బయోటెక్నాలజీ ప్రయోజనాలు

బయోటెక్నాలజీ ప్రయోజనాలు

జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం అంటే ఏమిటి? దాని పరిధి, ప్రయోజనాలను వివరించండి?

మానవాళి మనుగడకు, సంక్షేమానికి  అవసరమైన ఉత్పత్తులను తయారు చేయడం కోసం సూక్ష్మజీవుల ధర్మాలను, వాటి వల్ల కలిగే ఉపయోగాలను లేదా కణాలు, వాటిలోని భాగాలను పారిశ్రామిక స్థాయిలో వినియోగించుకొనే విజ్ఞానమే జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం.

(లేదా)
సూక్ష్మజీవులను లేదా వాటి శరీర భాగాలను ఉపయోగించి మానవజాతికి ఉపయోగకరమైన ఉత్పత్తులను తయారుచేసే సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ‘జీవసాంకేతిక శాస్త్రం’ లేదా ‘బయోటెక్నాలజీ’ అంటారు. ఈ పదాన్ని మొదటిసారిగా కార్ల్‌ ఎరిక్‌ (1919) అనే శాస్త్రవేత్త ఉపయోగించాడు.

పరిధి: పెరుగుతున్న జనాభాకు అనుగుణంగా అధిక దిగుబడినిచ్చే, వ్యాధి నిరోధకత కలిగిన వంగడాల అభివృద్ధికి, వ్యాక్సిన్ల తయారీకి, అధిక స్థాయిలో ఔషధాలు, రసాయనాలు, జీవ ఎరువులు, బయోపెస్టిసైడ్‌ల ఉత్పత్తికి జీవసాంకేతిక శాస్త్రం ఉపయోగపడుతుంది.

జీవసాంకేతిక శాస్త్ర  ప్రయోజనాలు వైద్యశాస్త్రంలో...
మానవ హార్మోన్లయిన ఇన్సులిన్, పెరుగుదల హార్మోన్, ఇంటర్‌ఫెరాన్‌ వంటి వాటిని జెనెటిక్‌ ఇంజనీరింగ్‌ ప్రక్రియ ద్వారా వాణిజ్య పరంగా ఉత్పత్తి చేయడం.

పోలియో, మశూచి, హెపటైటిస్‌–బి, డిఫ్తీరియా వంటి వ్యాధులను నియంత్రించే అధునాతన వ్యాక్సిన్ల తయారీ.

సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి విటమిన్లు  ఉత్పత్తి చేయడం.

సూక్ష్మజీవ నాశకాలైన పెన్సిలిన్, ఎరిథ్రోమైసిన్‌ వంటి యాంటీ బయాటిక్‌లను వాణిజ్య స్థాయిలో తక్కువ ధరకు ఉత్పత్తి చేయడం.

వ్యాధులను గుర్తించే ఈజ్చీజnౌట్టజీఛి జుజ్టీటను ఉత్పత్తి చేయడం. ఉదా: ఎయిడ్స్‌ టెస్ట్‌ కిట్, మలేరియా టెస్ట్‌ కిట్, వైడల్‌ టెస్ట్‌ కిట్, గర్భనిర్ధారణ టెస్ట్‌ కిట్‌ మొదలైనవి.

వ్యవసాయ రంగంలో జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం
అధిక దిగుబడినిచ్చే వరి, గోధుమ, పండ్లు, కూరగాయలు, ఇతర వంగడాలు, హైబ్రిడ్‌ విత్తనాలను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు.

 వ్యాధి నిరోధక శక్తి కలిగిన వంగడాలను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు ఉదా: ఆ్ట పత్తి, ఆ్ట వంకాయ.

అధిక పోషక విలువలు కలిగిన పంటలు ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. ఉదా: గోల్డెన్‌ రైస్‌ (విటమిన్‌–ఎ).

వైరస్, కీటక, గుల్మనాశక నిరోధకతతో పాటు మంచి పోషక విలువలను కలిగిన వందలాది పరివర్తిత మొక్కలను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు.

జీవ ఎరువులు, జీవ కీటక నాశినులను, కృత్రిమ విత్తనాలను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు.

 పరిశ్రమల్లో జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం
జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం సహాయంతో వాణిజ్యపరంగా సూక్ష్మజీవులు, మొక్కలు, జంతువులు వంటి వాటి నుంచి పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఎంజైమ్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.

