بیوتکنولوژی و نقش آن در حفظ محیط زیست

[sookut 13,735]

رشد سریع زیست فناوری در دهه های اخیر و قابلیت های عظیم آن در زمینه علوم مختلف از جمله پزشکی، کشاورزی، دامپروری، محیط زیست، صنعت و معدن و غیره و ایجاد فرآورده های نسبتاً زیاد حاصل از آن توجه دانشمندان و دولتمردان کشورهای جهان را به خود جلب کرده است. صاحبنظران معتقدند این علم بیش از سایر علوم شناخته شده بشری می تواند چهره جهان و محیط زیست انسان را متحول و دگرگون سازد. اکنون محققان این دانش در کشورهای پیشرفته جهان با در اختیار داشتن امکانات صنعتی و به خدمت گرفتن توانمندی های سایر علوم، مواد و عناصر ژنتیکی را مورد بررسی و شناسایی قرار داده و آنها را تفکیک می کنند یا با استفاده از روش های مختلف ترکیبات جدید و تازه یی به وجود می آورند. آنها می توانند با ایجاد نظم و ترتیب دوباره در این مواد برنامه و آرایش مجددی برای آنها مطرح کنند. این فناوری علاوه بر فواید بسیار از توانمندی هایی برخوردار است که در صورت بهره برداری نابجا می تواند به بروز آسیب های خطرناکی در موجودات زنده و محیط زیست منجر شود.

تاکنون آثار زیان آور و ابعاد مخاطره آمیز محصولات مهندسی ژنتیک و زیست فناوری به طور قطعی از نظر علمی به اثبات نرسیده است. اما دانشمندان و متخصصان این رشته نمی توانند آثار منفی احتمالی این محصولات را بر محیط زیست و سلامت انسان ها نادیده بگیرند. در طول تاریخ همواره برخی از افراد یا گروه ها برای رسیدن به اهداف تجاری، اقتصادی، سلطه طلبی و نیات غیرانسانی خود، منافع عمومی و مسائل اخلاقی را زیر پا گذاشته و قربانی امیال شخصی کرده اند. اولین مورد شبیه سازی (کلونینگ) حیوانات با استفاده از مهندسی ژنتیک در 1997 در اسکاتلند انجام شد. در این سال «یات ویلموت» و همکارانش از آمیزش سلول پستانی میشی 6 ساله و سلول تخمک فاقد هسته از میش دوم و قرار دادن آن درون رحم میش دیگری، موفق به اولین شبیه سازی شدند و حیوان حاصل را نیز «دالی» نامیدند. در حقیقت دالی اولین محصول جانوری مهندسی ژنتیک بوده که قدرت حیات داشت. بعدها دالی های دیگری توسط دانشمندان ژاپنی، امریکایی، انگلیسی، استرالیایی و“ با همان روش مشابه به وجود آمدند. در اواخر سال 2002 اولین مورد شبیه سازی انسان نیز گزارش شد.

[sookut 13,735]

در عرصه کشاورزی و محیط زیست نیز به منظور تولید گیاهان مقاوم به آفات و بیماری ها و تولید محصول با کیفیت برتر، مهندسی ژنتیک قدم های بسیار مهمی برداشته است به طوری که کشورهای امریکا، کانادا، آرژانتین و چین در این زمینه موفق به تولید ذرت، گندم، برنج، پنبه، سیب زمینی، سویا و کدوی مقاوم به علف کش ها، قارچ ها و ویروس ها و همچنین محصولات با بازدهی غذایی بالاتر شده اند. هم اکنون سطح زیر کشت گیاهان تغییر یافته ژنتیکی (GMO) به حدود 60 میلیون هکتار می رسد. امروزه 6 میلیون نفر از کشاورزان در 16 کشور مختلف به کشت و کار گیاهان تغییر یافته ژنتیکی مشغول هستند. مهندسی ژنتیک و تغییرات در گیاهان زراعی، تولید گیاهان با مقاومت مطلق در مقابل آفات و امراض نباتی و بی نیاز از کاربرد سموم خطرناک تحولی را در کشاورزی ایجاد کرده است که سرنوشت اقتصادی، اجتماعی و بعضاً سیاسی بسیاری از کشورها را تحت تاثیر خود قرار داده است. اصولاً دو دسته محصولات دستکاری شده ژنتیکی وجود دارد:

1- (Gentically Modified Organisms) GMO یا فرآورده های غذایی تغییر یافته ژنتیکی که از فرآورده های اصلاح شده با روش های مهندسی ژنتیک متفاوت است.

2- (Living Modified Organisms)

LMO یا موجودات زنده تغییر یافته ژنتیکی نظیر حیوانات و گیاهان اصلاح ژنتیکی شده.

