مستقبل التكنولوجيا الحيوية

التكنولوجيا الحيوية ، على الرغم من كل شجاعة وإبداع الاسم ، هي واحدة من أقدم الصناعات ، والتي ظهرت عندما لم يتم تأسيس مفهوم العلم بعد. في هذه الحالة ، بلا شك ، تعتبر التكنولوجيا الحيوية اليوم بالمعنى الواسع لهذا المفهوم من أكثر مجالات الدراسة الواعدة والواعدة لإمكانيات استخدام الكائنات الحية. في الواقع ، واجهت البشرية التكنولوجيا الحيوية لأول مرة (بالمعنى الأبسط والأوسع نطاقا) في نفس الوقت الذي واجهت فيه "الكائنات الحية" - أي السكان النشطين بيولوجيًا للكيانات الأكثر تنوعًا على كوكبنا: عند خبز الخبز ، تختمر (في كلتا الحالتين ، ثقافات الخميرة) وفي الخطوات الأولى الخجولة في اختيار تلك النباتات التي ساعدت على إطعام نفسها.





بالطبع ، بدأ التطور الواعي والمنهجي للتكنولوجيا الحيوية في وقت لاحق ، في الواقع - منذ وقت ليس ببعيد بمعايير العلوم ، في نهاية القرن السابع عشر ، عندما تم اكتشاف وجود الكائنات الحية الدقيقة. لعب أكاديمي سان بطرسبرج KS. Kirkhgov دورًا كبيرًا في هذا الاكتشاف ، الذي اكتشف ظاهرة الحفز البيولوجي وحاول الحصول على السكر من المواد الخام المحلية المتاحة (البنجر في المقام الأول). ونحن مدينون لمصطلح "التكنولوجيا الحيوية" للمهندس المجري كارل إيريكي ، الذي استخدمه لأول مرة في عمله عام 1917. كما تم منح ميزة كبيرة في التكوين الأولي للتكنولوجيا الحيوية ، كتوجيه في علم الأحياء ، إلى أحد أشهر علماء الأحياء الدقيقة - لويس باستور ، بفضل الاكتشافات التي لم يشك أحد في أن التكنولوجيا الحيوية هي اتجاه علمي مستقل.

صدرت أول براءة اختراع في مجال التكنولوجيا الحيوية في عام 1891 في الولايات المتحدة - الكيميائي الحيوي الياباني Dz. اكتشف تاكومين طريقة استخدام مستحضرات الإنزيم للأغراض الصناعية: لاستخدام دياستاز لتحلية المخلفات النباتية.

في القرن العشرين ، أخذ تطوير التكنولوجيا الحيوية نظرة جديدة واتجاهات عديدة - على وجه الخصوص ، بدأوا في التأثير على القطاعات والمجالات الأخرى للنشاط الاقتصادي البشري. تجدر الإشارة فقط إلى أن التطور النشط لصناعة التخمير والميكروبيولوجي أعطانا مئات ، إن لم يكن الآلاف ، من الأساليب والأدوية التي تحسن بشكل كبير حياة الجميع: أصبح من الممكن إنتاج المضادات الحيوية ، ومركزات الطعام ، وكذلك التحكم في تخمير المنتجات النباتية والحيوانية ، والتي مهم بجنون للغذاء.

أصبح العزل والتنقية إلى مستوى مقبول من المضاد الحيوي الأول ، البنسلين ، ممكنًا فقط في عام 1940 ، بينما أخذ صناعة التكنولوجيا الحيوية بأكملها إلى مستوى جديد تمامًا ووضع مهام جديدة ، مثل: البحث وتطوير تقنيات لإنتاج الأدوية التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة ، والعمل على تقليل التكلفة و زيادة السلامة عند تناول الأدوية من قبل المريض وما إلى ذلك.