జంతు ఎంజైమ్‌లు: లైపేజ్, ట్రిప్సిన్, రెన్నట్‌...
వృక్ష ఎంజైమ్‌లు: పపైన్, ప్రోటియేజ్, అమైలేజ్‌..

సూక్ష్మజీవుల నుంచి∙లభించే ఎంజైమ్‌లు: గ్లూకోజ్, ఐసోమెరేజ్, ఆల్ఫా అమైలేజ్, ప్రోటియేజ్‌. ఈ ఎంజైమ్‌లను డిటర్జెంట్లు, పిండి పదార్థాలు, బీర్, వైన్, మందుల పరిశ్రమల్లో వినియోగిస్తున్నారు. ఉదా: మాంసాన్ని మృదువుగా ఉంచడానికి పపైన్‌ ఎంజైమ్, తోళ్లను మెత్తబరచడానికి ప్రోటియేజ్‌ను, జున్ను ఉత్పత్తికి రెన్నట్‌ను, ఆహార పదార్థాలకు రుచి తేవడానికి మోనో సోడియం గ్లుటామేట్‌ వంటివి వాడుతున్నారు.

విటమిన్లు, హార్మోన్లు, ఆమైనో ఆమ్లాలను ఉత్త్పత్తి చేయొచ్చు.

కృత్రిమ తీపి పదార్థాలను కూడా పారిశ్రామికంగా తయారు చేయొచ్చు.

ఆహార రంగంలో
అధిక పోషక విలువలు కలిగిన ఏక కణ ప్రొటీన్లను ( Single cell protein) ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. ఉదా: స్పైరులినా.

ప్రొటీన్లు, విటమిన్లు, ఖనిజలవణాలు, ఆవశ్యక అమైనో ఆమ్లాలు పుష్కలంగా లభించే పుట్టగొడుగులను పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేయొచ్చు.

అధిక దిగుబడినిచ్చే జన్యు పరివర్తిత వంగడాలను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. ఉదా: ఆ్టవంకాయ, ఎఝసోయా, ఎఝ మొక్కజొన్న మొదలైనవి.

నేర పరిశోధనలో జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం
D.N.A  ఫింగర్‌ ప్రింటింగ్‌ సహాయంతో నేర నిర్ధారణ చేయొచ్చు. అలాగే జీవుల ఆవిర్భావం, వర్గీకరణ మొదలైన వాటి గురించి తెలుసుకోవచ్చు.

పర్యావరణంలో జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం
బయోమైనింగ్, బయోరెమిడియేషన్‌ పద్ధతుల ద్వారా పర్యావరణాన్ని శుభ్రపర్చొచ్చు. కాలుష్యాన్ని తగ్గించే సూక్ష్మజీవులను ఉత్త్పత్తి చేయొచ్చు.

బయోగ్యాస్, వర్మి కంపోస్ట్, బయోఫెర్టిలైజర్స్‌ వంటి పర్యావరణ హిత పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయొచ్చు.

పారిశ్రామికీకరణ, పట్టణీకరణ, ఇతర కాలుష్య కారకాల వల్ల భూమి కలుషితం అవుతోంది. ఈ నేపథ్యంలో పర్యావరణ పరిరక్షణ కోసం జీవసాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగిస్తున్నారు. బయోరెమిడియేషన్, బయో స్క్రబ్బింగ్, బయోప్లాస్టిక్, బయోఫెర్టిలైజర్స్, బయోపెస్టిసైడ్స్, బయోడీజిల్, బయోగ్యాస్‌ వంటి వాటిని ఉపయోగించి పర్యావరణాన్ని పరిరక్షించొచ్చు. పర్యావరణాన్ని పరిరక్షించడంలో జీవసాంకేతిక శాస్త్రం ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తోంది.

ప్రమాదవశాత్తు సముద్రంలో పడే ముడిచమురును విచ్ఛిన్నం చేయడానికి,  ఓడరేవుల్లో చమురుతెట్టును తొలగించడానికి సూపర్‌బగ్‌గా పిలిచే సూడో మోనాస్‌ పుటిడా అనే బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగిస్తున్నారు.

