מה לגבי ביוטכנולוגיה חקלאית?

לעתים קרובות ביוטכנולוגיה נחשבת לשם נרדף למחקר הביו-רפואי, אך ישנם ענפים רבים אחרים המנצלים שיטות ביוטכנולוגיות ללימוד, שיבוט ושינוי גנים. התרגלנו לרעיון של אנזימים בחיי היומיום שלנו, ואנשים רבים מכירים את המחלוקות סביב השימוש בהם GMOs במזונות שלנו. התעשייה החקלאית נמצאת במרכזו של אותו דיון, אך מאז ימי ג'ורג 'וושינגטון קרבר, ביוטכנולוגיה חקלאית מייצרת אינספור מוצרים חדשים שיש להם פוטנציאל לשנות את חיינו למען טוב יותר.

חיסונים דרך הפה נמצאים בעבודות זה שנים רבות כפתרון אפשרי להתפשטות המחלות במדינות לא מפותחות, בהן עלויות אוסרות על חיסון נרחב. גידולים מהונדסים גנטית, לרוב פירות או ירקות, המיועדים לשאת חלבונים אנטיגניים ממחוללי מחלה זיהומיים, אשר יעוררו תגובה חיסונית בעת נטילתם.

דוגמא לכך היא חיסון ספציפי לחולה לטיפול בסרטן. חיסון נגד לימפומה נעשה באמצעות צמחי טבק הנושאים RNA מתאי B ממאירים משובטים. לאחר מכן משתמשים בחלבון שנוצר כדי לחסן את המטופל ולהגביר את מערכת החיסון שלו מפני סרטן. חיסונים המותאמים לטיפול בסרטן הראו הבטחה רבה במחקרים ראשוניים.

צמחים משמשים לייצור אנטיביוטיקה לשימוש אנושי ובעלי חיים כאחד. ביטוי חלבונים אנטיביוטיים באכילת בעלי חיים, המוזנים ישירות לבעלי חיים, הוא פחות יקר מייצור אנטיביוטיקה מסורתי, אך נוהג זה מעלה רבים

יתרונות רבים לשימוש בצמחים לייצור אנטיביוטיקה לבני אדם הם עלויות מופחתות בגלל הכמות הגדולה יותר של המוצר שניתן לייצר מצמחים לעומתתסיסה יחידה, קלות הטיהור והפחתת הסיכון לזיהום בהשוואה לזו של שימוש בתאי יונקים ומדיה תרבית.

יש יותר ביוטכנולוגיה חקלאית מאשר רק להילחם במחלות או שיפור איכות המזון. יש כמה יישומים אסתטיים גרידא, ודוגמא לכך היא השימוש בטכניקות זיהוי והעברת גנים לשיפור הצבע, הריח, הגודל ותכונות אחרות של פרחים.

באופן דומה, ביוטק שימש לשיפורים בצמחי נוי נפוצים אחרים, בפרט שיחים ועצים. חלק מהשינויים הללו דומים לאלו שנעשו לגידולים, כמו למשל שיפור ההתנגדות הקרה של זן של צמח טרופי כך שניתן יהיה לגדל אותו בגנים הצפוניים.

התעשייה החקלאית ממלאת תפקיד גדול בתעשיית הדלקים הביולוגיים, ומספקת את חומרי המזון לתסיסה ולזיקוק של ביו-נפט, ביו-דיזל וביו-אתנול. טכניקות הנדסה גנטית ואופטימיזציה של אנזים משמשות לפיתוח חומרי הזנה באיכות טובה יותר להמרה יעילה יותר ותפוקות BTU גבוהות יותר של מוצרי הדלק שהתקבלו. יבולים בעלי צפיפות גבוהה וצפופים באנרגיה יכולים למזער עלויות יחסית הקשורות לקטיף ולהובלה (ליחידת אנרגיה הנגזרת), וכתוצאה מכך מוצרי דלק בעלי ערך גבוה יותר.

שיפור תכונות צמחים ובעלי חיים בשיטות מסורתיות כמו האבקה צולבת, השתלה וגידול צולב הוא זמן רב. התקדמות ביוטק מאפשרת לבצע שינויים ספציפיים במהירות, ברמה מולקולרית באמצעות ביטוי יתר או מחיקה של גנים, או החדרת גנים זרים.

זה האחרון אפשרי באמצעות מנגנוני בקרת ביטוי גנים כגון מקדמי גנים ספציפיים גורמי שעתוק. שיטות כמו בחירה בסיוע סמן משפרות את היעילות של "ביים" גידול בעלי חיים, ללא המחלוקת הקשורה בדרך כלל עם GMO. שיטות שכפול גנים חייבות להתייחס גם למינים הבדלים בקוד הגנטי, נוכחותם או היעדרם של אינטרונים ושינויים שלאחר התרגום כמו מתילציה.

