وقتی به فروشگاه می‌روید و قصد داریذ پنیر، شیر یا ماست بخرید، در حال خرید محصولی هستید که از زیست فناوری برای تولید آن استفاده شده است. هنگام تزریق واکسن کرونا هم یکی از پیامدهای زیست فناوری را به بدن خود وارد کردید. ده‌ها قرن می‌باشد که ما از بیوتکنولوژی برای تولید محصولات یا پرورش دام و گیاهان موردنیاز خود بهره می‌بریم، اما این واژه به‌معنای مدرن خود تنها چند دهه قدمت دارد. مسلما در همین چند دهه زندگی ما را به کلی دگرگون کرده است. اگر می‌خواهید با این رشته جذاب و مناسب آشنا شوید، حتما تا پایان مقاله با ما همراه باشید. در بخش پایانی هم درباره بازار کار این رشته در ایران و جهان گفتگو می‌کنیم.
بیوتکنولوژی چیست؟
بیوتکنولوژی یا زیست فناوری به‌معنای استفاده از علم زیستشناسی برای تولید محصولات، روش‌ها و موجودات زنده با ویژگی‌های جدید یا توسعهیافته است. غرض از این کارها، افزایش سلامت و رفاه جامعه انسانی است. در نتیجه میتوان بیوتکنولوژی یا بیوتک را کاربرد عملی علم زیستشناسی دانست. قدمت زیست فناوری به ده‌ها قرن پیش بازمی‌گردد، اما با توسعه علم و فناوری از قرن ۱۹ میلادی به‌بعد این حوزه پیشرفت زیادی یافته است.
تاریخچه بیوتکنولوژی
زیست فناوری حداقل ۶هزار سال قبل و مقارن با انقلاب کشاورزی شروع شد. نیاکان ما یاد گرفتند که چگونه از روندهای زیستی به نفع خود استفاده کنند. مثلا تخمیر برای تولید نان، الکل و پنیر استفاده شد. در بخش کشاورزی و دامداری هم با پرورش انتخابی، ژن گیاهان و جانوران اهلی‌شده را دستکاری کردیم تا از ویژگی‌های توسعهیافته آنها بهره‌مند شویم.
پرورش انتخابی یعنی انسان‌ها یک گونه گیاهی یا جانوری را برمیگزینند و آن را پرورش می‌دهند. بدین ترتیب این گونه با رشد و تولید مثل، ویژگی‌های دلخواه ما را به نسل بعدی منتقل می‌کند. یکی از معروفترین این نمونه‌ها سگ‌ها هستند. انسان‌ها از ده‌ها قرن پیش گرگ‌های مطیع‌تر (نیای سگ‌های امروزی) را انتخاب و از آنها استفاده می‌کردند. به‌تدریج نسل‌های بعدی این گرگ‌‌ها مطیع‌تر شدند تا گونه سگ به وجود آمد که امروزه دوست باوفای انسان نامیده میگردد.
پرورش انتخابی و تخمیر قرن‌ها نمادهای بیوتکنولوژی بودند و محدودیت علم و فناوری اجازه سیطره بشر بر طبیعت را نمی‌داد تا اینکه در قرن نوزدهم میلادی، با شروع پیشرفت‌های علمی و انقلاب صنعتی، اوضاع دگرگون شد. نخست گِرِگور مِندل، زیست‌شناس اتریشی، اصول اولیه ژنتیک و وراثت موجودات زنده را بنیان گذاشت. مقارن، لویی پاستور و ژوزف لیستر دریافتند که تخمیر در اصل پروسهی میکروبی است. این کشف شروعگر استفاده از باکتری‌های گوناگون برای تولید محصولات جدید در صنایع غذایی بود. با توسعه هرچه بیشتر علم زیستشناسی و ساخت ابزارها و ابداع روش‌های جدید برای بررسی سلول‌ها، باکتری‌ها و ژن‌ها، بیوتکنولوژی به‌عنوان رشته‌ای دانشگاهی در قرن بیستم متولد شد.
نگاهی به پیامدهای زیست فناوری مدرن
در یکصد سال اخیر زیست فناوری توسط پیشرفت‌های علمی در بخش‌های زیستشناسی، زیستشناسی سلولی، شیمی، نانوفناوری، مهندسی ژنتیک و فناوری اطلاعات انبوهی از دستاوردها را در پی داشته می‌باشد که تعدادی از مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از:
- سال ۱۹۱۹ کارل اِرِکی، دانشمند مجارستانی، نخستین بار واژه بیوتکنولوژی را به کار برد.
- سال ۱۹۲۸، فلمینگ اولین آنتی‌بیوتیک جهان را در آزمایشگاهش کشف کرد.