في عالم اليوم ، ترتبط التقنية الحيوية تقريبًا ارتباطًا وثيقًا بالهندسة (بما في ذلك الوراثية) ، والطاقة ، والطب ، والزراعة ، والبيئة ، والعديد من الصناعات الأخرى ومجالات التفكير العلمي.

على مدار المائة عام الماضية ، وبفضل التقدم الجامح في جميع الاتجاهات ، تغير نطاق المهام والأساليب لحلها في مجال التكنولوجيا الحيوية بشكل كبير. أساس ما يسمى ب تعتمد التقنية الحيوية "الجديدة" على أساليب متقدمة للغاية وذات تقنية عالية للهندسة الوراثية والخلوية ، والتي يتم من خلالها تنفيذ العديد من العمليات المعقدة ، بما في ذلك إعادة بناء نسخها القابلة للتطبيق من شظايا الخلايا الفردية.

عند تقاطع التكنولوجيا الحيوية والمجالات العلمية الأخرى ، يمكن أن تولد الحلول الأكثر إثارة للاهتمام وغير المتوقعة التي تتيح لك التعرف على واستخدام إمكانات مجموعة واسعة من الكائنات الحية بشكل أعمق. ونتيجة لذلك ، نتعلم المزيد عن العمليات التي نحصل من خلالها على:

- المواد والمركبات
- الوقود وطرق التوليف
- الأدوية واللقاحات
- طرق لتشخيص الأمراض والوقاية منها ، بما في ذلك الأمراض المحددة وراثيا
- ناهيك عن عمليات الشيخوخة ، والتي هي ، إلى حد ما ، "الحجر الفلسفي" لعالم التكنولوجيا الحيوية ، هناك العديد من الاحتمالات الدنيوية على الإطلاق ، ويغفر لي ، احتمالات "بسيطة" لاستخدامها في الحياة الواقعية مع ممارستها.

أولا وقبل كل شيء ، هنا ، بالطبع ، "الكائنات المعدلة وراثيا" ، "الكائنات المعدلة وراثيا" سيئة السمعة ، غير مبرر من قبل قارئ / عارض / مستمع غير متعلم. في الواقع ، منذ اللحظة التي غيرت فيها الرحل إلى أسلوب حياة مستقر وبدأت في زراعة الأرض وتربية الماشية ، انخرطت في إنشاء محاصيل "معدلة وراثيا" في الزراعة. بدون هذا ، لن يكون لدينا حصاد من حيث المبدأ ، لأن ظروف التكاثر الحيوي (أي التنمية المستدامة للكائنات الحية) لم تكن لتسمح ببساطة بزراعة بقرة أو قمح. وهذا هو السبب في أن التقنيات الحيوية في مجال المحاصيل النباتية يمكن أن تحل العديد من المشاكل ، من الجوع وإمدادات الغذاء ، إلى تحسين نوعية الحياة لجميع الناس بسبب مواءمة المستويات الغذائية لمجموعة متنوعة من المنتجات النباتية.



ليس من الضروري التفكير في أن التكنولوجيا الحيوية وصلت اليوم إلى ذروة تطورها - سيكون مثل هذا الرأي خاطئًا بشكل أساسي. مزيد من تجزئة "التكنولوجيا الحيوية" إلى مناطق واسعة تتعامل مع المهام التطبيقية الخاصة بهم. على سبيل المثال ، في روسيا ، تم اعتماد "البرنامج الشامل لتطوير التكنولوجيا الحيوية" ، والذي من المقرر أن يتم في إطاره إنشاء طائفة اقتصادية حيوية قادرة على المنافسة عالميًا ومؤسسات تعمل في هذا المجال. علاوة على ذلك ، من المتوقع أنه بحلول عام 2020 ، بلغ حجم هذا القطاع ما لا يقل عن 1 ٪ من الناتج المحلي الإجمالي ، وبحلول عام 2030 - على الأقل 3 ٪ من الناتج المحلي الإجمالي للاتحاد الروسي. هذه ليست مجرد خطط طموحة ، هذه حقيقة قاسية يجب تحقيقها.

