تعريف التقانة الحيوية Biotechnology

هي التقنيات التي تستخدم الأحياء أو أجزاء منها أو مواد منها وذلكبهدف إنتاج أو تحوير منتج أو تحسين النباتات أو الحيوانات أو الكائنات الدقيقةلأهداف محددة مفيدة.

أنواع التقانات الحيوية وطرق الإستفادة منها

يوجد عدة أنواع من التقانات الحيوية المختلفة في إختصاصاتها وفوائدها وفيما يلي نذكر أهم تلك التقانات الحيوية وبعضا من إنجازاتها الهامة:

1- التقانة الحيوية الحمراء (Red Biotechnology)

هي التقانة الحيوية التي تتخصص في المجال الطبي البشري. وفيما يلي نذكر بعضا من الإنجازات والإكتشافات الهامة التي تحققت بفضل التقانة الحيوية الحمراء:

1- إنتاج المضادات الحيوية (Antibiotics) إنطلاقا من الكائنات الحية.

2- إنتاج اللقاحات الحيوية من الكائنات الحية الممرضة.

3- إنتاج الأدوية الحيوية المصدر مثل الانسولين وغيره..

4- العلاج الجيني (Gene Therapy) والذي يعنيمعالجة الأمراض الوراثية في البشر بإستخدام التقانة الحيوية في نقل وتعديل الجينات

5- إمكانية زرع أعضاء جديدة بإستخدام المحتوى الوراثي لخلية المريض نفسه بدلا من نقلها من عضو متبرع أو من إنسان ميت.

6- إكتشاف تحليل الحمض النووي (DNA) والذي يلعب دورا كبيرا في قضايا اثبات النسب أو القرابة وفي الطب الشرعي.

7- إكتشاف فحوصات الحمض النووي والتي تتم ما قبل الزواج لمعرفة إحتمال الإصابة بالأمراض وخاصة الأمراض الوراثية وإحتمال إنتقالها في الأجيال القادمة.

8- استخدام الهندسة الوراثية لمعالجة الأمراض المستعصية.

9- إستخدام الهندسة الجينية في عزل (الطفرات) الضارة .

10- إنتاج أدوية خاصةإنطلاقا من المحتوى الجينى لفرد ما (Genetic pharmacology).

2- التقانة الحيوية الخضراء (Green Biotechnology‏)

هي التقانة الحيوية التي تتخصص في المجال الزراعي. وفيما يلي نذكر بعضا من الإنجازاتالهامة التي تحققت بفضل التقانة الحيوية الخضراء وذلك من مخابرها الخاصة وفي مخابر زراعة الخلايا والأنسجة النباتية:

1- إنتاج كافة الأشتال النسيجية (Tissue Culture) المصدر ذات الفوائد المتعددة من ( فواكه، خضار، نباتات زينة، أزهار قطف،نباتات برية، طبية، عطرية..) ذات الإنتاجية العالية وبمواصفات دولية تمكننا منتصديرها إلى كافة دول العالم.

2- إنتاج المحاصيل ذات القيمة الغذائية العالية في نسب (الفيتامينات، البروتين، السكر، الزيت).

3- إنتاج نباتات مقاومة للحشرات والأمراض التي تصيبها وبالتالي عدم إستخدام المبيدات السامة والضارة بالإنسان والبيئة.

4- إنتاج النباتات ذات الموطن الأصلي للدولة ومقاومة للظروف البيئية القاسية من ( إرتفاع في درجات الحرارة والجفاف وغيرها ..).

5- إنتاج محاصيل و نباتات ذات مواصفات خاصة تكون مصادر جديدة للمواد الخام اللازمة لصناعة ( البلاستيك والدهانات والألياف الصناعية والمواد اللاصقة والمنظفات) ذات المصدر العضوي وليس البترولي أو الكيميائي.

6- الزراعة النسيجية تؤدي إلى مضاعفة كميات المحاصيل الناتجة بواسطة علوم التقانة الحيوية وإختزال الوقت اللازم للإكثار والإنتاج بطرق الزراعة الشائعة وبالتالي المساعدة على القضاء على المجاعات وإرتفاع أسعار المواد الغذائية.

7- إنتاج المبيدات الحشرية الحيوية والعضوية من مصادر طبيعية غير كيميائية لا تضر بالإنسان والبيئةوكافة أشكال الحياة.

8- إنتاج الأسمدة العضوية والحيوية من مصادر طبيعية غيركيميائية وغير ضارة بالإنسان والبيئة.

