziĝas sur la ekspluato de marresursoj por krei produktojn kaj industriajn aplikojn.
* *Verda bioteknologio* estas bioteknologio aplikita al agrikulturaj procezoj. Ekzemplo estus la elekto kaj malsovaĝigo de plantoj per mikrodisvastigo. Alia ekzemplo estas la dezajnado de transgenaj plantoj por kreski sub specifaj medioj en la ĉeesto (aŭ foresto) de kemiaĵoj. Unu espero estas ke verda bioteknologio povus produkti pli ekologiemajn solvojn ol tradicia industria agrikulturo. Ekzemplo de tio estas la inĝenierado de planto por produkti pesticidon, tiel finante la bezonon de ekstera apliko de insekticidoj. Ekzemplo de tio estus la genetike modifita maizo. Ĉu aŭ ne verdaj bioteknologiaj produktoj kiel ĉi tiu estas finfine pli ekologiemaj, estas temo de konsiderinda debato. Ĝi estas ofte konsiderata kiel la venonta fazo de verda revolucio, kiu povas esti vidita kiel platformo por ekstermi mondan malsaton uzante teknologiojn kiuj ebligas la produktadon de pli fekundaj kaj rezistemaj, direkte al biota kaj abiota streso, plantoj kaj certigas aplikon de ekologiemaj sterkoj kaj la uzadon de biopesticidoj, kio estas plejparte fokusita al la evoluo de agrikulturo.
* *Flava bioteknologio* rilatas al la uzo de bioteknologio en nutraĵproduktado (Nutraĵa industrio), ekzemple en produktado de vino (vinfarado), fromaĝo, kaj biero (bierfarado) per fermentado.
* *Griza bioteknologio* estas dediĉita al mediaj aplikoj, kaj fokusas al la prizorgado de biodiverseco kaj al la forigo de malpurigaĵoj.
* *Malhela bioteknologio* estas la kolortermino asociita kun bioterorismo aŭ biologiaj armiloj kaj biomilitado kiuj uzas mikroorganismojn, kaj toksinojn por kaŭzi malsanojn kaj morton en homoj, brutaro kaj kultivaĵoj.

## Referencoj
## Literaturo
* Friedman Y (2008). Building Biotechnology: Starting, Managing, and Understanding Biotechnology Companies. Washington, DC: Logos Press. ISBN 978-0-9734676-3-5. Alirita la 24an de Julio 2018.
* Oliver RW. The Coming Biotech Age. ISBN 0-07-135020-9.
* Powell WW, White DR, Koput KW, Owen-Smith J (2005). "Network Dynamics and Field Evolution: The Growth of Interorganizational Collaboration in the Life Sciences". American Journal of Sociology. 110 (4): 1132–1205. CiteSeerX 10.1.1.319.1227 Freely accessible. doi:10.1086/421508. Viviana Zelizer Best Paper in Economic Sociology Award (2005–2006), American Sociological Association.
* Rasmussen N (2014). Gene Jockeys: Life Science and the rise of Biotech Enterprise. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.
* Zaid A, Hughes HG, Porceddu E, Nicholas F (2001). Glossary of Biotechnology for Food and Agriculture — Reviziita kaj pligrandigita eldono de Glossary of Biotechnology and Genetic Engineering. Disponebla en angla, franca, hispana, ĉina, araba, rusa, pola, serba, vietnama kaj kazaĥa.  Rome: FAO. ISBN 92-5-104683-2. Alirita la 24an de Julio 2018.
* Caswell MF, Fuglie KO, Klotz CA (1998). "Agricultural Biotechnology: An Economic Perspective". Agricultural Economic Report. United States Department of Agriculture Economic Research Service. Alirita la 24an de Julio 2018.

## Vidu ankaŭ 
* Bioteknologia industria parko
* Biokemio
* Molekula biologio
* Sinteza biologio

*