مهرى حقانى
بيوتكنولوژى از علوم جديد بشرى است. اما نه از آن دسته علومى كه تنها در چارديوارى آزمايشگاه ها جا دارند. در حقيقت اين گزارش مى كوشد تا به نوعى آشنايى زدايى و آشتى با اين علم جديد اما ضرورى در سطح عمومى تر بپردازد. روزى سرانجام نفت، آهسته آهسته رد خود را از ميان سفره ما، سقف بالاى سر و زمين زير پايمان خالى مى كند و آن روز است كه ارزش حقيقى علومى چون بيوتكنولوژى در درمان بيمارى ها، اصلاح نژاد دام ها و فرآورده هاى دامى، گياهان، توليد واكسن ها، كشاورزى و غذا آشكار شود. كارى كه سال هاست از كشورهاى پيشرفته تا كشورهاى روبه توسعه اى چون هند، چين و پاكستان با تمركز فراوان روبه آن آورده اند. به همين رو در گام هاى اول بهتر است براى آشنايى با يك واژه يا علم يا صنعت جديد كه در جزئى ترين امور زندگى ما مى تواند دخالت داشته باشد، از مثال هاى كاربردى آن قضيه استفاده كرد. بيوتكنولوژى علم و صنعت نوپايى در كشور ماست كه اگر به مفاهيمى چون رشد اقتصادى و رفاه عمومى مى انديشيم از كليدى ترين علوم به شمار مى رود. در اين گزارش سعى شده تا به نوعى پرده بردارى رسانه اى به عنوان نخستين گام هاى آشنايى عموم و هم توجه بيشتر دست اندركاران سياستگذارى هاى منافع ملى تصويرى اوليه اما ساده تر ارائه شود. انرژى بيوتكنولوژى، گنجينه پنهان زيست محيطى است كه ارزش بيشترى براى ارتقاى رفاه عمومى و سطح صنعتى و رشد اقتصادى كشور دارد.
اما بيوتكنولوژى چيست؟ هرگونه روشى كه از موجودات زنده و يا بخش هايى از آنها استفاده كند تا فرآورده هايى را توليد، اصلاح يا تغيير دهد يا به بهينه سازى گياهان و جانوران بپردازد و يا به كاربردهاى ويژه اى از آنها بپردازد، در دايره بيوتكنولوژى قرار مى گيرد.
به عبارتى محصول نهايى بيوتكنولوژى معجونى است كه در سر سفره غذاى ما، كالاهاى مورد استفاده در زندگى از چوب و كاغذ گرفته تا داروهاى مصرفى و يا رديف متنوع غذايى در يخچال هاى خانوار تا پروژه هاى صنعتى و در نهايت رفاه عمومى و خودكفايى و رشد اقتصادى را دربرمى گيرد.
بيوتكنولوژى شاخه هاى مختلفى دارد، رايج ترين تقسيم بندى بيوتكنولوژى پزشكى، دارويى، بيوتكنولوژى ميكروبى، بيوتكنولوژى دريا، بيوتكنولوژى قضايى يا پزشكى قانونى، بيوتكنولوژى محيطى، بيوتكنولوژى غذايى، بيوانفورماتيك، بيوتكنولوژى و بيوتكنولوژى نفت هستند. گستردگى كاربرد بيوتكنولوژى در قرن بيست ويكم به حدى است كه اقتصاد، بهداشت، درمان، محيط زيست، آموزش، كشاورزى، صنعت، تغذيه و ساير جنبه هاى زندگى بشر را تحت تأثير قرار داده. همين دليل انديشمندان جهان قرن بيست ويكم را قرن بيوتكنولوژى نامگذارى كرده اند.
اما نياز بشر به بيوتكنولوژى تا چه حد است و اصلاً چه شد كه نبوغ بشرى به اين راه حل رسيد؟ رشد جمعيت و محدوديت منابع، دو كفه نابرابرند كه به شدت در حال فاصله گرفتن از يكديگر هستند. براساس گزارش سازمان ملل، ۸۰۰ ميليون نفر از جمعيت جهان (۱۴ درصد) دچار فقر غذايى هستند كه تا سال ۲۰۲۰ به يك ميليارد نفر خواهند رسيد. با اين حال رشد علمى بخصوص در حوزه علوم زيستى راه هاى رهايى را پديد آورده است. بيوتكنولوژى و تكنولوژى ژن با ارائه مسيرهاى راهبردى اعلان نوعى مبارزه با فقر و گرسنگى در جهان جديد هستند. اين دستاوردها از حدود سال هاى ۱۹۷۰ به بعد اوج گرفت.
