Die Zukunft der Biotechnologie

Die Biotechnologie ist trotz des Pathos und der Innovationskraft des Namens eine der ältesten Industrien, die entstanden ist, als das Konzept der Wissenschaft noch nicht etabliert war. In diesem Fall ist die Biotechnologie im weitesten Sinne dieses Konzepts zweifellos eines der vielversprechendsten und vielversprechendsten Untersuchungsgebiete für die Möglichkeiten der Verwendung lebender Organismen. Tatsächlich begegnete die Menschheit zuerst Biotechnologien (im einfachsten und weitesten Sinne) zur gleichen Zeit, als sie auf "Biota" stieß - das heißt auf die biologisch aktive Bevölkerung der verschiedensten Wesenheiten auf unserem Planeten: beim Backen von Brot, beim Brauen (in beiden Fällen, Hefekulturen) und gleich zu Beginn schüchterne Schritte bei der Auswahl der Pflanzen, die sich selbst ernährten.





Natürlich begann die bewusste und systematische Entwicklung der Biotechnologie später - vor nicht allzu langer Zeit nach wissenschaftlichen Maßstäben am Ende des 17. Jahrhunderts, als die Existenz von Mikroorganismen entdeckt wurde. Eine große Rolle bei dieser Entdeckung spielte der St. Petersburger Akademiker K. S. Kirkhgov, der das Phänomen der biologischen Katalyse entdeckte und versuchte, Zucker aus verfügbaren heimischen Rohstoffen (hauptsächlich Rüben) biokatalytisch zu gewinnen. Und den Begriff „Biotechnologie“ verdanken wir dem ungarischen Ingenieur Karl Ereki, der ihn 1917 erstmals in seiner Arbeit verwendete. Ein großer Verdienst bei der anfänglichen Bildung der Biotechnologie als Richtung in der Wissenschaft der Biologie wird auch einem der berühmtesten Mikrobiologen - Louis Pasteur - zuteil, dank dessen Entdeckungen niemand daran zweifelte, dass die Biotechnologie eine unabhängige wissenschaftliche Richtung ist.

Das erste Patent auf dem Gebiet der Biotechnologie wurde 1891 in den Vereinigten Staaten erteilt - der japanische Biochemiker Dz. Takamine entdeckte die Methode zur Verwendung von Enzympräparaten für industrielle Zwecke: Diastase zur Verzuckerung von Pflanzenabfällen.

Im 20. Jahrhundert nahm die Entwicklung der Biotechnologie ein neues Aussehen und viele Richtungen an - insbesondere begannen sie, andere Sektoren und Bereiche der menschlichen Wirtschaftstätigkeit zu beeinflussen. Es ist nur erwähnenswert, dass die aktive Entwicklung der Fermentations- und mikrobiologischen Industrie uns Hunderte, wenn nicht Tausende von Methoden und Medikamenten beschert hat, die das Leben aller Menschen erheblich verbessern: Es wurde möglich, Antibiotika, Lebensmittelkonzentrate herzustellen und die Fermentation von Produkten pflanzlichen und tierischen Ursprungs zu kontrollieren wahnsinnig wichtig für das Essen.

Die Isolierung und Reinigung des ersten Antibiotikums - Penicillin - auf ein akzeptables Niveau wurde erst 1940 möglich, während die gesamte Biotechnologieindustrie auf ein völlig neues Niveau gebracht und neue Aufgaben gestellt wurden, wie zum Beispiel: Suche und Entwicklung von Technologien für die Herstellung von Arzneimitteln, die von Mikroorganismen hergestellt werden, Reduzierung der Kosten und Erhöhte Sicherheit bei der Einnahme von Medikamenten durch den Patienten und so weiter.

In der heutigen Welt ist die Biotechnologie fast untrennbar mit Ingenieurwesen (einschließlich Genetik), Energie, Medizin, Landwirtschaft, Ökologie und vielen anderen Branchen und wissenschaftlichen Denkfeldern verbunden.

In den letzten 100 Jahren hat sich dank des ungezügelten Fortschritts in alle Richtungen das Spektrum der Aufgaben und Methoden zu deren Lösung in der Biotechnologie erheblich verändert. Die Basis der sogenannten Die „neue“ Biotechnologie basiert auf sehr fortschrittlichen und hochtechnologischen Methoden der Gentechnik und Zelltechnik, mit deren Hilfe viele komplexe Operationen durchgeführt werden, einschließlich der Rekonstruktion ihrer lebensfähigen Kopien aus einzelnen Zellfragmenten.

