เทคโนโลยีชีวภาพ
เทคโนโลยีชีวภาพ (อังกฤษ: Biotechnology) คือ ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต หรือผลิตภัณฑ์ต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น เอนไซม์ หรือโปรตีนชนิดต่างๆ เป็นต้น เพื่อให้เกิดประโยชน์กับมนุษยชาติ
ความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพอาจก่อให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ส่งผลให้เกิดกระบวนการสร้าง กระบวนการทำลาย หรือการก่อให้เกิดสิ่งใหม่ที่ดำเนินอยู่ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งกระบวนการ ทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เป็นผลมาจากการทำงานของสารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอ และหน่วยพันธุกรรมหรือยีน การศึกษางานด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องอาศัยความรู้พื้นฐาน เกี่ยวกับสารพันธุกรรม และพฤติกรรมของสารพันธุกรรม รวมทั้งวิธีการสำคัญต่างๆที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการด้านเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการ นำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติก็คือ เทคโนโลยีการหมัก (Fermentation Technology) และ เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ คือ เทคโนโลยีรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ (DNA Recombinant Technology) หรือ พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)
พันธุวิศวกรรม
พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) หรือความรู้ที่ได้จากการศึกษาชีววิทยาระดับโมเลกุล (molecular biology) จนทำให้สามารถประยุกต์ใช้ในการปรับเปลี่ยน เคลื่อนย้าย หรือตรวจสอบสารพันธุกรรม (ดีเอ็นเอ) และผลิตภัณฑ์ของสารพันธุกรรม (อาร์เอ็นเอและโปรตีน) ได้
การประยุกต์ใช้พันธุวิศวกรรมแบบหนึ่งที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางได้แก่ การเคลื่อนย้ายยีน (transgenesis)จากสิ่งมีชีวิตสปีชีส์หนึ่งไปสู่สิ่งมีชีวิตอื่นในสปีชีส์เดียวกันหรือสปีชีส์อื่น ซึ่งทำให้เกิดการถ่ายทอดยีนและลักษณะที่ยีนนั้นควบคุมอยู่ ทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่ (novel)ซึ่งอาจไม่เคยปรากฏในธรรมชาติมาก่อน ตัวอย่างเช่น การใส่ยีนสร้างฮอร์โมนอินซูลินเข้าไปในแบคทเรียหรือยีสต์ เพื่อให้ผลิตสารดังกล่าว ซึ่งสามารถนำมาสกัดบริสุทธิ์เพื่อใช้รักษาผู้ป่วยโรคเบาหวาน เป็นต้น
สิ่งมีชีวิตที่ได้จากกระบวนการเคลื่อนย้ายยีน เรียกว่า สิ่งมีชีวิตเคลื่อนย้ายยีน (transgenic organisms) ซึ่งอาจเป็นได้ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตที่มีวิวัฒนาการต่ำอย่างจุลินทรีย์ ไปจนสิ่งมีชีวิตชั้นสูงอย่างพืชและสัตว์ชนิดต่างๆ
ในวงการสื่อ มักเรียกสิ่งมีชีวิตเคลื่อนย้ายยีน (transgenic organisms) ว่าเป็น สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม หรือ สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม (genetically modified organims, GMOs)
การขยายพันธุ์ ปรับปรุงพันธุ์ และการเพิ่มผลผลิตของพืชโดยใช้เทคโนโลยี
เทคโนโลยีชีวภาพ ใช้เทคนิคต่าง ๆ ดังนี้