- سال ۱۹۴۳، اوسوالد آوری کشف کرد که رشته دی‌ان‌ای (DNA) حامل اطلاعات ژنتیکی است.
- سال ۱۹۵۳، جیمز واتسون و فرانسیس کریک ساختار مارپیچی رشته دی‌ان‌ای را کشف کردند.
- در دهه ۶۰، اولین داروی انسولین و واکسن‌های سرخچه، سرخک و اوریون در آزمایشگاه ساخته شدند.
- سال ۱۹۶۹، اولین آنزیم در محیطی آزمایشگاهی یعنی بیرون از بدن موجود زنده تولید شد.
- سال ۱۹۷۳، هربرت بویِر و استنلی کوهن پایه‌گذار مهندسی ژنتیک شدند. آنها یک رشته دی‌ان‌ای را از یک باکتری به باکتری دیگر منتقل کردند.
- سال ۱۹۹۳، اولین محصولات تراریخته وارد حوزه کشاورزی و دامداری شدند. اولین هورمون‌های افزاینده شیر گاوها در این سال در آمریکا استفاده شد.
- سال ۲۰۲۰، اولین واکسن ساخته‌شده با فناوری mRNA به جهان ارائه شد.
اینها تنها بخشی از پیامدهای بیوتکنولوژی به شمار میجریان. آنچنان که در مثال‌ها دیدید، این دستاوردها بخش‌های گوناگون و وسیعی از زندگی ما را دگرگون کرده‌اند.
انواع زیست فناوری
بیوتکنولوژی رشته‌ای بینرشتهای حسوب میگردد. یعنی متخصصان این رشته از حوزه‌ها و رشته‌های گوناگون برای پیشبرد پروژه‌های خود استفاده می‌کنند. بر همین اساس، زیست فناوری با دسته‌بندی رنگی به ۸ بخش تقسیم میگردد.که در ادامه هریک را بررسی می‌کنیم.
۱. قرمز
بیوتکنولوژی پزشکی می‌باشد که در آن از ارگانیسم‌های زنده برای تولید دارو استفاده میگردد. یکی از کاربردهای جداب‌توجه این بخش استفاده از سلول‌های بنیادی برای ساخت اندام‌ها و ارگان‌های گوناگون بدن است.
۲. سفید یا خاکستری
در بر گیرنده حوزه صنعت است، مثل تولید مواد شیمیایی جدید مثل سوخت‌های گیاهی.
۳. سبز
این بخش راجع به حوزه کشاورزی و دامپروری است، مثل تولید محصولات کشاورزی مقاوم در برابر آفات، واکسینه‌کردن حیوانات در برابر بیماری‌ها و در کل آن دسته از فعالیت‌های این دو حوزه که مناسب با محیط‌زیست هستند.
۴. طلایی
این بخش معروف به بیوانفورماتیک و حاصل ترکیب دو رشته زیست فناوری و فناوری اطلاعات است. در این حوزه، راه‌هایی برای جمع‌آوری، ذخیره‌سازی و تحلیل اطلاعات سلامت و درمان ابداع می‌شوند.
۵. آبی
ترکیب علوم دریایی با زیست فناوری است. در این بخش تلاش میگردد.از حیات گیاهی و جانوری دریا محصولات بهداشتی و آرایشی و درمانی تولید شود.
۶. زرد
هدف این بخش تولید و توسعه کیفیت غذاست. کارکنان این حوزه می‌کوشند که با کشف روش‌های جدید محصولات نو تولید کنند یا مقدار تولید محصولات غذایی را افزایش دهند. معروفترین دستاورد این حوزه استفاده از انواع پروسههای تخمیر است. مثلا ماست و پنیر پروبیوتیک یا غنی‌شده با ویتامین D3 نمونه‌هایی از این محصولات هستند.
۷. بنفش
این بخش با کمک رشته حقوق تضمین می‌کند که پیامدهای گوناگون بیوتکنولوژی در جهت قوانین و قواعد جامعه باشند. متخصصان این حوزه وکلایی هستند که در زیست فناوری هم سررشته دارند.
۸. سیاه
استفاده از زیست فناوری برای تولید سلاح‌های بیولوژیک در این دسته جای می‌گیرد.
کاربردهای زیست فناوری
کاربردهای بیوتکنولوژی در ۴ حوزه اصلی پیشرفت یافته‌اند که در ادامه هریک را بررسی می‌کنیم.
۱. محیط‌زیست
هدف بیوتکنولوژی کشف و ابداع روش‌های با دوام و مناسب با محیط‌زیست است تا از این طریق آلودگی کاهش یابد. گیاه‌پالایی مثالی جداب از کاربرد این رشته برای حفاظت از محیط‌زیست است. در این روش، از تعدادی گیاهان خاص و دستکاری‌شده برای پاکسازی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین و سایر آلاینده‌ها استفاده میگردد.
