เทคโนโลยีชีวภาพ

การประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต หรือสารที่ได้จากสิ่งมีชีวิตเพื่อทำผลิตภัณฑ์ หรือเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์ หรือเพื่อปรับปรุงพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ เพื่อใช้ในการใดๆ

เทคโนโลยีชีวภาพ ช่วยให้มนุษย์ได้รับสิ่งที่ต้องการขั้นพื้นฐานในการดำรงชีวิต เช่น อาหาร เสื้อผ้าเครื่องนุ่งห่ม ที่อยู่อาศัย สุขภาพ ความปลอดภัย นอกจากนั้นยังช่วยรักษาสภาพสิ่งแวดล้อม

เทคโนโลยีชีวภาพเป็นศาสตร์ที่อาศัยวิทยาศาสตร์หลายแขนง และรวมวิทยาศาสตร์ชีวภาพทุกสาขา ฟิสิกส์ ชีววิทยา เคมี จุลชีววิทยา ชีวเคมี วิศวกรรมศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ และอื่นๆ

เทคโนโลยีชีวภาพระดับสิ่งมีชีวิต (Organismic Biotechnology)

เป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ทำงานในระดับสิ่งมีชีวิตทั้งตัว หรือระดับเซลล์ของมัน โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมด้วยวิธีที่ไม่เป็นธรรมชาติ เช่นการปรับปรุงสภาวะแวดล้อมในการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตให้เหมาะสม หรือการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมตามธรรมชาติ

การโคลนนิ่ง ถือเป็นเทคโนโลยีชีวภาพแบบ Organismic Biotechnology การโคลนนิ่ง เป็นการสร้างสิ่งมีชีวิตขึ้นใหม่ จากเซลล์หรือเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตเดิม เช่นในปี 1997 (พ.ศ. 2540) ได้มีการโคลนนิ่งแกะดอลลี่ ที่สก๊อตแลนด์

เทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุล (Molecular Biotechnology)

เป็นการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมในระดับยีนของสิ่งมีชีวิตด้วยวิธีทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่า วิศวพันธุกรรม (Genetic Engineering) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของคุณลักษณะของสิ่งมีชีวิตเดิมไป

หลักการของวิศวพันธุกรรม คือลักษณะทางกรรมพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต สามารถแยกและตัดออกมา แล้วนำไปใส่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่งได้

สิ่งมีชีวิตที่เป็นผลของวิศวพันธุกรรม เราเรียกว่า Transgenic คือสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการถ่ายทอดลักษณะทางยีนมา หรือลักษณะพันธุกรรมได้เปลี่ยนแปลงไป

การใช้เทคโนโลยีชีวภาพด้านต่างๆ

เทคโนโลยีชีวภาพกับการเกษตร

  • การปรับปรุงพันธุ์พืช เช่น ทนโรค ทนแมลง ทนแห้งแล้ง หรือมีลักษณะที่ต้องการเช่นข้าวโพดที่มี กรดอะมิโนไลซีนมาก มะเขือเทศที่ไม่เละง่าย
  • การปรับปรุงพันธุ์สัตว์ หรือใช้สัตว์ผลิตสิ่งที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์ เช่นหมูที่สามารถผลิต human hemoglobulin
  • การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
  • ทรัพยากรธรรมชาติ

เทคโนโลยีชีวภาพด้านการแพทย์

  • เทคโนโลยีใหม่ๆ สามารถปรับปรุงลักษณะพันธุกรรมของคนไข้ เรียกว่าการบำบัดทางยีน (Gene Therapy)
  • การผลิต Therapeutant ผลิตภัณฑ์ที่บำรุงสุขภาพหรือป้องกันโรค
  • Biopharmaceuticals ยาหรือวัคซีนที่ได้จากวิธีทางเทคโนโลยีชีวภาพ อาจจะเรียกได้ว่าเป็น designer drug

เทคโนโลยีชีวภาพด้านสิ่งแวดล้อม

การใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการรักษาสภาพแวดล้อม

  • จุลินทรีย์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อย่อยสลายน้ำมันที่รั่วไหล
  • จุลินทรีย์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเหมืองทอง เพื่อย่อยสลายสารปนเปื้อน
  • จุลินทรีย์เช่นแบคทีเรีย และรา ที่ย่อยสลายของเสียที่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมแล้วเปลี่ยนเป็นสารที่มีพิษน้อยลง

เทคโนโลยีชีวภาพด้านอาหาร

  • ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการผลิตหรือแปรรูปอาหาร ซึ่งหลักการบางอย่างได้ใช้มาเป็นร้อยๆ ปีแล้ว เช่นการใช้ยีสต์ทำขนมปัง การทำนมให้เป็นโยเกิร์ต การหมักไวน์ เบียร์ เป็นต้น
  • การผลิตอาหารเพื่อสุขภาพ เช่น อาหารที่มีสารเสริมสุขภาพ (therapeutants) อาหารเสริมคุณค่าทางอาหาร
  • อาหารที่บริโภคได้ง่าย เช่น มะเขือเทศ Flavr-Savr ที่ทำให้มีอายุการจำหน่าย (shelf-life) นานขึ้น โดยไม่มีจุดนิ่ม จุดเน่าเสีย เพราะทนต่อการปนเปื้อนของเชื้อโรค

อย่างไรก็ตาม นอกจากคุณค่าทางอาหารแล้ว ผู้บริโภคยังคงต้องการอาหารที่ปลอดภัย ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องคำนึงถึงความปลอดภัยในการใช้ยีนของสิ่งมีชีวิตอื่นที่นำมาใส่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่จะนำมาเป็นอาหาร ซึ่งอาจมีผลแปลกปลอมที่ไม่ต้องการ (side effect)

เทคโนโลยีชีวภาพกับประสิทธิภาพ

  • การใช้เทคโนโลยีชีวภาพนั้น สาเหตุหนึ่งเป็นไปเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต หรือคือการลดต้นทุนในการผลิตนั่นเอง เช่น การเติมแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนลงในพืชตระกูลถั่ว (legume) เพื่อช่วยในการดึงไนโตรเจนจากอากาศ ซึ่งทำให้ช่วยลดต้นทุนการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนของเกษตรกร
  • หรือการพัฒนาต้นไม้ที่โตเร็ว และให้เนื้อไม้ตามต้องการของตลาด
  • เพิ่มผลผลิต เช่นทำให้วัวผลิตนมได้มากขึ้น หรือจากพืชทีทนแล้ง ทนโรค ทนแมลง ทำให้ได้ผลผลิตมากขึ้น

นอกจากนั้นระบบทางวิศวกรรมในเทคโนโลยีชีวภาพ ยังต้องออกแบบให้มีประสิทธิภาพในการผลิตสูง เพื่อลดต้นทุน ซึ่งจะกล่าวในบทของระบบปฏิกรณ์ชีวภาพต่อไป

เกี่ยวกับ drcharoen

Professor
เรื่องนี้ถูกเขียนใน Biotech และติดป้ายกำกับ คั่นหน้า ลิงก์ถาวร