طرفداران محیط زیست نگرانی هایی را در مورد استفاده از گیاهان اصلاح ژنتیکی شده و رهاسازی GMOها در محیط زیست دارند که برخی از این نگرانی ها عبارتند از:

- امکان انتقال افقی ژن هایی که به گیاهان زراعی منتقل شده اند. ممکن است گونه مجاور یک علف هرز باشد و با این انتقال ژنی، شرایط لازم برای برخورداری بهتر از محیط برای رشد و افزایش قدرت و تهاجم در اختیارش قرار گیرد.

- افزایش مقاومت در موجودات هدف یا حساسیت در موجوداتی که هدف برنامه های اصلاحی و انتقال ژن نیستند.

- افزایش استفاده از مواد شیمیایی (مانند سموم علف کش) در کشاورزی.

- تظاهر غیرقابل پیش بینی یا پیش بینی نشده ژن های منتقل شده و یا ناپایداری تظاهر ژن های منتقل شده.

علاوه بر این در کشاورزی پایدار به منظور حفظ محیط زیست به جای کودهای شیمیایی از کودهای بیولوژیک استفاده می شود که با روش بیوتکنولوژی تولید می شوند. این کودها از میکروارگانیسم های مختلف هستند، عده یی قادر به تثبیت ازت بوده و عده یی دیگر نیز قادر به حل کردن املاح فسفات و پتاسیم و آمونیم خاک هستند. امروزه استفاده از منابع طبیعی زنده یکی از موضوعات مهم محیط زیست است. خطرات احتمالی حاصل از آزادسازی ارگانیسم های تغییریافته ژنتیکی برای محیط زیست عبارتند از:

اثرات آنتاگونیستی روی میکروارگانیسم های مفید خاک.

تاثیر افزایش بیش از حد ارگانیسم های آزاد شده به محیط و تاثیر بقای آنها بر اکوسیستم.

اثرات مستقیم و غیرقابل انتظار در گونه ها به جز گونه های هدف.

بیماری زایی میکروارگانیسم نسبت به گیاهان، حیوانات و تغییرات در میزبان.

[sookut 13,735]

انتقال ویژگی نامطلوب به ارگانیسم های دیگر از جمله وارد کردن ژن به یک ارگانیسم، آزادسازی تصادفی و عمدی به محیط زیست، بقا و تکثیر ارگانیسم در محیط تماس با گونه های دیگر و اکوسیستم. همه ارگانیسم های تغییریافته ژنتیکی به محیط آزاد نمی شوند و اگر در محیط رها شوند، قادر به تکثیر نیستند، اما ممکن است برخی از ارگانیسم های تغییریافته دارای ژن های جدید مضری باشند. بنابراین باید تمام خطرات حاصل از ارگانیسم های تغییریافته مورد ارزیابی قرار گیرند زیرا این خطرات در ارگانیسم های مختلف متفاوت است. میکروب های تغییریافته ژنتیکی شامل باکتری های تثبیت کننده نیتروژن، باکتری های مقاوم به سرما و یخبندان و میکروب های تصفیه کننده خاک می شوند. اگر باکتری های مقاوم به سرما پس از تولید (برای کاهش آسیب یخبندان) در محیط آزاد شوند، می توانند بر بارش برف و باران اثر بگذارند و گرچه آزادسازی این محصولات، به موجود امکان زندگی در آب های سردتر را می دهد، ولی گاه زیستگاه طبیعی ماهی ها را تغییر می دهند و در نتیجه امکان فراهم کردن غذا برای آنها کاهش می یابد.

از جمله باکتری های تغییریافته ژنتیکی که به طبیعت آسیب می رساند می توان برخی از گونه های باکتری سودوموناس، کلبسیلا، باسیلوس و ریزوبیوم با قابلیت تجزیه لیگنین، سلولز و همی سلولز و تولید اتانول را نام برد که پس از رها شدن در طبیعت مواد مغذی خاک از جمله نیتروژن را از بین می برند. به هر حال ممکن است آزادسازی گونه یی از ارگانیسم های تغییریافته ژنتیکی که به طور معمول در طبیعت زندگی نمی کنند، برای محیط خطرناک باشند. پس در استفاده از فناوری زیستی همه نکات مثبت و منفی آن را باید در نظر گرفت تا مبادا دستاوردهای بیوتکنولوژی روزی به سرنوشت استفاده از رادیوایزوتوپ ها و مواد شیمیایی گرفتار نشوند. نامحسوس بودن خطرات یا وجود نکات مبهم در زمینه استفاده از روش های مهندسی ژنتیک دلیلی بر فقدان خطرات احتمالی نیست. به همین دلیل تعداد بی شماری از کشورهای صنعتی و افراد متعهد در سطح بین المللی تصمیم گرفتند ضوابطی برای جلوگیری از خطرات احتمالی ناشی از کاربری روش های مهندسی ژنتیک تدوین کنند تا تمام دانشمندان، محققان و کاربران را به رعایت آنها تشویق کنند. حتی برای اجرای این ضوابط به صورت قوانین و مقررات ملی و بین المللی لازم الاجرا، تلاش های زیادی صورت گرفته است. به طور کلی باید بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک نیز مانند هر نوع فناوری دیگر با نظارت و کنترل به کار گرفته شود، زیرا اثرات آن در کوتاه مدت نامشهود است. به علاوه ممکن است روش های مورد استفاده در مهندسی ژنتیک پس از قرار گرفتن در دسترس متخصصان غیرمتعهد، جامعه را به مخاطره بیندازد.