బయోరెమిడియేషన్‌: సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి హానికర కాలుష్య కారకాలను నిర్వీర్యం చేయడం లేదా తొలగించడాన్ని బయోరెమిడియేషన్‌ అంటారు. వృక్ష ప్లవకాలు లేదా మొక్కల సాయంతో పర్యావరణంలోని కాలుష్య కారకాలను తొలగించడాన్ని ఫైటోరెమిడియేషన్‌ అంటారు.

ఉదా: క్లోరెల్లా, యూగ్లీనా, క్లామిడోమోనాస్, సిన్‌డెస్మస్‌ తదితర శైవలాలు మురుగునీటిలోని కర్బన పదార్థాలను తొలగిస్తాయి. నీటి నుంచి కాపర్, పాదరసం, యురేనియం మూలకాలను క్లోరెల్లా తొలగిస్తుంది. రైజోపస్, ఆస్పరజిల్లస్, పెన్సిలియం, న్యూరోస్పోరా తదితర శిలీంధ్రాలు లెడ్, పాదరసం వంటి మూలకాలను తొలగిస్తాయి.

పాడి, చెరకు, పండ్లరసాల పరిశ్రమల నుంచి వచ్చే వ్యర్థ పదార్థాలు పర్యావరణానికి హాని చేస్తాయి. ఈ వ్యర్థాల ఆధారంగా పుట్టగొడుగులు పెంచడంతోపాటు ఏకకణ ప్రొటీన్లను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. ఈ విధానం ద్వారా పర్యావరణానికి కలిగే హానిని నివారించొచ్చు.

 బయోఫెర్టిలైజర్స్‌: రసాయన ఎరువుల వల్ల విపరీతమైన కాలుష్యం ఏర్పడుతోంది. అందువల్ల నత్రజని లోపం ఉన్న నేలల్లో రసాయన ఎరువులకు బదులుగా జీవ ఎరువులైన రైజోబియం, నాస్టాక్, అనాబినా, అజోల్లా, అజటోబ్యాక్టర్, బాసిల్లస్, సూడోమోనాస్‌ వంటి సూక్ష్మజీవులను జీవ ఎరువులుగా ఉపయోగించి రసాయన ఎరువుల వాడకాన్ని నివారించాలి. ఈ విధానం ద్వారా పర్యావరణాన్ని పరిరక్షించొచ్చు.
∙బయోపెస్టిసైడ్స్‌: రసాయన పురుగు మందుల వల్ల ఎన్నో అనారోగ్యాలు కలుగుతున్నాయి. బాక్యులో వైరస్, ట్రైకోడెర్మా, బవేరియా బస్సీనా వంటి శైవలాలను క్రిమిసంహారకాలుగా వాడుతున్నారు.

ప్రమాదకర లోహాల తొలగింపునకు..
 పరిశ్రమల నుంచి వచ్చే వ్యర్థాల్లో పాదరసం, ఆర్సెనిక్, కాడ్మియం, సీసం, నికెల్‌ వంటి ప్రమాదకర లోహాలుంటాయి. కొన్ని రకాల సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి వీటిని నిర్వీర్యం చేయొచ్చు.

ఉదా: స్టెఫెలోకోకస్‌ ఆరియస్‌ అనే బ్యాక్టీరియా భూమి, నీటిలో ఉన్న పాదరసాన్ని తొలగిస్తుంది. కొరినే బ్యాక్టీరియం ఫ్లక్కమ్‌ ఫేషియన్స్‌ అనే బ్యాక్టీరియా.. నేల/నీటి నుంచి∙ఆర్సెనిక్‌ను తొలగిస్తుంది. సూడోమోనాస్‌ ఆర్గ్యునోసా అనే బ్యాక్టీరియా క్రోమియాన్ని తొలగిస్తుంది. ఎశ్చర్షియాకోలై అనే బ్యాక్టీరియా ఆర్సెనిక్, ఆంటిమొనీ లోహాలను, అనే జాతి రాగి లోహాలను తొలగిస్తుంది.

ఆస్పరజిల్లస్‌ నైగర్, ప్యూసేరియా ఆక్సీస్పోరమ్, మ్యూకర్‌ వంటి శిలీంధ్రాలు పర్యావరణం నుంచి ఈఈఖీని తొలగిస్తాయి.