سنتى و مدرن
پيشينه بيوتكنولوژى را مى توان به ۱۷۵۰ سال پيش از ميلاد مسيح نسبت داد.
ماست، پنير و خمير نان از نخستين ابداعات بشر در زمينه بيوتكنولوژى است كه از صدها سال پيش رواج يافت. به اين بخش، بيوتكنولوژى سنتى گفته مى شود. اما واژه اى به نام بيوتكنولوژى براى نخستين بار در سال ۱۹۱۹ به زبان يك مهندس كشاورزى مجارستانى به كار رفت. پس از آن واژه بيوتكنولوژى مولكولى در ۱۹۳۸ و سپس مهندسى ژنتيك در سال ۱۹۴۱ به دست ميكروبيولوژيست دانماركى ابداع شد.
دكتر عباس اخوان استاديار دانشگاه واحد تهران شمال در اين باره مى گويد: «تغييراتى كه در نيمه دوم قرن بيستم روى داد، دو واژه «بيوتكنولوژى سنتى» و «بيوتكنولوژى نوين» را مشخص كرد. به ترتيب با رشد مهندسى ژنتيك در آمريكا انسولين و هورمون رشد پيدا شد. سپس انسولين انسانى و واكسن هپاتيت B و نوعى داروى ضدسرطان از FDA (سازمان غذا و داروى آمريكا) مجوز فروش دريافت كردند. بخش مهم ديگر ژنتيك گياهان بود كه نتايج كاربردى از سال ۱۹۹۵ با پرورش گياهان مقاوم به آفات، بيمارى ها و علف كش ها به بار نشست».
و اما در ايران، پيشينه آغاز و ورود دريچه اى نوين و به شدت كاربردى با اين نام به حدود ۸۰ سال پيش برمى گردد. انستيتو پاستور در سال ۱۲۹۹ خورشيدى و سپس مؤسسه تحقيقات واكسن و سرم سازى رازى در سال ۱۳۰۴ تأسيس شد. اين مؤسسات تحقيق و توليد واكسن و سرم هاى موردنياز كشور در زمينه هاى مصرف پزشكى و دامپزشكى را سرلوحه كار خود قرار دادند. سپس پژوهشكده بيوتكنولوژى سازمان پژوهش هاى علمى و صنعتى ايران در سال ۱۳۶۱ با زمينه فعاليت در باره فرايندهاى تخميرى و ميكروبى ساخته شد. مركز ملى تحقيقات مهندسى ژنتيك و تكنولوژى زيستى مؤسسه و اصلاح و تهيه نهال و بذر نيز پس از آن آغاز به كار كردند. اما نخستين رشته رسمى دانشگاهى كشور در زمينه آموزش بيوتكنولوژى در سال ۱۳۶۹ در سه دانشگاه كشور راه اندازى شد.
از كشاورزى تا صنعت
براى ملموس تر شدن كاربرد بيوتكنولوژى نمونه هاى فراوانى وجود دارد. توليد خمير كاغذ از گونه اى از درختان سپيدار نيازمند يك پروسه صنعتى و شيميايى است. يكى از مهم ترين مراحل توليد كاغذ، حذف ماده اى به نام ليگنين از خمير است كه به آن ظاهرى زردرنگ مى دهد. براى اين كار به مواد شيميايى و حرارت نياز است كه مراحلى آلاينده و پرهزينه هستند و در بهترين شرايط براى توليد يك تن كاغذ به ۱۳۸ تن آب و ۰‎/۲۵ تن مواد شيميايى نياز است. مؤسسه ملى تحقيقات كشاورزى فرانسه درختان سپيدارى توليد كرد كه ليگنين كمترى توليد مى كنند. خمير اين محصول ۶ درصد كمتر از خميرهاى ديگر به مواد شيميايى نيازمند است و ۳ درصد بيشتر كاغذ توليد مى كند.