An der Schnittstelle zwischen Biotechnologie und anderen wissenschaftlichen Bereichen können die interessantesten und unerwartetsten Lösungen entstehen, mit denen Sie das Potenzial einer Vielzahl lebender Organismen besser erkennen und nutzen können. Als Ergebnis erfahren wir mehr über die Prozesse, mit denen wir erhalten:

- Materialien und Verbundwerkstoffe
- Kraftstoffe und Synthesemethoden
- Arzneimittel und Impfstoffe
- Methoden zur Diagnose und Vorbeugung von Krankheiten, einschließlich genetisch bedingter.
- Ganz zu schweigen von den Alterungsprozessen, die gewissermaßen der „philosophische Stein“ der biotechnologischen Welt sind. Es gibt viele absolut weltliche und, verzeihen Sie mir, „einfache“ Perspektiven, sie im wirklichen Leben mit ihrer Praxis anzuwenden.

Zunächst einmal werden hier natürlich „genetisch veränderte Organismen“, die berüchtigten „GVO“, von einem ungebildeten Leser / Betrachter / Zuhörer zu Unrecht nicht geliebt. Tatsächlich war die Menschheit von dem Moment an, als sie das Nomadentum in eine feste Lebensweise verwandelte und begann, das Land zu kultivieren und Vieh zu züchten, mit der Schaffung „gentechnisch veränderter“ Pflanzen in der Landwirtschaft beschäftigt. Ohne dies hätten wir im Prinzip keine Ernte, da die Bedingungen der Biozönose (dh die nachhaltige Entwicklung von Organismen) weder eine Kuh noch Weizen zulassen würden. Und deshalb können Biotechnologien auf dem Gebiet der Pflanzenkulturen viele Probleme lösen, von Hunger und Nahrungsmittelversorgung bis hin zur Verbesserung der Lebensqualität aller Menschen aufgrund der Harmonisierung des Nährstoffniveaus einer Vielzahl pflanzlicher Produkte.



Man muss nicht glauben, dass die Biotechnologien heute den Höhepunkt ihrer eigenen Entwicklung erreicht haben - eine solche Meinung wäre grundsätzlich falsch. Weitere Fragmentierung der "Biotechnologie" in große Bereiche, die sich mit ihren eigenen angewandten Aufgaben befassen. In Russland wurde beispielsweise das „Umfassende Programm zur Entwicklung der Biotechnologie“ verabschiedet, in dessen Rahmen eine global wettbewerbsfähige Bioökonomiesekte und in diesem Bereich tätige Unternehmen geschaffen werden sollen. Darüber hinaus wird erwartet, dass das Volumen dieses Sektors bis 2020 mindestens 1% des BIP und bis 2030 mindestens 3% des BIP der Russischen Föderation beträgt. Dies sind nicht nur ehrgeizige Pläne, dies ist eine harte Realität, die erfüllt werden muss.

Welche Branchen könnten in naher Zukunft von der Biotechnologie betroffen sein? Fast alles, denn wir sehen eine weitere Integration verschiedener wissenschaftlicher und angewandter Bereiche miteinander.

Nehmen wir zum Beispiel die Raumfahrtindustrie, die bereits aktiv mit Mikroorganismen arbeitet und echte biotechnologische Methoden einsetzt. Zum Beispiel wissen wir dank des Sendens verschiedener Arten von Mikroorganismen an die ISS, dass eine große Anzahl von Bakterien gegen harte kosmische Strahlung einer Vielzahl von Spektren und Wellen resistent ist. Darüber hinaus fanden wir auf der Erde Mikroorganismen, die sich in einem Zustand schwebender Animation befinden (grob gesagt: „Winterschlaf“), der erst nach Bestrahlung mit kosmischen Strahlen daraus hervorging. Sie konnten sich einfach nicht auf unserem Planeten bilden, sie wurden uns während der Bildung des Sonnensystems aus anderen Weltraumobjekten unserer Galaxie gebracht.

Wie sonst können Biotechnologien die Erforschung des uns am nächsten gelegenen Raums durch Menschen beeinflussen? Stellen Sie sich sogar eine einfache Erkundungsexpedition zu anderen Planeten unserer lokalen Gruppe vor - zum Beispiel zum Mars. Zusätzlich zur psychologischen Stabilität der Besatzung einer solchen Expedition (und ein Einwegflug wird bei dem derzeitigen Entwicklungsstand von Raketen und anderen Triebwerkstypen, die für die interplanetare Kommunikation geeignet sind, mindestens ein Jahr dauern) wird sie eine angemessene Versorgung mit Nahrungsmitteln und Treibstoff benötigen. Selbst jetzt ist es unmöglich, eine jährliche Versorgung der ISS mit Lebensmitteln für eine Gruppe von 3-5 Kosmonauten zu liefern - dies ist zu schwierig und es werden mehrere Trägerraketen benötigt. Was können wir über die langfristige Weltraummission sagen, bei der es einfach keine Möglichkeit gibt, unterwegs Vorräte aufzufüllen?

Daher muss vor Ort ein ununterbrochener Lebensmittelanbau eingerichtet werden - nur ein solches System gewährleistet die Sicherheit sowohl der Flugmissionen als auch der Kolonialisierung. Wissenschaftler des National Laboratory benannt nach Berkeley “in den Vereinigten Staaten, was erneut darauf hindeutet, auf die neuesten Errungenschaften auf dem Gebiet der synthetischen Biologie zurückzugreifen. Was bedeutet das?