[sookut 13,735]

اگر چه سابقهٔ فعالیت در عرصهٔ بیوتكنولوژی نوین در كشور به بیش از دو دهه می‌رسد و در این مدت اقداماتی نیز برای بهره‌گیری از این فناوری انجام شده است، اما باید بررسی شود كه این اقدامات تا چه میزان بر مبنای نیازها و مزیت‌های نسبی كشور بوده‌اند.

چنین می‌نماید كه روند حركت بیوتكنولوژی در كشور مطابق با سیاست‌های تعدادی از كشورهای پیشرفته بوده و سیاست بومی و ملی در این خصوص وجود نداشته است. ایجاد یك سری از موج‌های مقطعی در كشور همچون تهیهٔ نهال خرما، تولید واكسن هپاتیت، تولید اینترفرون، تولید هورمون رشد و غیره نشانهٔ این تأثیرپذیری و دنباله‌روی مطلق از جریانات بین‌المللی است. متأسفانه در این روند، برخی از حوزه‌های كاربردی بیوتكنولوژی كه متناسب با شرایط كشور بوده و از بازار بزرگی نیز در سطح ملی و بین‌المللی برخوردار هستند، مورد كم توجهی قرار گرفتند.

لازم به ذكر است كه اغلب این موارد از سطح دانش و تكنولوژی نسبتاً ساده‌ای برخوردار هستند و كشور نیز در این زمینه‌ها از مزیت نسبی مناسبی برخوردار است. البته از آنجایی كه بیوتكنولوژی یك فناوری است تا علم، بنابراین تأكید مطلب حاضر بر توان تولید و صنعتی كردن حوزه‌های ذكر شده است تا انجام تحقیقات بنیادی و تولید علم، چرا كه در برخی از مواردی كه با نام حوزه‌های كمتر توجه شده در ذیل معرفی شده‌اند، سابقهٔ تحقیقات حتی به اوایل دههٔ پنجاه شمسی برمی‌گردد. اما نشانی از آنها در صنعت و بازار یافت نمی‌شود:

طبق آمارهای رسمی، سهم بخش كشاورزی كشور از تولید ناخالص ملی حدود ۲۵ درصد است كه از این میزان، ۴۵ درصد مربوط به دامپروری است.

با این تفسیر، حدود ۱۱ درصد از تولید ناخالص ملی از دامپروری تأمین می‌شود؛ ضمن این‌كه، صنعت دامپروری به دلیل گستردگی، از اشتغال‌زایی بسیار بالایی نیز برخوردار است. از لحاظ تعداد دام نیز، حدود ۷ تا ۸ میلیون رأس گاو و ۷۰ تا ۸۰ میلیون رأس گوسفند و بز در كشور وجود دارد. علاوه براین، سالانه حدود ۸۰۰ میلیون تا یك میلیارد قطعه مرغ در كشور تولید می‌شود. سهم تولیدات این میزان دام و طیور در كشور با احتساب فرآورده‌های آن‌ها در حدود ۷ تا ۸ میلیارد دلار می‌باشدكه رقم قابل توجهی را در مقایسه با درآمدهای نفتی تشكیل می‌دهد.

بنابراین، حوزهٔ دامپروری، بدون شك یكی از مهم‌ترین بخش‌های اقتصادی و قابل توجه در كشور می‌باشد. البته چنانچه به نقش این حوزه، در تأمین بخش عمده‌ای از نیازهای غذایی و پروتئینی كشور نیز اشاره شود، اهمیت استراتژیك آن در حفظ استقلال ملی نیز روشن خواهد شد.

بنابراین، اگر به كمك بیوتكنولوژی و روش‌های به نژادی، بتوان بازده و بهره‌وری این صنعت را افزایش داد، سود كلانی نصیب تولیدكنندگان، مصرف‌كنندگان و اقتصاد ملی خواهد شد.

[sookut 13,735]

دامپزشكی و بهداشت دام نیز از دیگر حوزه‌های مهم بیوتكنولوژی دام، طیور و آبزیان محسوب می‌شود. طبق آمارهای موجود جهانی، در سال ۲۰۰۳ سهم بیوتكنولوژی از محصولات و خدمات بهداشت و درمان دام معادل ۸/۲ میلیارد دلار از مجموع ۱۸ میلیارد دلار كل هزینه‌های این بخش بوده است. پیش‌بینی می‌شود این رقم در سال ۲۰۰۵ به ۱/۵ میلیارد دلار از مجموع ۲۳ میلیارد دلار برسد كه نشان‌دهندهٔ افزایش سهم بیوتكنولوژی از كل بازار مذكور است. به طور كلی، مهم‌ترین موارد كاربردی بیوتكنولوژی در حوزهٔ دام، طیور و آبزیان عبارتند از:

-تولید واكسن‌ها و داروهای حیوانی

-تولید كیت‌های تشخیصی ( برای تشخیص بیماری‌ها، خصوصیات مهم جانوری، تشخیص پیش از تولد و غیره)

-انتخاب براساس ماركر

-به‌نژادی به كمك بیوتكنولوژی

-ایجاد بانك‌های ژن جانوری

-تولید حیوانات تراریخته

-كلونینگ

به نظر می‌رسد سه مورد نخست از موارد فوق با توجه به نیروهای انسانی، مؤسسات تحقیقاتی و تولیدی موجود كشور از امكان‌پذیری بیشتری برخوردار بوده و لذا می‌توان توجه بیشتری به این حوزه‌ها معطوف داشت.

به عنوان مثال، با استفاده از تكنیك انتخاب براساس ماركر می‌توان در بدو تولد تشخیص داد كه یك دام دوقلوزا هست یا خیر. در صورت اطلاع از این موضوع، می‌توان از دام‌های دوقلوزا در ازدیاد نسل و از سایر دام‌ها در تولید فرآورده‌ای دیگر استفاده كرد. در این صورت، به جای تحمل ۵۰ میلیون گوسفند به مراتع كشور كه در نهایت منجر به تولید ۳۰ میلیون بره شوند، می‌توان با ۲۰ میلیون گوسفند به این بازدهی دست یافت و فشار بر مراتع را تا حد زیادی كاهش داد. تأثیر بیوتكنولوژی بر مراتع كشور نیز در بندهای بعدی بررسی می‌شود.

[sookut 13,735]

استفاده از بیوتكنولوژی در صنعت دامپروری

امروزه از روش‌های مهندسی ژنتیك و بیوتكنولوژی، در صنایع پرورش دام، طیور و آبزیان به منظور اصلاح نژاد، افزایش كمی و كیفی محصول و مقابله با بیماری‌ها به طور گسترده‌ای بهره‌گیری می‌شود.

ایران نیز به لحاظ دامپروری و تولید فرآورده‌های دامی دارای مزایای نسبی فراوانی است؛ به طوری كه تقریباً تمام دام‌های ارزشمند، در ایران قابل پرورش و نگهداری هستند. این مزیت، صنعت تولید دام و فرآورده‌های آن را در كشور در زمرهٔ صنایع پردرآمد و مهم قرار داده است. در این بین، بیوتكنولوژی با توجه به كاربردهای وسیع آن، می‌تواند در توسعه و ارتقای صنعت مذكور نقش به سزایی ایفا نماید.

۲ـ فرآورده‌ها و محصولات میكروبی

برخی از فرآورده‌های میكروبی كه كاربردهای وسیعی در صنایع مختلف دارند، از این جهت دارای اهمیت هستند كه معمولاً از سطح دانش و فناوری پایین‌تری برخوردار بوده و سابقهٔ بهره‌گیری از آن به سال‌های دور باز می‌گردد. در این خصوص، غالباً میكروب‌هایی از طبیعت استخراج می‌شوند و پس از مراحل غربال‌گری، بهترین آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضمن این كه برای ارتقای عملكرد این میكروب‌ها می‌توان از روش‌های اصلاحی نظیر جهش‌زایی، مهندسی ژنتیك، نوتركیبی وغیره استفاده كرد.

نكتهٔ قابل تأمل در این مورد، دستیابی به جوامع متنوع میكروبی است كه خوشبختانه از این حیث، كشور از مزیت نسبی خوبی برخوردار است؛ جداسازی باكتری‌های پربازده هضم‌كنندهٔ مواد نفتی از خلیج فارس و در آخرین مورد، تولید كود بیولوژیك بارور ۲ از میكروارگانیسم‌های بومی كشور و ده‌ها مورد مشابه از مصادیق بارز این ادعا هستند. متأسفانه علیرغم كاربردها و مزایای بسیار، تاكنون از قابلیت‌های كشور در این زمینه كمتر استفاده شده است. در ذیل به برخی از این فرآورده‌ها، موارد كاربرد و اهمیت آن‌ها اشاره شده است:

۲ـ۱ـ بیومس میكروبی

یكی از منابع اصلی تولید محصولات بیوتكنولوژی، بیومس (Bomass) میكروبی است. بیومس، در واقع به توده‌ای از سلول‌های میكروبی اطلاق می‌گردد كه برای كاربردهای مختلف تكثیر می‌شوند. از جمله كاربردهای بارز بیومس میكروبی، می‌توان به استفاده از آن‌ها به عنوان مخمرهای نانوایی، خوراك دام و طیور و مكمل‌های آن، افزودنی‌های غذایی، آفت‌كش‌ها و كودهای بیولوژیك اشاره نمود.