اين يك نمونه كاربردى از بيوتكنولوژى است. در حقيقت كاربرد بيوتكنولوژى يك مقوله بسيار جاذب است كه در جاى جاى نيازهاى زندگى جوامع جديد كاربرد دارند. كشاورزى به عنوان نياز ضرورى يكى از بخش هاى درگير با بيوتكنولوژى است. بيوتكنولوژى در حقيقت تنها به سراغ توليدكنندگان روستايى نمى رود. كاربرد اصلى آن به خزانه توليدات يك كشور سرازير مى شود. يكى از مهم ترين اين موارد توليد به صرفه تر واكسن و توليد مواد مغذى دامى، غذا و داروهاى تهيه شده از توليدات دامى است.
اصلاح نژاد دام هاى اهلى روند آهسته اى دارد و به چندين دهه زمان نيازمند است. بيوتكنولوژى راه را براى توليد آسان تر دام ها با ويژگى هاى ژنتيكى پيشرفته براى تكثير سريع اين دام ها هموار مى كند. همچنين مى توان از نژادهاى اصلاح شده و ممتاز براى توليد مثل استفاده كرد. در توليد پرندگان امكان تخم گذارى بيشتر فراهم مى شود. از ديگر كاربردهاى بيوتكنولوژى در اين بخش مى توان به اصلاح برخى ضعف هاى ژنتيكى اشاره كرد. دام هاى حامل ژن هاى ناقص پيش از استفاده براى اصلاح نژاد تشخيص داده مى شوند. اين مسأله به ويژه براى نژادهاى اصلاح شده در ژاپن به كار رفته. يكى ازجالب ترين توليدات بيوتكنولوژى، واكسن هاى جديد براى حفاظت از دام ها از امراض است. در فيليپين از بيوتكنولوژى براى توسعه واكسن پيشرفته اى براى حفاظت گله و گاوميش در برابر عفونى شدن خون كه عامل مهم مرگ و مير بوده، استفاده مى شود در همين كشور براى درمان بيمارى نيوكاسل پرندگان استفاده مى شود. اين واكسن هاى جديد نه تنها مؤثرتر از واكسن هاى قديمى، بلكه سالم تر نيز هستند. واكسن هاى قديمى بيشتر براى حفاظت در برابر امراض است ولى واكسن هاى جديد براى افزايش سرعت رشد توليد شير بيشتر و گوشت كم چربى و با كيفيت بهتر و همچنين پشم و چرم بهتر هستند. در صنايع پنيرسازى ژن هاى خاصى استفاده مى شود و به تازگى روشى براى حذف پروتئين هايى از شير كشف شده كه تقاضاى توليدات شيرى را در آسيا افزايش مى دهد چون ۹۰ درصد مردم آسيا لاكتوز شير را تحمل نمى كنند.
دكتر محمدجواد رسايى عضو هيأت علمى گروه بيوتكنولوژى دانشگاه تربيت مدرس استفاده از بيوتكنولوژى در بخش هاى مختلف پزشكى، صنعتى و اقتصادى را يك ضرورت مى داند وى مى گويد: هم اكنون ۶۰ درصد تحقيقات در زمينه علم بيوتكنولوژى در كشور آمريكا انجام مى شود و سرمايه گذارى زيادى در ارتباط با اين علم انجام شده ، به عنوان مثال در سراسر جهان ۶۰۰ ميليون بيمار ديابتى وجود دارد. هزينه درمان اين بيماران به ميلياردها دلار مى رسد، در حالى كه با استفاده از علم بيوتكنولوژى مى توان هزينه داروى اين بيماران را تاحد زيادى كاهش داد. همچنين با توجه به كاربرد وسيع اين علم، در آينده نزديك تمام داروهاى شيميايى موجود جاى خود را به داروهاى بيوتكنولوژى مى دهند. دكتر رسايى همچنان كه بر توجه بيشتر اين علم در كشورمان تأكيد مى كند يادآور مى شود كه درآمد كشور چين با استفاده از اين علم در بخش كشاورزى سالانه ۵۰۰ ميليون دلار است.