Die Forscher schätzen, dass für eine Expedition zum Mars, die etwa zweieinhalb Jahre dauert, der Einsatz moderner Methoden in der Biotechnologie den Bedarf an brennbarem Kraftstoff um das Zweieinhalbfache und ⅓ für Lebensmittel senken wird. In dem Bericht stellten die Forscher fest, dass die neuesten Entwicklungen an der Schnittstelle von Biologie und Nanotechnologie auch beim Bau von Wohnmodulen helfen werden. Direkt auf einem anderen Planeten, sei es der Mars oder ein anderer. Alle dafür notwendigen Materialien können vor Ort synthetisiert und Bausteine ​​mit der Multilayer-3D-Drucktechnologie gewonnen werden.

Natürlich haben Biotechnologien auch zahlreiche "Gleichgewichte" und Einschränkungen, von denen das erste die sozio-ethischen und religiösen Prämissen sind. Tatsächlich kann eine Person die Fähigkeiten lebender Organismen nutzen, um eine Vielzahl von Problemen in einem endlosen Zyklus zu lösen, in der Praxis jedoch nur bis zu einem bestimmten Punkt - ein Merkmal, das nicht überschritten werden kann. Dies betrifft zunächst das vollständige Klonen lebender Organismen (erinnern Sie sich an die Dolly-Schafe und alles, was darüber gesagt wurde). Heutzutage ist es in den meisten Industrieländern verboten, und Menschen, die trotz aller Widrigkeiten dazu bereit sind, müssen nach Finanzierungs- und Arbeitsbedingungen suchen, unter denen sie keine Gesetze verletzen - zum Beispiel in den neutralen Gewässern der Ozeane (die nicht durch nationale Gesetze kontrolliert werden oder nicht) ein Land).

Gleichzeitig schließt heute natürlich niemand die Tatsache aus, dass in Zukunft ein vollständiges Klonen von Menschen möglich sein wird. Die Zukunft wird zeigen, wie dies die gesamte Biotechnologiebranche stimulieren wird und welche neuen High-Tech-Arbeitsbereiche nach dieser Veranstaltung darin erscheinen werden.

Dies gilt für die allgemeine Entwicklung der Biotechnologie als große wissenschaftliche und industrielle Industrie an der Schnittstelle von Technologie und Biologie. Und welche Berufe und Beschäftigungsbereiche sind von breiten „Biotechnologien“ als Konzepten betroffen? In der Tat gibt es viele. Versuchen wir, nur die interessantesten und vielversprechendsten aufzulisten.

Er ist Spezialist für den Ersatz bestehender und formal alternder Lösungen in verschiedenen Branchen durch neue Techniken aus dem Bereich der Biotechnologie (z. B. Biokraftstoffe anstelle von Dieselkraftstoff oder organische Baustoffe anstelle von Zement, Beton und Stahl).

Er ist Spezialist für die Planung, Gestaltung und Entwicklung von Technologien mit geschlossenem Regelkreis unter Beteiligung genetisch veränderter Organismen und Mikroorganismen (Bioreaktoren, Lebensmittelproduktionssysteme in städtischen Gebieten).

Dies ist ein Spezialist für die Gestaltung eines neuen Stadttyps, der die neuesten Fortschritte in der Biotechnologie nutzt, einschließlich sauberer biologischer Energie und Verschmutzungsbekämpfungssysteme.

Dies ist ein Spezialist für die Herstellung neuer biologischer biologischer Produkte mit gewünschten Eigenschaften, die künstlich synthetisierte Arzneimittel ersetzen können.

Dies ist ein Spezialist für die Einführung gentechnisch veränderter Pflanzen in der Landwirtschaft, der sich auch mit der Implementierung biotechnologischer Lösungen befasst und Ergebnisse mit gewünschten Eigenschaften erzielt, die sehr unterschiedlich sein können: hoher Ertrag, erhöhte Beständigkeit gegen widrige Wetterbedingungen und Parasiten.

Dies ist ein Spezialist für die Anordnung und Instandhaltung von landwirtschaftlichen Betrieben auf Dächern und Wänden von Wolkenkratzern und Wohngebäuden, dh in städtischen Gebieten. Hier kann sowohl Futter- als auch Viehzucht stattfinden.

Dies ist ein Spezialist, der die Eigenschaften und die Organisation von Wildtieren und lebenden Organismen (einschließlich Menschen) anwendet, um automatisierte Systeme zu erstellen und die Computertechnologie zu verbessern. Beispielsweise lösen verteilte Computernetzwerke, die bereits heute auf Mikroorganismen basieren, spezifische Probleme, die keiner Computermodellierung unterliegen.

Weitere Informationen zu zukünftigen Berufen finden Sie auf der Website des Atlas der neuen Berufe.