●اهمیت اقتصادی

براساس پیش‌بینی مؤسسه Royal Dutch Shell در نیمه اول قرن بیست و یكم، بیش از ۳۰ درصد نیاز جهانی به سوخت‌ها و تركیبات بیولوژیك گوناگون با ارزش حدود ۱۵۰ میلیارد دلار، به كمك بیومس میكروبی تولید خواهد شد. برای مثال، پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۰۵ میلادی بیش از ۱۰ درصد كل آفت‌كش‌های جهان با ارزشی معادل ۴ میلیارد دلار توسط صنایع بیوتكنولوژی تولید شود.

یكی از مهم‌ترین انواع آفت‌كش‌های بیولوژیك جهان، بیومس حاصل از نوعی باكتری موسوم به باسیلوس تورنژینسیس (Bacillus thuringiensis) است.

یكی از عمده‌ترین موارد كاربرد بیومس میكروبی، استفاده از آن‌ها به عنوان غذا و افزودنی‌های غذایی است. ارزش بازار جهانی طعم دهنده‌های غذایی در سال ۲۰۰۰ حدود ۱/۱ میلیارد دلار بوده است. اهمیت اقتصادی بیومس میكروبی تا به حدی است كه محققان كشور كوبا با استفاده از ضایعات نیشكر و تكنولوژی تخمیر، اقدام به تهیه و تولید پروتئین‌های تك یاخته (SCP) نموده‌اند تا كشور را از واردات خوراك دام و سویا بی‌نیاز نمایند.

لازم به ذكر است كه در حال حاضر، واردات خوارك دام و طیور و مكمل‌های آن به كشور بیش از یك میلیارد دلار در سال است؛ از طرفی تولید پروتئین تك یاخته یكی از راهكارهای بیوتكنولوژی برای رفع این مشكل در كشور است، ضمن اینكه مواد خام اصلی برای تولید SCP، ضایعات كشاورزی، متانول،‌ نفت و گاز است كه در همهٔ این موارد، كشور از مزیت بسیار مناسبی برخوردار است . متأسفانه تولید SCP در كشور تاكنون از مرحلهٔ تحقیقات فراتر نرفته است، علیرغم این كه سابقهٔ شروع تحقیقات در این زمینه به پیش از انقلاب و دههٔ ۱۳۵۰ برمی‌گردد.

۲ـ۲ـ صنایع تخمیری بیوتكنولوژی

صنایع تخمیری كه طیف وسیعی از حوزه‌های مرتبط با میكروارگانیسم‌ها و بیوتكنولوژی را دربرمی‌گیرند از قدیمی‌ترین شاخه‌های فناوری زیستی به شمار می‌آیند. الكل‌ها، آنتی‌بیوتیك‌ها، اسیدهای آلی، آنزیم‌ها و بسیاری از تركیبات مورد استفاده در صنایع غذایی، دارویی و غیره بخشی از محصولات با ارزش تولید شده در این صنعت را تشكیل می‌دهند. آنزیم‌هایی نظیر پروتئازها، آمیلازها، لیپازها، سلولازها و غیره كه مصرف بسیار زیادی در صنایع مختلف دارند از جمله مهم‌ترین تولیدات بیوتكنولوژی صنعتی به شمار می‌روند.

●اهمیت اقتصادی

آنزیم‌ها كه در واقع كاتالیست‌های زیستی به دست آمده از باكتری‌ها و قارچ‌های گوناگون هستند، سالانه به میزان زیادی تولید شده و بازار بسیار بزرگی از محصولات بیوتكنولوژیك را به خود اختصاص می‌دهند.

در چند سال اخیر، ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی میكروبی كه بخش عمدهٔ آن ( بیش از ۵۰ درصد) توسط شركت دانماركی Novo Nordisk A/S تولید و عرضه می‌شود،‌ سالیانه به بیش از ۸/۱ میلیارد دلار رسیده است.

پیش‌بینی می‌شود میزان فروش آنزیم‌های صنعتی تا سال ۲۰۰۸ به ۳ میلیارد دلار بالاغ گردد. هم‌چنین ارزش بازار جهانی آنزیم‌های دارویی، سالانه به بیش از ۳/۲ میلیارد دلار بالغ می‌شود. جدول۱- ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی در سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۲ ( میلیون دلار(

تولید ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی و بیوپلیمرها از دیگر عرصه‌های سودآور بیوتكنولوژی صنعتی است. آمارها نشان می‌دهد در سال ۱۹۹۶ ارزش اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و بیوپلیمرهای تولیدی دنیا به ترتیب ۴/۲، ۲ و ۵/۰ میلیارد دلار بوده است.

تولید اغلب آنتی بیوتیك‌ها نیز با استفاده از روش‌های تخمیری و بیوتكنولوژیك صورت می‌گیرد كه به سبب كاربرد بسیار گسترده در درمان عفونت‌ها، از اهمیت و ارزش اقتصادی بالایی برخوردار هستند.

