La biotecnologia è spesso considerata sinonimo di ricerca biomedica, ma ci sono molte altre industrie che sfruttano i metodi biotecnologici per studiare, clonare e alterare i geni. Ci siamo abituati all'idea degli enzimi nella nostra vita quotidiana e molte persone hanno familiarità con le controversie che circondano l'uso degli OGM nei nostri alimenti. L'industria agricola è al centro di questo dibattito, ma sin dai tempi di George Washington Carver, la biotecnologia agricola ha prodotto innumerevoli nuovi prodotti che hanno il potenziale per cambiare le nostre vite in meglio.
01 vaccini
I vaccini orali sono in corso da molti anni come soluzione per la diffusione della malattia nei paesi sottosviluppati, dove i costi sono proibitivi per una vaccinazione diffusa. Colture geneticamente modificate, in genere frutta o verdura, progettate per trasportare proteine antigeniche da agenti patogeni infettivi, che innescheranno una risposta immunitaria in caso di ingestione. Un esempio di questo è un vaccino specifico per il paziente per il trattamento del cancro. Un vaccino anti-linfoma è stato realizzato usando piante di tabacco che trasportano RNA da cellule B maligne clonate. La proteina risultante viene quindi utilizzata per vaccinare il paziente e potenziare il sistema immunitario contro il cancro. I vaccini su misura per il trattamento del cancro hanno mostrato una notevole promessa negli studi preliminari.
02 Antibiotici
Le piante sono utilizzate per produrre antibiotici sia per uso umano che animale. Esprimere proteine antibiotiche nei mangimi per animali, alimentati direttamente agli animali, è meno costoso della tradizionale produzione di antibiotici, ma questa pratica solleva molti problemi di bioetica perché il risultato è un uso diffuso, forse non necessario, di antibiotici che possono promuovere la crescita di ceppi batterici resistenti agli antibiotici. Diversi vantaggi nell'utilizzo di piante per la produzione di antibiotici per l'uomo sono costi ridotti a causa della maggiore quantità di prodotto che può essere prodotta dalle piante rispetto a un'unità di fermentazione , facilità di purificazione e ridotto rischio di contaminazione rispetto a quella dell'utilizzo di cellule e colture di mammiferi media.
03 fiori
C'è molto di più nella biotecnologia agricola che combattere le malattie o migliorare la qualità del cibo . Ci sono alcune applicazioni puramente estetiche e un esempio di questo è l'uso di tecniche di identificazione e trasferimento dei geni per migliorare il colore, l'odore, le dimensioni e altre caratteristiche dei fiori. Allo stesso modo, biotech è stato utilizzato per apportare miglioramenti ad altre piante ornamentali comuni, in particolare, arbusti e alberi. Alcuni di questi cambiamenti sono simili a quelli fatti per le colture, come ad esempio migliorare la resistenza al freddo di una razza di piante tropicali, in modo che possa essere coltivata nei giardini del nord.
04 Biocarburanti
Tom Merton
L'industria agricola svolge un ruolo importante nell'industria dei biocarburanti, fornendo le materie prime per la fermentazione e la raffinazione di bioolio, biodiesel e bioetanolo. Le tecniche di ingegneria genetica e di ottimizzazione degli enzimi vengono utilizzate per sviluppare materie prime di qualità migliore per una conversione più efficiente e per le più elevate uscite BTU dei prodotti derivati. Le colture ad alto rendimento e ad alta densità energetica possono ridurre al minimo i costi relativi associati alla raccolta e al trasporto (per unità di energia derivata), con conseguente produzione di combustibili ad alto valore.
05 Allevamento di piante e animali
Migliorare le caratteristiche di piante e animali con metodi tradizionali come l'impollinazione incrociata, l'innesto e l'incrocio richiede tempo. I progressi della biotecnologia consentono di apportare modifiche specifiche rapidamente, a livello molecolare attraverso la sovraespressione o la cancellazione di geni o l'introduzione di geni estranei. Quest'ultimo è possibile utilizzando meccanismi di controllo dell'espressione genica come specifici promotori di geni e fattori di trascrizione . Metodi come la selezione assistita da marcatori migliorano l'efficienza dell'allevamento "diretto" degli animali, senza le controversie normalmente associate agli OGM. I metodi di clonazione genetica devono anche affrontare le differenze di specie nel codice genetico, la presenza o l'assenza di introni e le modifiche post-traduzionali come la metilazione.