3- التقانة الحيوية البيضاء (White Biotechnology‏)

هي التقانة الحيوية التي تتخصص في المجال الصناعي. تعتبر التقانة الحيوية البيضاء من أكثر التقانات إستخداما وإنتشارا في دول العالم المتقدمة , ولقد أدخلت هذه التقانة تعديلات جزرية في العديدمن الصناعات القديمة مثل صناعة (النسيج والورق والبلاستيك وبعض الأدوية) وأنتج تالعديد من المنتجات التي كان لها الأثر الكبير في عالمنا. وفيما يلي نذكر بعضا منالإنجازات الهامة التي تحققت بفضل التقانة الحيوية البيضاء:

1- استخدام الكائنات الحية لإنتاج مواد كميائية بالطرق الحيوية بدلاً من الطرق الصناعية الملوثة.

2- التصنيع الدوائي الحيوي للعديد من الأدوية ومنها إنتاج (الفيتامينات).

3- إنتاج المواد الحيوية الخاصة بمعالجة الأنسجةوالجلود.

4- إنتاج البلاستيك القابل للتحلل العضوي.

5- إنتاج مواد لاصقة من مصدر نباتي ومن المتوقع أن تشكل هذه المادة بديلاً للمواد اللاصقة ذات الأصل البترولي السام والملوث للبيئة.

6- إنتاج منظفات ذات أصل نباتي عضويغير كيميائي وقد أثبتت هذه المنظفات كفاءة عالية في التنظيف.

7- إنتاج أنواعمن البوليميرات الحيوية (Bio polymer) المطوّرة الجديدة والتي تدخل في صناعات النسيج والأقمشة والأثاث.

4- التقانة الحيوية الزرقاء (Blue Biotechnology)

هي التقانة الحيوية التي تتخصص في مجال المياه (المحيطات، البحار، الأنهار، البحيرات ..) وفيما يلي نذكر بعضا من الإنجازات الهامة التي تحققت بفضل التقانة الحيوية الزرقاء:

1- دراسة المحتوى الحيويمن الكائنات الحية في (المحيطات، البحار، الأنهار..).

2- دراسة تتطورالكائنات الحية البحرية في بيئاتها المختلفة.

3- إكثار العديد من الكائنا تالحية المائية وإطلاقها ومراقبتها في بيئاتها الجديدة .

4- دراسة تأثير كافة أنواع التلوث الذي يلحق الأذى والضرر بالكائنات البحرية بكافة أنواعها.

5- إنتاج العديد من المواد (العضوية والطبيعية) التي تقوم بمكافحة التلوث المائيبأنواعه.

6- وضع الحلول والآليات الخاصة بعمليات الاستزراع المائيوالبحري.

5- التقانة الحيوية البيئية (Environmental Biotechnology)

هي أحد أهم أنواع التقنيات الحيوية وهو التقنية التيتهتم بتطبيقات التقنية الحيوية في المجالات البيئية ويعرف باسم الموجة الرمادية أوالجيل الثالث للتقنية الحيوية (تتشارك في هذا الجيل مع التقنية الحيوية الصناعية). وفيما يلي نذكر بعضا من الإنجازات والتطبيقات الهامة التي تحققت بفضل التقانة الحيوية البيئية :

1- إنتاج المواد الفعالة باستخدام الكائنات الحية Bioremediation للتخلص من ملوثات التربة والمياه.

2- إنتاج المواد الفعالة التي تحد من ظاهرة التلوث بالمغذيات وحدوث ظاهرة التخثر على السطوح المائية Eutrophication والتي تحدث غالباً نتيجة تلوث مياه الأنهار والبحيرات من زيادة تركيز مركبات النيتروجين والفوسفور التي يحملها لها الصرف الصحي والصناعي مما يؤديإلى نمو الطحالب والنباتات العالقة بشكل كثيف.

3- إنتاج الوقود والغاز الحيوي Biofuel الذي ينتج عضويا لإنتاج طاقة نظيفة .

4- إنتاج المواد المتلاشية حيوياً ( إنتاج مواد بلاستيكية ذات أصل عضوي وليس بترولي قابلة للتحلل الحيوي الذاتي بعد فترة زمنية محددة).

5- إنتاج الكاشفات الحيوية Bioindicators من منشأ حيوي عضوي.

6- اكتشاف الاختبارات الحيوية Bioassays والتي تساعد في معرفة العديد من العمليات الحيوية.

7- إنتاج المواد الفعالة الحيوية التي تقوم على معالجة الفضلات بيولوجيا Bio Waste treatment مثل معالجة النفايات ومياه الصرف الصحي دون أن يكون لها أي تأثير ضار على البيئة.