1.การคัดเลือกพันธุ์และผสมพันธุ์ เพื่อให้ได้พืชที่มีลักษณะตามต้องการ เช่น การผสมละอองเรณุของทุเรียนหมอนทอกับเกสรตัวเมียของทุเรียนพันธุ์ชะนี การผลิตแตงโมไร้เมล็ด
2. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ คือการนำเอาส่วนใดส่วนหนึ่งของพืชไม่ว่าเป็นอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ หรือเซลล์ที่ไม่มีผนังที่เรียกว่า โพรโทพลาสต์ มาเลี้ยงอาหารวิทยาศาสตร์ในสภาพปลอดเชื้อจุลินทรีย์ และอยู่ในภาวะควบคุม อุณหภูมิ แสง ความชื้น ส่วนของพืชเหล่านี้จะสามารถเจริญเติบโตเกิดเป็นต้นใหม่ได้
3. พันธุวิศวกรรม หมายถึง กระบวนการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมด้วยการตัดต่อยีนและเปลี่ยนแปลงยีนในเซลล์ เพื่อให้ได้สิ่งมีชีวิตใหม่ที่มีสมบัติตามที่ต้องการ ซึ่งสิ่งมีชีวิตดังกล่าวมีชื่อเรียกว่าสิ่งมีชีวิตตัดแต่งพันธุกรรมหรือ จีเอ็มโอ
จีเอ็มโอ (GMOs) เป็นชื่อของ Genetically Modified Organisms หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรม โดยอาศัยเทคนิคทางพันุกรรม ในบางกรณีมีการใช้คำว่า แอลเอ็มโอ (LMOs) ย่อมาจาก Living Modified Organisms ทั้งจีเอ็มโอและแอลเอ็มโอมีความหมายคล้ายคลึงกัน แต่แอลเอ็มโอมุ่งเน้นความมีชีวิตอยู่ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ในขณะที่ จีเอ็มโอรวมไปถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในสภาพที่ไม่มีชีวิตด้วย เช่น อาหารจีเอ็มโอ
1.การคัดเลือกพันธุ์และผสมพันธุ์ เพื่อให้ได้พืชที่มีลักษณะตามต้องการ เช่น การผสมละอองเรณุของทุเรียนหมอนทอกับเกสรตัวเมียของทุเรียนพันธุ์ชะนี การผลิตแตงโมไร้เมล็ด
2. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ คือการนำเอาส่วนใดส่วนหนึ่งของพืชไม่ว่าเป็นอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ หรือเซลล์ที่ไม่มีผนังที่เรียกว่า โพรโทพลาสต์ มาเลี้ยงอาหารวิทยาศาสตร์ในสภาพปลอดเชื้อจุลินทรีย์ และอยู่ในภาวะควบคุม อุณหภูมิ แสง ความชื้น ส่วนของพืชเหล่านี้จะสามารถเจริญเติบโตเกิดเป็นต้นใหม่ได้
3. พันธุวิศวกรรม หมายถึง กระบวนการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมด้วยการตัดต่อยีนและเปลี่ยนแปลงยีนในเซลล์ เพื่อให้ได้สิ่งมีชีวิตใหม่ที่มีสมบัติตามที่ต้องการ ซึ่งสิ่งมีชีวิตดังกล่าวมีชื่อเรียกว่าสิ่งมีชีวิตตัดแต่งพันธุกรรมหรือ จีเอ็มโอ
จีเอ็มโอ (GMOs) เป็นชื่อของ Genetically Modified Organisms หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรม โดยอาศัยเทคนิคทางพันุกรรม ในบางกรณีมีการใช้คำว่า แอลเอ็มโอ (LMOs) ย่อมาจาก Living Modified Organisms ทั้งจีเอ็มโอและแอลเอ็มโอมีความหมายคล้ายคลึงกัน แต่แอลเอ็มโอมุ่งเน้นความมีชีวิตอยู่ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ในขณะที่ จีเอ็มโอรวมไปถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในสภาพที่ไม่มีชีวิตด้วย เช่น อาหารจีเอ็มโอ
ผลเสียของจีเอ็มโอ
เทคโนโลยีทุกอย่างที่มีประโยชน์ก็อาจมีโทษได้การพัฒนาและการใช้ไม่ได้ใช้ความระมัดระวังเท่าที่ควร ข้อเสีย คือมีความเสี่ยงและซับซ้อนในการจัดการ เช่น
- อันตรายที่เกิดจากการที่พืชจีเอ็มโออาจผลิตสารก่อภูมิแพ้หรือสารอื่นที่มีสมบัติเป็นสารต้านการเจริญเติบโตของร่างกาย