במשך שנים, החיידק חיידק הטורגיינסיס, המייצר חלבון רעיל לחרקים, בפרט, בור התירס האירופי, שימש לאבקת יבולים. כדי לבטל את הצורך באבק, מדענים פיתחו לראשונה תירס מהונדס המבטא חלבון Bt, ואחריו תפוח אדמה וכותנה Bt. חלבון Bt אינו רעיל לבני אדם, וגידולים טרנסגניים מקלים על החקלאים להימנע מהתופעות יקרות. בשנת 1999 התגלעה מחלוקת סביב תירס Bt בגלל מחקר שהציע שהאבקה נודדה אל אבות חלב שם הרג את זחלי המלך שאכלו אותו. מחקרים לאחר מכן הראו שהסיכון לזחלים היה קטן מאוד ובשנים האחרונות המחלוקת סביב תירס Bt עברה את המיקוד לנושא ההתנגדות לחרקים המתעוררים.

לא להתבלבל איתו עמידות בפני מזיקים, צמחים אלה סובלניים לאפשר לחקלאים להרוג עשבים מסביב מבלי לפגוע באופן יבשתי ביבול שלהם. הדוגמה המפורסמת ביותר לכך היא טכנולוגיית Roundup-Ready, שפותחה על ידי מונסנטו. הצמחים של Roundup מוכנים לראשונה בשנת 1998 כשעועית סויה GM, אינם מושפעים על ידי קוטלי העשבים גליקוזאט, אותם ניתן ליישם בכמויות גדולות בכדי לחסל כל צמחים אחרים בשדה. היתרונות בכך הם חיסכון בזמן ובעלויות הקשורים לביצוע עיבוד רגיל להפחתת עשבים שוטים או יישומים מרובים של סוגים שונים של קוטלי עשבים כדי לחסל מינים מסוימים של עשבים שוטים באופן סלקטיבי. החסרונות האפשריים כוללים את כל הטיעונים השנויים במחלוקת נגד GMO.

מדענים יוצרים מזונות ששונו גנטית המכילים חומרים מזינים הידועים כמסייעים להילחם במחלות או תזונה, כדי לשפר את בריאות האדם, במיוחד במדינות לא מפותחות. דוגמה לכך היא רייס גולדןהמכיל בטא-קרוטן, מבשר לייצור ויטמין A בגופנו. אנשים שאוכלים את האורז מייצרים יותר ויטמין A, חומר מזין חיוני החסר בתזונה של עניים במדינות אסיה. שלושה גנים, שניים נרקיסים ואחד מחיידק, המסוגלים לזרז ארבע תגובות ביוכימיות, משובטו לאורז כדי להפוך אותו "זהוב." השם בא מצבע התבואה המהונדסת כתוצאה מביטוי יתר של בטא-קרוטן, המעניק לגזר את התפוז שלהם צבע.

פחות מ 20% מכדור הארץ הם אדמה הניתנת לעיבוד, אך יבולים מסוימים שונו גנטית כדי להפוך אותם לסובלניים יותר בתנאים כמו מליחות, קור ובצורת. גילוי הגנים בצמחים האחראים לספיגת הנתרן הביא להתפתחות של נוקאוט צמחים המסוגלים לגדול בסביבות מלח גבוהות. רגולציה של שעתוק מעלה או מטה היא בדרך כלל השיטה המשמשת לשינוי סובלנות הבצורת בצמחים. צמחי תירס ואנס, המסוגלים לשגשג בתנאי בצורת, נמצאים בשנה הרביעית שלהם ניסויים בשטח בקליפורניה וקולורדו וצפויים שהם יגיעו לשוק בעוד 4-5 שנים.

משי עכביש הוא סיב סמיך ביותר המוכר לאדם, חזק יותר מקבלר (משמש לייצור אפודים מוגני קליעה), בעל חוזק מתיחה גבוה יותר מפלדה. באוגוסט 2000 הודיעה חברת Nexia הקנדית על פיתוח עזים מהונדסות שייצרו חלבוני משי עכביש בחלבם. אמנם הדבר פתר את הבעיה בייצור המוני של החלבונים, אך התוכנית נגנזה כאשר מדענים לא הצליחו להבין כיצד לסובב אותם לסיבים כמו שעכבישים. עד 2005 העיזים היו מוצעות למכירה לכל מי שייקח אותן. אמנם נראה כי רעיון משי העכביש הונח על המדף, אך בינתיים מדובר בטכנולוגיה זה בטוח יופיע שוב בעתיד, לאחר שנאסף מידע נוסף על מצב משי ארוג.