التقنية الحيوية ( أو بالإنجليزية البيوتكنولوجيbiotechnology ) ، هي كلمة مكونة من مقطعين : الأول bio ( حيوية ) و هي مشتقة من الكلمة اللاتينية bios وتعني الحياة ، و المقطع الثاني Tochnology ( تقنية ) وتعني طريقة عمل الأشياء . وبناء على ذلك يمكن تعريف التقنية الحيوية على أنها استخدام النظم الحيوية لإنتاج منتج ما ، وهذا التعريف يعبر عن المفهوم التقليدي للتقنية الحيوية .
وهذا المفهوم التقليدي للتقنية الحيوية قديم جدا فقد كان القدماء منذ آلاف السنوات يعرفون أن أغذية أو مشروبات معينة كانت تتغير خواصها إذا ما تركت لبعض الوقت . وعلى سبيل المثال فالعجائن ترتفع وتزداد في الحجم ويكون لها خواص طيبة إذا ما تركت لبعض الوقت . و التحولات التي تتسبب في هذه التغيرات تعرف بالتخمر Fermentation و التخمر ينتج عن نمو وتكاثر الكائنات الدقيقة الموجودة بالأغذية . وهذه الكائنات الدقيقة تستخدم بعض المغذيات الموجودة في الأغذية ثم تنتج مواد أخرى كنواتج ثانوية في خلال عملية التخمر . فالخميرة ( yeast ) تستخدم الجلوكوز الموجود في العجين وتنتج غاز ثاني أكسيد الكربون و كحول اللإيثانول . وغاز ثاني أكسيد الكربون الناتج يجعل الخبز مرتفعاً ومملوء بالفراغات الهوائية ( Airy ) التي تشبه الفتحات الموجودة في شمع عسل النحل أما كحول الإيثانول فيتطاير خلال عملية التسخين ويترك نكهة ( Aroma ) مميزة في الخبز . وبنفس الفكرة فإن اللبن يتخثر ( عملية التجبن ) ويصبح حمضياً بطعم الزبادي نتيجة لنمو الباكتيريا و إنتاجها للأحماض في اللبن . ولذلك فإن المفهوم التقليدي للتقنية الحيوية يشمل صانع اللبن الزبادي الذي يحتفظ بسلالة باكتيرية مناسبة ( Bio ) ويضيفها إلى اللبن و يوفر الحرارة المناسبة وظروف التحضن المناسبة ( Technology ) ليحصل في النهاية على المنتج المطلوب .
وتعرف التقنية الحيوية بمفهومها الحديث على أنها استخدام تقنيات ( Technologies ) على المستوى الجزيئي Molecular عادة أو على المستوى الخلوي Cellular أو على مستوى العضيات الخلوية ( Organelles ) وذلك لتحوير النظم الحيوية ( bio ) بهدف إنتاج أو تحسين طريقة إنتاج منتج ما أو بهد أداء وظيفة معينة . وعادة يعتمد التحوير على المستوى الجزيئي على نقل ( إضافة ) جينات معينة للحصول على ناتج جديد في الخلية أو تعطيل ( إسكات ) جينات معينة لتأخير ( أو منع ) إنتاج بروتينات معينة في الخلية . وتستخدم تقنية الحامض النووي المعاد الإتحاد ( recombinant DNA ) لإجراء هذه التحويرات . ويعرف منتج التقنية الحيوية بإسم ( Biotech product ) كما يعرف النظام الحيوي الذي تم تحويره وراثياً بإسم Genetically Modified ( أو اختصارا GM ) أو " مهندس وراثيا " وبناء على ذلك فالنبات المحور ( المهندس ) وراثيا يعرف بإسم GM Plant و الحيوان المحور وراثيا GM Animal وهكذا ، و أحيانا ً تعرف الباكتيريا المحورة وراثيا بإسم Biotech Bugs . ويمكن أن نقدم تعريف مبسط للتقنية الحيوية على أنها مجموعة من التقنيات التي تعتمد في أغلب الأحوال على المقدرة التصنيعية للخلايا الحية وعلى استخدام الحامض النووي DNA ، لتوجيه ( والتحكم في ) هذه المقرة التصنيعية .
كما تستخدم التخميرات الميكروبية لصناعة منتجات عديدة تعتمد على الاستفادة من القدرة الإنتاجية المتنوعة للكائنات الدقيقة منها الأحماض مثل حامض الخليك و الأحماض الأمينية و المذيبات العضوية مثل الأسيتون و الصبغات مثل صبغة الإنديجو و الفيتامينات مثل فيتامين ج و المضادات الحيوية مثل البنيسيللين الذي تم إنتاجه في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1941 بكميات كبيرة و أنقذ حياة الآلاف من الجرحى من الجنود في الحرب العالمية الثانية و حياة الملايين من المصابين بكائنات ممرضة لم يكن من الممكن علاجها .

فروع تقانة حيوية

   التقنية الحيوية الزراعية
   التقنية الحيوية الطبية
   التقنية الحيوية البيئية
   التقنية الحيوية الصناعية