ما هي الصناعات التي قد تتأثر بالتكنولوجيا الحيوية في المستقبل القريب؟ كل شيء تقريبًا ، لأننا نرى المزيد من التكامل بين المجالات العلمية والتطبيقية المختلفة مع بعضها البعض.

خذ على سبيل المثال صناعة الفضاء ، التي تعمل بالفعل بنشاط مع الكائنات الحية الدقيقة ، باستخدام أساليب التكنولوجيا الحيوية الحقيقية. على سبيل المثال ، بفضل إرسال أنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة إلى محطة الفضاء الدولية ، نعلم أن عددًا كبيرًا من البكتيريا تقاوم الإشعاع الكوني الصلب لمجموعة واسعة من الأطياف والموجات. علاوة على ذلك ، وجدنا على الكائنات الحية الدقيقة في الأرض التي هي في حالة من الرسوم المتحركة المعلقة (تحدث تقريبًا: "الإسبات") ، والتي انبثقت عنها فقط بعد تعرضها للأشعة الكونية. إنهم ببساطة لا يستطيعون أن يتشكلوا على كوكبنا ، لقد أحضروا إلينا في عملية تكوين النظام الشمسي من أجسام فضائية أخرى في مجرتنا.

وإلا كيف يمكن للتكنولوجيا الحيوية أن تؤثر على استكشاف الأشخاص للمكان الأقرب إلينا؟ تخيل حتى رحلة استكشافية بسيطة لكواكب أخرى ضمن مجموعتنا المحلية - على سبيل المثال ، إلى المريخ. بالإضافة إلى الاستقرار النفسي لطاقم مثل هذه البعثة (وستستمر رحلة في اتجاه واحد لمدة عام على الأقل في المستوى الحالي لتطوير الصواريخ وأنواع أخرى من المحركات المناسبة للاتصال بين الكواكب) ، ستحتاج إلى إمدادات لائقة من الغذاء والوقود. حتى الآن ، من المستحيل تسليم إمدادات غذائية سنوية إلى محطة الفضاء الدولية لمجموعة تتكون من 3-5 رواد فضاء - وهذا أمر صعب للغاية وسيتطلب الأمر عدة مركبات إطلاق. ماذا يمكننا أن نقول عن المهمة الفضائية طويلة المدى ، والتي بموجبها لن يكون هناك ببساطة إمكانية تجديد الإمدادات في الطريق.

لذلك ، سيكون من الضروري إنشاء زراعة غذائية غير متقطعة على الفور - فقط مثل هذا المخطط سيضمن سلامة كل من مهام الطيران والاستعمار. تم تسمية علماء المختبر الوطني باسم بيركلي "في الولايات المتحدة ، التي تقترح مرة أخرى اللجوء إلى استخدام أحدث الإنجازات في مجال البيولوجيا التركيبية. ماذا تعني؟

ويقدر الباحثون أنه بالنسبة لرحلة استكشافية إلى كوكب المريخ تستمر لمدة عامين ونصف تقريبًا ، فإن استخدام الأساليب الحديثة المستخدمة في التكنولوجيا الحيوية سيقلل من الحاجة إلى الوقود القابل للاشتعال مرتين ونصف المرة و ⅓ للغذاء. وأشار الباحثون في التقرير إلى أن آخر التطورات في تقاطع الأحياء والتكنولوجيا النانوية ستساعد أيضًا في بناء الوحدات السكنية. مباشرة على كوكب آخر ، سواء كان كوكب المريخ أو غيره. يمكن تصنيع جميع المواد اللازمة لذلك على الفور ، ويمكن الحصول على كتل البناء باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة الطبقات.