۲. پزشکی
هدف زیست فناوری در بخش پزشکی تولید داروهای جدید و تشکیل روش‌های جدید برای مبارزه با بیماری‌ها و افزایش سطح بهداشت و درمان جامعه است. امروزه شرکت‌های داروسازی جهان در کنار تولید دارو، پژوهشگاه‌هایی برای تحقیق درباره داروهای جدید دارند. از تولید آنتی‌بیوتیک و واکسن گرفته تا تولید محصولات جدید آرایشی و بهداشتی همگی مدیون فعالیت‌های پژوهشی در بخش بیوتکنولوژی پزشکی هستند.
۳. صنعت
استفاده از میکروارگانیسم‌ها (موجودات زنده میکروبی) برای تولید محصولات غذایی و غیرغذایی مهم‌ترین هدف زیست فناوری در صنایع است. مثلا اغلب محصولات لبنی که امروزه مصرف می‌کنیم، حاصل استفاده از روش‌های زیست فناوری هستند.
حوزه دیگری از کاربرد زیست فناوری در صنعت که این سال‌ها رو به رشد بوده است و با محیط‌زیست هم همراه میگردد. تولید سوخت‌های گیاهی یا بیومس است. در این روش از گیاهانی مثل ذرت برای تولید سوخت گیاهی استفاده میگردد.
۴. کشاورزی
هدف زیست فناوری در کشاورزی تولید محصولات گیاهی و دامی بیشتر و سالم‌تر است. هدف نهایی این می‌باشد که توسط بیوتکنولوژی، امنیت غذایی تأمین شود. این اهداف توسط راه‌هایی مثل تولید آفت‌کش‌های مناسب با محیط‌زیست، اصلاح ژنتیکی بذر گیاهان، تولید گوشت مصنوعی در آزمایشگاه، افزودن مواد مغذی مثل ویتامین‌ها به محصولات گیاهی و دامی پژوهشگر می‌شوند.
چه مشکلات و مشکلاتی پیش روی بیوتکنولوژی هستند؟
زیست فناوری هم مثل هر رشته دیگری به‌علت سوءاستفاده تعدادی انسان‌ها و گروه‌ها یا نادانی، با مشکلاتی پیش روست یا سبب بروز مشکلاتی شده است. تعدادی از این مسائل عبارت‌اند از:
- تولید سلاح؛ استفاده از دانش زیست فناوری برای تولید سلاح‌های بیولوژیک در قالب دستکاری ویروس‌ها یا باکتری‌های بیماری‌زا.
- کاهش تنوع زیستی؛ وقتی با راه‌هایی مثل پرورش انتخابی یا اصلاح ژنتیکی تنها یک یا چند گونه محدود را کشت می‌کنیم، امکان رشد و بقای گونه‌های دیگر را کاهش می‌دهیم. مثلا امروزه از خانواده گیاه موز فقط گونه معروف به موز کاوندیش (موز زردرنگ) در جهان کشت میگردد. این سبب شده می‌باشد که ذخیره ژنتیکی گونه موز کاهش یابد و موز کاوندیش هم در برابر آفات و بیماری‌ها مقاومت کمتری داشته باشد. این مسئله سبب شده می‌باشد که متخصصان درباره خطر انقراض موز اخطار دهند.
- کاهش حاصلخیزی خاک؛ گیاهان اصلاح‌شده ژنتیکی برای رشد به مواد مغذی بیشتری می‌خواهند. شاید این مسئله در بلندمدت حاصلخیزی خاک را کاهش دهد و نیاز به استفاده از کود‌های شیمیایی برای تقویت خاک را بیشتر کند.
- افزایش هزینه‌ها؛ استفاده از زیست فناوری در بخش‌های گوناگون به‌معنای افزایش قیمت تمام‌شده محصول به نسبت با نمونه مشابه طبیعی است. این مسئله سبب افزایش کلی قیمت‌ها در بازار محصولی خاص میگردد.
- مسائل اخلاقی؛ تغییر و دستکاری ژن‌ها سوالاتیی اخلاقی تشکیل کرده‌اند. آیا ما حق داریم گونه‌های دیگر را به نفع خود دستکاری کنیم؟ از طرفی، اصلاح ژنتیکی انسان هم از موضوعات جنجالی در این حوزه است. این دلواپسی‌ها و سوالات سبب شده است تا جوامع گوناگون محدودیت‌هایی برای این رشته قائل شوند. مثلا یکی از این محدودیت‌ها ممنوعیت تلاش برای کپی‌کردن انسان (تولید یک انسان در آزمایشگاه) است. به فرض اینکه از دید فناوری بتوانیم چنین کاری کنیم، هم اکنون تقریبا قوانین تمام جوامع چنین اجازه‌ای را نمی‌دهند.