జన్యు మార్పిడి పంటల ద్వారా పర్యావరణ పరిరక్షణ
సిట్రేట్‌ సింథటేస్‌ అనే ఎంజైమ్‌ తయారీకి కావాల్సిన జన్యువును కలిగి ఉన్న ఎఝ బొప్పాయి, ఎఝ పొగాకు, ఎఝ మొక్కజొన్న, ఎఝ వరి వంటి జన్యు మార్పిడి మొక్కలు భూమిలో అధికంగా ఉన్న అల్యూమినియాన్ని తొలగిస్తాయి.

∙నైట్రోరిడక్టేస్‌ అనే ఎంజైమ్‌ తయారీకి కావాల్సిన జన్యువును కలిగి ఉన్న  జన్యు మార్పిడి పొగాకు మొక్క భూమిలో పాతిపెట్టిన మందుపాతరల్లోని ప్రమాదకర పేలుడు పదార్థం నిర్వీర్యం చేస్తుంది.

∙బయోమైనింగ్‌: సూక్ష్మజీవులను, అవి విడుదలచేసే ఎంజైమ్‌లను ఉపయోగించి గనుల్లో నుంచి లోహాన్ని వేరుపరిచే ప్రక్రియనే బయోమైనింగ్‌ అంటారు. అలాగే కొన్ని సూక్ష్మజీవులు లోహాలను కూడా కరిగిస్తాయి. దీన్ని బయోలీచింగ్‌ అంటారు.

ఉదా: థయోబాసిల్లస్‌ ఫెర్రోఆక్సిడెన్స్‌ –  ఇనుప దాతువు నుంచి రాగిని వేరు చేస్తుంది. లెప్టోస్పెరిల్లం ఫెర్రోఆక్సిడెన్స్‌  – ఫెర్రస్, కాపర్‌లను కరిగిస్తుంది. ఆస్పర్‌జిల్లస్, పెన్సిలియమ్‌ – Pb, Ni, Al, Zn లను కరిగిస్తుంది.

Biosorption: అంటే సూక్ష్మజీవుల సహాయంతో నీటిలో కరిగి ఉన్న లోహాలను తొలగించడం. సాధారణంగా ఎరువులు, తోళ్లు, వస్త్రాల తయారీ పరిశ్రమల నుంచి వచ్చే వ్యర్థపదార్థాల్లో ఆర్సెనిక్, కాడ్మియం, క్రోమియం, లెడ్, నికెల్, మెర్క్యురి, జింక్‌ లోహాలు అధికంగా ఉంటాయి. కొన్ని రకాల సూక్ష్మజీవులు నీటిలో ఉన్న లోహాలను తొలగించి పరిసరాలను శుభ్రపరుస్తాయి. కాలుష్య కోరల్లో చిక్కుకున్న నదులు, సరస్సుల్లో ఈ సూక్ష్మజీవులను వదిలితే అవి నీటిని శుభ్రపరుస్తాయి.∙ ఉదా: హైపోమైక్రోబియం (మాంగనీస్‌), గాలియోనెల్లా (fe & cu)

జీవసాంకేతిక విధానాలను ఉపయోగించి బంజరు భూములు, చవుడుబారిన నేలలను సారవంతంగా మార్చొచ్చు.

బయోగ్యాస్‌ తయారీలో సమర్థ మీథేన్‌ జనకæ ఆర్కిబ్యాక్టీరియాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా అధిక ఫలితాన్ని పొందొచ్చు.

ప్రత్యామ్నాయ ఇంధన వనరుల తయారీలో కూడా బయోటెక్నాలజీ ముఖ్య పాత్ర పోషిస్తోంది. నీలి ఆకుపచ్చ శైవలాలు, బ్యాక్టీరియమ్‌లు హైడ్రోజన్‌ ఉత్పత్తికి తోడ్పడతాయని కనుగొన్నారు. కాలుష్య రహిత హైడ్రోజన్‌ వాయువును అభివృద్ధి చేసి శిలాజ ఇంధనాల వినియోగాన్ని తగ్గించడం ద్వారా కాలుష్యాన్ని నియంత్రించొచ్చు.

ప్రవీణ్‌ దత్తు
అధ్యాపకులు, ఎల్‌.హెచ్‌.ఆర్‌. ్రప్రభుత్వ డిగ్రీ కళాశాల, మైలవరం.