در حال حاضر بیش از ۱۶۰ آنتی‌بیوتیك مختلف توسط صنایع تخمیری بیوتكنولوژی در جهان ساخته می‌شوند كه ارزش كل بازار جهانی آن‌ها بیش از ۲۳ میلیارد دلار تخمین زده شده است.

خاطر نشان می‌شود كه تولید اغلب این آنتی‌بیوتیك‌ها نیاز به دانش فنی پیچیده‌ای همچون تولید واكسن‌ها و داروهای نوتركیب ندارد و سال‌هاست كه در اقصی‌نقاط جهان تولید می‌شوند.

در سال ۲۰۰۲ درآمد آمریكا از تولید و فروش آنتی بیوتیك‌ها به بیش از ۹۷/۷ میلیارد دلار رسیده است كه در میان محصولات حاصل از بیوتكنولوژی جایگاه مهمی را به خود اختصاص می‌دهد.

۳ـ بیوتكنولوژی غذایی

به لحاظ تعریف، بیوتكنولوژی غذایی عبارت است از: استفاده از سلول‌های زنده یا بخشی از آن‌ها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی مورد استفاده در صنایع غذایی. برای مثال، به‌كارگیری مستقیم تودهٔ سلولی میكروارگانیسم‌ها به عنوان پروتئین تك یاخته، استفاده از میكروب‌ها در تولید محصولات غذایی تخمیری نظیر ماست و پنیر و محصولات گوشتی تخمیر شده، پرورش قارچ‌های خوراكی، تولید سس‌های متنوع، طعم‌دهنده‌ها، شیرین‌كننده‌ها و افزودنی‌های خواركی، آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی، ویتامین‌ها و اسیدهای آمینه و آلی تنها گوشه‌ای از كاربردهای بسیار متنوع بیوتكنولوژی در صنایع غذایی هستند. استفاده از باكتری‌های مفید ( پروبیوتیك) كه به منظور درمان یا مقابله با بیماری‌های روده‌ای، اصلاح جمعیت میكروبی بدن و تولید ویتامین‌ها، به برخی از مواد غذایی مانند ماست و دیگر فرآورده‌های لبنی افزوده می‌شوند، نیز از حوزه‌های بسیار جذاب بیوتكنولوژی مواد غذایی محسوب می‌شوند.

●اهمیت اقتصادی

بازار جهانی صنایع مربتط با بیوتكنولوژی غذایی به دلیل گستردگی و تنوع بسیار زیاد آن، ارقام قابل توجهی را نشان می‌دهد. به عنوان مثال در سال ۲۰۰۳، ارزش بازار جهانی امولسیون‌كننده‌های غذایی بیش از یك میلیارد دلار بوده است كه در این بین لیسیتین ( پرمصرف‌ترین امولسیفایر غذایی) كه یكی از فرآورده‌های مهم بیوتكنولوژیك مورد استفاده در صنایع غذایی به شمار می‌رود، به تنهایی رقمی بیش از ۲۵۰ میلیون دلار را به خود اختصاص داده است.

جالب است بدانیم كه در حال حاضر، با استفاده از میكروارگانیسم‌ها و روش‌های بیوتكنولوژی، سالانه بیش از ۲۷۰۰۰۰ تن اسید سیتریك به ارزش حدود ۴/۱ میلیارد دلار در جهان تولید می‌شود كه بخش اعظم آن در صنایع غذایی به مصرف می‌رسد.

در سال ۱۳۸۱ میزان واردات اسید سیتریك به كشور بیش از ۵/۶ هزار تن بوده است. همچنین بازار جهانی پروبیوتیك‌های مورد استفاده در صنایع تولید مواد و افزودنی‌های غذایی، ماست و فرمولاسیون‌های دارویی، از ارزش بسیار بالایی برخوردار است. برای مثال، میزان فروش سالیانه ماست‌های حاوی پروبیوتیك در جهان، رقمی حدود ۱۰ میلیارد دلار به خود اختصاص می‌دهد. آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی انسان و دام، بیشترین سهم را از بازار آنزیم‌های صنعتی به خود اختصاص داده‌اند.

در حال حاضر، تنها در اتحادیه اروپا ارزش محصولات تولیدی در زمینه بیوتكنولوژی غذایی ( محصولات غذایی تخمیری، اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و غیره ) بیش از ۲۵ میلیارد دلار برآورد شده است.

۴ـ بیوتكنولوژی دریایی

بیوتكنولوژی دریایی یكی از حوزه‌های در حال رشد و بكر این فناوری است كه به كمك آن، از جانداران دریایی مانند ماهی، جلبك و یا باكتری‌ها به طور مستقیم و غیرمستقیم برای تولید فرآورده‌های ارزشمند بیولوژیك استفاده می‌شود.