بیوتکنولوژی در ایران و جهان
پیشینه استفاده از زیست فناوری در کشور ما برای تولید محصولات پزشکی به تأسیس انستیتو پاستور در سال ۱۲۹۹ و مؤسسه «تحقیقات واکسن و سرم‌سازی رازی» در سال ۱۳۰۴ برمی‌گردد. اما رشته بیوتکنولوژی از اواخر دهه ۶۰ و اوایل دهه ۷۰ خورشیدی با افتتاح این رشته و چند مؤسسه تخصصی در این حوزه دایر شد.
امروزه این رشته در مقطع کارشناسی در ۱۲ دانشگاه در نقاط گوناگون کشور عرضه میگردد. در کارشناسی ارشد، ۶ گرایش با نام‌های محیطی و دریایی، میکروبی، مولکولی، پزشکی، فراورش زیستی و کشاورزی وجود دارد. هم اکنون دکترای تخصصی پیوسته این رشته تنها در دانشگاه تهران عرضه میگردد. اما امکان گذراندن دکترای غیرپیوسته در دانشگاه‌های دیگر وجود دارد.
دوره‌ها و کارگاه‌های آموزشی گوناگون در کنار دانشگاه‌ها، در مراکز و مؤسسات پژوهشی مثل پاستور و رویان هم برگزار می‌شوند که دانشجویان فارغ‌التحصیل برای افزایش توانایی‌های خود و شبکه‌سازی می‌توانند در آنها شرکت کنند.
بازار کار بیوتکنولوژی در ایران
در سال‌های گذشته موقعیت‌های شغلی در رشته زیست فناوری بیشتر به حوزه پژوهش و تدریس محدود بوده است، اما با پرشدن ظرفیت این حوزه‌ها، اکنون بیشتر فارغ‌التحصیلان تشویق می‌شوند که در مؤسسات دانش‌بنیان به طرحیابی و تولید محصولات جدید مشغول شوند. فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند بر حسب گرایش و توانایی‌های خود، در صنایع غذایی، شرکت‌های دارویی، دامداری و کشاورزی مشغول به کار شوند.
در کل بازار کار هر رشته‌ای به شرایط اقتصادی بستگی دارد. از این رو نمی‌توان خیال کرد در شرایط رکود و تحریم موقعیت‌های شغلی افزایش یابند.
بازار کار بیوتکنولوژی در خارج از کشور
این رشته به‌علت فراگیری‌اش بازار کار گسترده‌ای در جهان دارد. محصلان زیست فناوری مجبورند حتما به زبان انگلیسی مسلط باشند زیرا منابع درسی این رشته اغلب به زبان انگلیسی هستند و حتی کتب ترجمه‌شده هم پر از واژگان خارجی‌اند. از این رو فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند پس از اخذ نمره لازم در امتحانات آیلتس یا تافل یا هر مدرک معتبر و موردنیاز دیگری، مهاجرت کاری یا تحصیلی کنند. هم اکنون کشورهایی مثل آلمان و آمریکا شرایط مناسبی برای مهاجرت نخبگان این رشته تشکیل کرده‌اند. صنایع گسترده و مؤسسات پژوهشی زیاد در این دو کشور به متخصصان زیست فناوری در گرایش‌های گوناگون می‌خواهند.
سوالاتی شایع
۱. بیوتکنولوژی چیست؟
بیوتکنولوژی یا زیست فناوری از ترکیب رشته زیستشناسی با فناوری حاصل میگردد. این علم بینرشتهای است به این معنا که انواع علوم و فناوریها از شیمی گرفته تا علوم رایانه و نانوفناوری در آن به کار میجریان.
۲. هدف زیست فناوری چیست؟
هدف کلی این رشته استفاده از دانش زیستی برای تولید محصولات جدید یا توسعه روندهای صنعتی و کشاورزی در بخش‌های گوناگون است، مثلا تولید واکسن و داروهای جدید، توسعه بذر گیاهان، افزایش تولید شیر دام و پاکسازی محیط‌زیست با کمک گیاهان.
۳. بیوتکنولوژی در چه حوزههایی کاربرد دارد؟
کاربردهای زیست فناوری را میتوان در ۴ حوزه کشاورزی، صنعت، پزشکی و محیط زیست مشاهده کرد.
شما بگویید
آیا از محصلان یا فارغ‌التحصیلان این رشته هستید؟ چه تجربه‌ای از کار در این حوزه در ایران و جهان دارید؟ آینده این رشته را چگونه می‌بینید؟ نظرات خود را با ما و سایر مخاطبان در بین بگذارید.