- ความเป็นไปได้ที่แมลงศัตรูพืชอาจพัฒนาความต้านทานต่อสารพิษที่สร้างโดยพืชจีเอ็มโอ
เทคโนโลยีทุกอย่างที่มีประโยชน์ก็อาจมีโทษได้การพัฒนาและการใช้ไม่ได้ใช้ความระมัดระวังเท่าที่ควร ข้อเสีย คือมีความเสี่ยงและซับซ้อนในการจัดการ เช่น
- อันตรายที่เกิดจากการที่พืชจีเอ็มโออาจผลิตสารก่อภูมิแพ้หรือสารอื่นที่มีสมบัติเป็นสารต้านการเจริญเติบโตของร่างกาย
- ความเป็นไปได้ที่แมลงศัตรูพืชอาจพัฒนาความต้านทานต่อสารพิษที่สร้างโดยพืชจีเอ็มโอ
ประโยชน์ของเทคโนโลยีชีวภาพ ได้แก่
1. ด้านการเกษตรและอาหาร
- การปรับปรุงพันธุ์พืชให้ต้านทานโรคและแมลง
- การพัฒนาพันธืพืชให้มีคุณภาพผลผลิตดี
- การพัฒนาพันธุ์พืชให้ผลิตสารพิเศษ
- การพัฒนาพันธุ์สัตว์มีการพัฒนาพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีนทั้งในปศุสัตว์และสัตว์น้ำ
- การพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ให้มีคุณลักษณะพิเศษบางอย่าง เช่น สามารถกำจัดคราบน้ำมัน
2. ด้านการแพทย์และสาธารณสุข
- การตรวจโรคเมื่อสามารถสังเคราะห์ชิ้นส่วนดีเอ็นโอ หรือยีนได้แล้วก็สามารถพัฒนาไปใช้ในการตรวจโรคต่าง ๆ ได้ อย่างมีประสิทธิภาพ
- การพัฒนายารักษาโรคและวัคซีน
- การสับเปลี่ยนยีนด้อยด้วยยีนดี
3. ด้านการอนุรักษ์พลังงานและสิ่งแวดล้อม
- พันธุกรรมอาจนำไปสู่การผลิตพืชที่ใช้ปุ๋ยน้อย น้ำน้อย ทำให้เป็นการลดการใช้ปุ๋ยเคมี เป็นการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและนำไปสู่การสร้างสมดุลทรัพยากรชีวภาพได้
- ใช้จุลินทรีย์ผลิตแอลกอฮอล์และแก๊สชีวภาพ เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงทดแทนพลังงานจากธรรมชาติ
4. ด้านการพัฒนาอุตสาหกรรม
- เมื่อวัตถุดิบได้รับการปรับเปลี่ยนคุณภาพให้ตรงกับความต้องการของอุตสาหกรรม โดยใช้พันธุวิศวกรรม อุตสาหกรรมใหม่ ๆ จะเกิดตามมามากมาย เพราะความก้าวหน้าของเทคโนโลยีชีวภาพ
1. ด้านการเกษตรและอาหาร
- การปรับปรุงพันธุ์พืชให้ต้านทานโรคและแมลง
- การพัฒนาพันธืพืชให้มีคุณภาพผลผลิตดี
- การพัฒนาพันธุ์พืชให้ผลิตสารพิเศษ
- การพัฒนาพันธุ์สัตว์มีการพัฒนาพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีนทั้งในปศุสัตว์และสัตว์น้ำ
- การพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ให้มีคุณลักษณะพิเศษบางอย่าง เช่น สามารถกำจัดคราบน้ำมัน
2. ด้านการแพทย์และสาธารณสุข
- การตรวจโรคเมื่อสามารถสังเคราะห์ชิ้นส่วนดีเอ็นโอ หรือยีนได้แล้วก็สามารถพัฒนาไปใช้ในการตรวจโรคต่าง ๆ ได้ อย่างมีประสิทธิภาพ
- การพัฒนายารักษาโรคและวัคซีน
- การสับเปลี่ยนยีนด้อยด้วยยีนดี
3. ด้านการอนุรักษ์พลังงานและสิ่งแวดล้อม
- พันธุกรรมอาจนำไปสู่การผลิตพืชที่ใช้ปุ๋ยน้อย น้ำน้อย ทำให้เป็นการลดการใช้ปุ๋ยเคมี เป็นการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและนำไปสู่การสร้างสมดุลทรัพยากรชีวภาพได้
- ใช้จุลินทรีย์ผลิตแอลกอฮอล์และแก๊สชีวภาพ เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงทดแทนพลังงานจากธรรมชาติ
4. ด้านการพัฒนาอุตสาหกรรม
- เมื่อวัตถุดิบได้รับการปรับเปลี่ยนคุณภาพให้ตรงกับความต้องการของอุตสาหกรรม โดยใช้พันธุวิศวกรรม อุตสาหกรรมใหม่ ๆ จะเกิดตามมามากมาย เพราะความก้าวหน้าของเทคโนโลยีชีวภาพ