طلاى سبز
براى ملموس تر شدن اين واقعيت علمى در عرصه رشد صنعتى و اقتصادى مى توان به نمونه كاربرد اين روش در بخش جنگل ها اشاره كرد. فرايندى كه از رشد صنعتى و اقتصادى تا بخش مصرفى جامعه را دربرمى گيرد. دكتر عباس اخوان سپهى استاد دانشگاه در اين باره مى گويد: «جنگل ها ۳۰ درصد از سطح كره زمين را پوشانده اند كه ۲۵ درصد در قاره اروپا و روسيه و ساير نقاط جهان هستند. جنگل ها و مراتع از تأمين مواد غذايى تا مصنوعات چوبى و كاغذ و جلوگيرى از فرسايش خاك و حفظ آب را دربرمى گيرند. حال در چنين چرخه مهمى بيوتكنولوژى مى تواند گونه هاى درختان جنگلى در معرض انقراض كه در شرايط طبيعى قادر به تكثير نيستند را از نابودى نجات دهد. هم اكنون در شمال كشور گونه هايى مانند نارون، هزار، زبان گنجشك و گونه هايى از درختان جنگل هاى زاگرس با اين مشكل روبرو هستند كه براى جلوگيرى از انقراض آنها مى توان از بيوتكنولوژى كمك گرفت. تكنيك به كار رفته، كشت بافت است كه موجب كوتاه كردن دوره توليد نسل بعدى درختان مى شود. افزايش بهره ورى از جنگل و بويژه افزايش كيفيت چوب و الوار از موارد مهم در مديريت جنگل هستند. بخصوص در اروپا از اين روش استفاده مى شود. در جنگل هاى صنعتى شمال كشور، برخى گونه ها به خاطر حمله برخى بيمارى ها روبه انقراض هستند. از سويى استفاده از سموم موجب برهم خوردن تعادل محيط زيست و هزينه زياد و مقاومت تدريجى آفات به سموم مى شوند. انتقال ژن هاى مقاوم به عوامل قارچى يكى از روش هاست. حتى براى جلوگيرى از زيان حشرات مى توان ژن هايى را به گياه منتقل كرد و گياه را در برابر حمله آفات مقاوم كرد. روشى كه در پاكستان براى كاشت پنبه مورد استفاده قرار مى گيرد. در سال ۱۹۹۰ حدود ۶۰ درصد برنامه هاى كنترل آفات در آمريكاى شمالى با استفاده از همين روش بوده. اگر مطالعه اى در باره خسارت ناشى از آفات و بيمارى در كشور ما صورت گيرد، مشخص مى شود كه رقم ضرر و زيان بالايى وجود دارد. انتقال ژن ها براى مقابله با كم آبى، گرما و سرما به گياهان و مقاومت در زمين هاى شور از ديگر روش هاست. كمبود آب در جنگل هاى زاگرس از عوامل عمده كاهش رشد و استقرار گونه هاست. گستردگى اين جنگل ها و اهميت آنها براى حفظ خاك و آب اهميت ملى دارد.
مسأله توليد چوب و كاغذ يكى ديگر از كاربردهاى جنگل هاست. مصرف الوار صنعتى در جهان در سال ،۲۰۰۰ بين ۲‎/۲ تا ۶‎/۱ ميليارد متر مكعب برآورد شده يعنى مصرف چوب سالانه حدود ۷‎/۱ درصد رشد دارد. فرآورده هاى چوبى، يك صنعت ۴۰۰ ميليارد دلارى در سطح جهان هستند كه براى حدود ۳ ميليون نفر اشتغال زايى كرده اند. در اين زمينه بيوتكنولوژى با توليد پايه هاى داراى رشد بيشتر و سريع تر و چوب با كيفيت بهتر، مى تواند ثروت هنگفت اقتصادى ايجاد كند. نياز صنايع كاغذسازى از ديگر شاخه هايى است كه از اين راه تأمين مى شود.
چنان كه دكتر اخوان اشاره مى كند وسعت زياد جنگل ها و مراتع در كشور يعنى ۱۲ ميليون هكتار كه ۱‎/۵ ميليون هكتار جنگل هاى صنعتى خزرى و ۵‎/۴ ميليون هكتار جنگل هاى زاگرس و بقيه پراكنده در مركز جنوب و ارسباران هستند ، ما را به اين باور مى رساند كه داراى چه ثروت هنگفتى هستيم. هرگونه تحقيقى كه منجر به افزايش توليد يا دفع ضايعات و بيمارى ها شود در حقيقت براى ما بازده كلان اقتصادى را به بار مى آورد و امكان اشتغال زايى مناسب در پرتو اين صنعت اقتصادى را هم بايد در نظر گرفت.