06 Colture resistenti ai parassiti
Per anni, il microbo Bacillus thuringiensis , che produce una proteina tossica per gli insetti, in particolare, la trivellatrice di mais europea, è stato utilizzato per le colture polverose. Per eliminare la necessità di spolverare, gli scienziati hanno prima sviluppato mais transgenico che esprimeva la proteina Bt, seguita da patata Bt e cotone. La proteina Bt non è tossica per gli esseri umani e le colture transgeniche rendono più facile agli agricoltori evitare le costose infestazioni. Nel 1999, sono emerse polemiche sul mais Bt a causa di uno studio che suggeriva che il polline migrasse su asclepiade dove uccideva le larve monarca che lo mangiavano. Studi successivi hanno dimostrato che il rischio per le larve era molto piccolo e, negli ultimi anni, la controversia sul mais Bt ha spostato l'attenzione sul tema della resistenza agli insetti emergenti.
07 Colture resistenti ai pesticidi
Da non confondere con la resistenza dei parassiti , queste piante sono tolleranti nel permettere agli agricoltori di uccidere selettivamente le erbacce circostanti senza danneggiare il loro raccolto. L'esempio più famoso di questo è la tecnologia Roundup-Ready, sviluppata da Monsanto. Introdotti per la prima volta nel 1998 come soia GM, le piante Roundup-Ready non sono influenzate dall'erbicida glifosato, che può essere applicato in quantità copiose per eliminare qualsiasi altra pianta sul campo. I vantaggi di questo sono risparmi in termini di tempo e costi associati alla lavorazione convenzionale per ridurre le erbe infestanti, o più applicazioni di diversi tipi di erbicidi per eliminare selettivamente specifiche specie di erbe infestanti. I possibili inconvenienti includono tutti gli argomenti controversi contro gli OGM.
08 Supplemento di nutrienti
Nel tentativo di migliorare la salute umana, in particolare nei paesi sottosviluppati, gli scienziati stanno creando alimenti geneticamente modificati che contengono sostanze nutritive note per combattere le malattie o la malnutrizione. Un esempio di questo è il Golden Rice , che contiene beta-carotene, il precursore della produzione di vitamina A nei nostri corpi. Le persone che mangiano il riso producono più vitamina A, una sostanza nutritiva essenziale priva delle diete dei poveri nei paesi asiatici. Tre geni, due da narcisi e uno da un batterio, capaci di catalizzare quattro reazioni biochimiche, furono clonati nel riso per renderlo "dorato". Il nome deriva dal colore del grano transgenico dovuto alla sovraespressione del beta-carotene, che conferisce alle carote il loro colore arancione.
09 Resistenza agli Stress Abiotici
Meno del 20% della terra è terra coltivabile, ma alcune colture sono state geneticamente modificate per renderle più tolleranti rispetto a condizioni come salinità, freddo e siccità. La scoperta di geni nelle piante responsabili dell'assorbimento di sodio ha portato allo sviluppo di piante knock-out in grado di crescere in ambienti salati. L'up o down regulation della trascrizione è generalmente il metodo usato per alterare la tolleranza alla siccità nelle piante. Le piante di mais e di colza, in grado di prosperare in condizioni di siccità, sono al loro quarto anno di prove sul campo in California e Colorado, e si prevede che raggiungeranno il mercato in 4-5 anni.
10 fibre di resistenza industriale
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La seta del ragno è il fibra più forte che l'uomo conosca, più forte del Kevlar (usato per fabbricare giubbotti antiproiettile), con una resistenza alla trazione superiore all'acciaio. Nell'agosto del 2000, la compagnia canadese Nexia annunciò lo sviluppo di capre transgeniche che producevano proteine di seta di ragno nel loro latte. Mentre questo ha risolto il problema della produzione di massa delle proteine, il programma è stato archiviato quando gli scienziati non sono riusciti a capire come trasformarli in fibre come fanno i ragni. Nel 2005, le capre venivano messe in vendita a chiunque le prendesse. Mentre sembra che l'idea della seta di ragno sia stata messa sullo scaffale per il momento, è una tecnologia che sicuramente ricomparirà in futuro, una volta che saranno raccolte informazioni su come sono intrecciate le sete.