با توجه به پتانسیل بالای مناطق دریایی و تنوع عظیم موجودات آبزی، تاكنون محصولات فراوانی از آن‌ها استحصال شده است كه از آن جمله می‌توان به مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولكولی بیولوژیك, كیت‌های تشخیصی، آفت‌كش‌های زیستی، بیوماس جهت تولید انرژی و غیره اشاره كرد. از جمله ویژگی‌های محصولات و فرآورده‌های دریایی، وجود تركیبات هالوژنه در آن‌ها است، كه غالباً نمی‌توان آن‌ها را از موجودات خشكی‌زی به دست آورد. علاوه براین، میكروارگانیسم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های متنوع هستند كه می‌توان از آن‌ها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیك جدید استفاده كرد.

اهمیت اقتصادی

در سال ۲۰۰۲، بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای حاصل از بیوتكنولوژی دریایی، به بیش از ۴/۲میلیارد دلار رسید كه نسبت به سال پیش از آن، ۴/۹ درصد رشد داشته است.

انتظار براین است كه بازار جهانی فرآورده‌های بیوتكنولوژی دریایی، به غیر از كشور آمریكا، تا سال ۲۰۰۷، رشد سریعتری معادل ۴/۶ درصد داشته باشد. بنابراین پیش‌بینی می‌شود كه بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای بیوتكنولوژی دریایی، تا سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳ میلیارد دلار برسد. در حال حاضر، دو كشور امریكا و ژاپن، پیشگامان اصلی صنعت بیوتكنولوژی دریایی جهان هستند. توسعه بیوتكنولوژی دریایی در این دو كشور ، مرهون سرمایه‌گذاری آنها در دو دههٔ گذشته است؛ به عنوان مثال، در سال ۱۹۹۲، ایالات متحده و ژاپن به ترتیب ۴۰ و ۵۱۹ میلیون دلار در زمینهٔ بیوتكنولوژی دریایی سرمایه‌گذاری كردند.

با توجه به آمار و ارقام فوق و وجود حدود ۳ هزار كیلومتر مرز آبی و چندین دریاچه در ایران، به نظر می‌آید كه بیوتكنولوژی دریایی می‌تواند زمینهٔ مناسبی جهت سرمایه‌گذاری و كسب درآمد برای كشور باشد. علیرغم وجود این پتانسیل مناسب، در ایران سرمایه‌گذاری ناچیزی در این زمینه صورت گرفته است؛

اگر چه مراكزی مانند مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، مؤسسه تحقیقات بیوتكنولوژی خلیج فارس و برخی از دانشگاه‌ها ( به طور پراكنده) در این زمینه مشغول به فعالیت هستند، ولی حجم این فعالیت‌ها در مقایسه با پتانسیل اقتصادی زیادی كه در دریا وجود دارد، بسیار ناچیز است. عدم توجه به بیوتكنولوژی دریایی، در سند ملی زیست‌ فناوری ایران نیز مشاهده می‌شود؛ به گونه‌ای كه در این سند، نامی از بیوتكنولوژی دریایی، به عنوان یكی از شاخه‌های بیوتكنولوژی، برده نشده است.

ایران، در زمینهٔ نیروی انسانی در حوزهٔ بیوتكنولوژی دریایی نیز با كمبود روبروست؛ علیرغم اینكه دانشگاه‌های زیادی در سراسر دنیا، دوره‌های آموزشی بیوتكنولوژی دریایی دارند، در حال حاضر رشته‌ای به نام بیوتكنولوژی دریایی در كشور وجود ندارد.

۵ـ تولید متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی ( شامل داروهای گیاهی)

متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی تركیباتی هستند كه توسط سلول‌های گیاه تولید می‌شوند اما غالباً به مصرف خود گیاه نمی‌رسند. این متابولیت‌ها كاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون و به ویژه پزشكی دارند. اسانس‌ها و مواد معطر، مواد مؤثره دارویی، فرمون‌ها،‌ حشره‌كش‌ها، علف‌كش‌ها، قارچ‌كش‌ها،‌ هورمون‌های گیاهی و مواد آللوپاتیك ( ایجاد كننده انواع مقاومت‌ها و یا بازارنده رشد و نمو ) از این جمله هستند. در این میان تركیبات دارویی و اسانس‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. از آنجایی كه كشور ما، از تنوع گیاهی مطلوبی برخوردار است، این زمینه می‌تواند در بحث بیوتكنولوژی كشاورزی در مورد توجه ویژه قرار گیرد.

●اهمیت اقتصادی

قیمت متابولیت‌های ثانویه معمولاً بسیار بالا است، به طوری كه فروش محصولات دارویی مانند شیكونین (Shikonin) یا دیجیتوكسین (Digitoxin) و یا عطرهایی همچون روغن جاسمین(Jasmin) از چند دلار تا چند هزار دلار به ازای هر كیلوگرم تغییر می‌كند. همچنین قیمت هر گروم از داروهای ضد سرطان مانند وین بلاستین (Vinblastin)، وین كریستین (Vincristin)، آجمالیسین (Ajmalicine) و تاكسول (Taxol) به چند هزار دلار می‌رسد. به عنوان مثال، تاكسول یكی از تركیبات دارویی است كه از پوست درخت سرخدار (Taxus brevifolia L.) به دست می‌آید و در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ضمن اینكه آزمایش‌های متعددی برای بررسی اثر این دارو بر روی انواع سرطان‌ها مانند سرطان خون، غدد لنفاوی، ریه، روده بزرگ، سر و گردن وغیره در دست انجام است. طبق گزارش اعلام شده از سوی سازمان هلال احمر ایران، میزان ارز تخصیص یافته برای خرید هر گرم تاكسول تا ۵/۲ میلیون تومان نیز رسیده است.