من الطبيعي أن للتقنيات الحيوية أيضًا العديد من "الموازين" والقيود ، أولها المقدمات الاجتماعية والأخلاقية والدينية. يمكن للشخص ، في الواقع ، استخدام قدرات الكائنات الحية على حل مجموعة متنوعة من المشكلات في دورة لا نهاية لها ، ولكن ، في الممارسة العملية ، تصل إلى نقطة معينة فقط - بعض السمات التي لا يمكن تجاوزها. بادئ ذي بدء ، يتعلق هذا بالاستنساخ الكامل للكائنات الحية (تذكر خروف دوللي وكل ما قيل عنه). اليوم ممنوع في معظم الدول المتقدمة ، والأشخاص ، على الرغم من كل شيء ، على استعداد للقيام بذلك ، عليهم أن يبحثوا عن التمويل وظروف العمل حيث لا ينتهكون أي قوانين - على سبيل المثال ، في المياه المحايدة للمحيطات (التي لا تخضع للقوانين الوطنية أو دولة واحد).

في الوقت نفسه ، بطبيعة الحال ، لا أحد يستبعد اليوم حقيقة أن الاستنساخ البشري الكامل في المستقبل سيصبح ممكناً. سيظهر المستقبل كيف سيحفز ذلك صناعة التكنولوجيا الحيوية بأكملها وما هي مجالات العمل الجديدة ذات التقنية العالية التي ستظهر فيها بعد هذا الحدث.

ينطبق هذا على التطور العام للتكنولوجيا الحيوية ، كصناعة علمية وصناعية كبيرة عند تقاطع التكنولوجيا وعلم الأحياء. وما هي المهن ومجالات التوظيف التي تتأثر "بالتكنولوجيا الحيوية" كمفاهيم؟ في الواقع ، هناك الكثير. دعونا نحاول فقط سرد الأكثر إثارة للاهتمام واعدة.

وهو متخصص في استبدال الحلول القائمة والشيخوخة الرسمية في مختلف الصناعات بتقنيات جديدة من مجال التكنولوجيا الحيوية (على سبيل المثال ، الوقود الحيوي بدلاً من وقود الديزل ، أو مواد البناء العضوية بدلاً من الأسمنت والخرسانة والصلب).

وهو متخصص في تخطيط وتصميم وإنشاء تقنيات الحلقة المغلقة بمشاركة الكائنات المعدلة وراثيا والكائنات الدقيقة (المفاعلات الحيوية ، أنظمة إنتاج الغذاء في المناطق الحضرية).

هذا متخصص في تصميم نوع جديد من المدن ، باستخدام أحدث الإنجازات في مجال التكنولوجيا الحيوية ، بما في ذلك الطاقة البيولوجية النظيفة وأنظمة التحكم في التلوث.

هذا متخصص في إنشاء منتجات بيولوجية طبية جديدة ذات خصائص مرغوبة يمكن أن تحل محل الأدوية المركبة اصطناعياً.

هذا متخصص في إدخال المحاصيل المعدلة وراثيا في الزراعة ، ويشارك أيضًا في تنفيذ حلول التكنولوجيا الحيوية والحصول على النتائج مع الخصائص المرغوبة ، والتي يمكن أن تكون مختلفة جدًا: الغلة العالية ، زيادة المقاومة للظروف الجوية السيئة والطفيليات.

هذا متخصص في ترتيب وصيانة المشاريع الزراعية على أسطح وجدران ناطحات السحاب والمباني السكنية ، أي في المناطق الحضرية. هنا يمكن أن يكون كل من تربية الماشية والغذاء.

هذا متخصص يطبق خصائص وتنظيم الحياة البرية والكائنات الحية (بما في ذلك البشر) لإنشاء أنظمة آلية وتحسين تكنولوجيا الكمبيوتر. على سبيل المثال ، تعمل شبكات الحوسبة الموزعة القائمة على الكائنات الحية الدقيقة حاليًا على حل مشكلات محددة لا تخضع لنمذجة الكمبيوتر.

اقرأ المزيد عن المهن المستقبلية على أطلس موقع المهن الجديد.