از آنجایی كه رشد این درخت به كندی صورت می‌گیرد و منابع دسترسی به این گیاه محدود بوده و در عین حال برای درمان یك بیمار سرطانی، حدود ۲۸ كیلوگرم از پوست درخت سرخدار لازم می‌باشد كه این مقدار معادل پوست سه درخت یكصد ساله است، لذا تولید این دارو به روش استخراج از پوست درخت، مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل در حال حاضر، این متابولیت را با استفاده از روش كشت سلولی و در شرایط آزمایشگاهی تولید می‌نمایند.

با این روش، تولید یك گرم از داروی تاكسول حدود ۲۵۰ دلار هزینه دارد، در حالی كه با قیمتی حدود ۲۰۰۰ دلار در بازار عرضه می‌گردد. شایان ذكر است گونه‌ای دیگر از این درخت با نام علمی Taxus bacata L. وجود دارد كه در جنگل‌های شمال كشور دارای پراكندگی زیادی می‌باشد اما تاكنون ارزیابی دقیقی از لحاظ میزان تاكسول در این گونه و امكان‌سنجی تولید آن به طور جدی صورت نگرفته است.

به نظر می‌رسد، بخش اعظمی از ضعف كشور در تولید متابولیت‌های ثانویه مربوط به عدم توجه كافی به بیولوتكنولوژی گیاهان دارویی است، چرا كه بخش اعظم متابولیت‌های گیاهی را تركیبات دارویی تشكیل می‌دهند. در واقع بیوتكنولوژی گیاهان دارویی نیز همانند همتای دریایی خود در كشور مورد كم‌توجهی شدیدی واقع شده و تعداد نیروهای متخصص فعال در این عرصه بسیار ناچیز است.

براساس آمارهای موجود، ارزش بازار جهانی داروهای مشتق از گیاهان در سال ۲۰۰۲ با رشد ۲/۶ درصدی نسبت به سال پیش از آن، به ۷/۱۳ میلیارد دلار بالغ گردید. پیش‌بینی می‌شود این مقدار در سال ۲۰۰۷ به رقمی معادل ۸/۱۸ میلیارد دلار برسد. آمریكا در سال ۲۰۰۲ بیش از ۵۰ درصد این بازار را به خود اختصاص داده بود. نقش بیوتكنولوژی در این بازار بسیار حائز اهمیت بوده است.

۶ـ كاربرد بیوتكنولوژی در بخش جنگل و مرتع

سطح جنگل‌های كشور بالغ بر ۱۲ میلیون هكتار است كه از این مقدار، حدود ۵/۱ میلیون هكتار جنگل‌های صنعتی خزری، ۵/۴ میلیون هكتار جنگل‌های منطقه زاگرس و بقیه جنگل‌های پراكندهٔ مركزی، جنوبی و ارسباران است. جنگل‌ها علاوه بر این كه به عنوان دستگاه تنفس زیست‌كره، از جمله اجزای بسیار حیاتی اكوسیستم به شمار می‌روند، نقش مهمی در تأمین مصنوعات چوبی و كاغذی، سوخت و تعداد زیادی از مواد مورد نیاز جامعه دارند.

لذا توجه بیش از پیش به تحقیقات بیوتكنولوژی در راستای احیای جنگل‌ها و بهینه سازی روش‌های استفاده از چوب، فراوری و افزایش بازده جنگل‌های طبیعی و دست كاشت و بهبود كیفی آن‌ها به منظور استفاده بهتر در بخش صنعت، نقش به سزایی در رفع نیازهای كشور و حفظ عرصه‌های جنگلی خواهد داشت.

●اهمیت اقتصادی

عرصه‌های مرتعی كشور، با سطحی بالغ بر ۹۰ میلیون هكتار كه حدود ۷۰ میلیون واحد دامی از آن تغذیه می‌كنند، اهمیت فوق‌العاده‌ای بر درآمد ناخالص ملی دارد، علوفهٔ تولیدی بخش مرتع، بالغ بر ۱۰ میلیون تن با ارزش ریالی بیش از ۲۵۰۰ میلیارد ریال است. اگر ارزش بخش مرتع در جلوگیری از فرسایش خاك و تأثیر آن در حفظ و ذخیره شدن نزولات آسمانی در خاك را نیز به این مقدار اضافه كنیم، نقش حیاتی آن در اقتصاد ملی بیشتر مشخص می‌شود.