ביוטכנולוגיה סביבתית: היסטוריה, מה היא לומדת, יישומים - ביולוגיה - 2025

ביוטכנולוגיה הסביבתית היא דיסציפלינת מוקדש הפיתוח והשימוש במערכות ביולוגיות לתקן ולפתור בעיות זיהום הסביבה. היא מעסיקה עקרונות של מדע, טכנולוגיה והנדסה גנטית לטיפול בחומרים אורגניים ואורגניים, במטרה לשפר את הסביבה הטבעית ומכוונת לפיתוח בר-קיימא.

יישומיה נעים בין ביורדיטציה וטיפול בשפכים, גזים ופסולת רעילה, להתכלות ביולוגית של חומרים, אגרוביוטכנולוגיה, ביו-אנרגיה, ביומינקציה ובקרת מזיקים ומחלות.

ביוטכנולוגיה סביבתית משתמשת במיקרואורגניזמים כדי לשחזר את התנאים הסביבתיים המושפעים מזיהום. מקור: pixabay.com

נכון לעכשיו, תפקידו הבולט ביותר הוא ניקוי רצפות, מים ואוויר באמצעות תהליכים קיימאיים וכלכליים יותר.

לדוגמא, כאשר מתמודדים עם שפיכת שמן על האדמה, ניתן ליצור דשנים עם סולפטים או חנקות כדי לקדם את רבייתם של מיקרואורגניזמים המעדיפים את הפירוק של חומר זה.

בקצרה, הביוטכנולוגיה הסביבתית מסייעת לטבע להתגבר על מצבים של חוסר איזון, ולהבריא מערכות אקולוגיות שסבלו משינוי כלשהו, ​​ברוב המקרים עקב פעולה אנושית.

היסטוריה של ביוטכנולוגיה סביבתית

הביוטכנולוגיה קיימת בתולדות האנושות עוד מימי קדם, אז החלו להשתמש בטכניקות שונות לטיפול בבעלי חיים ויבולים בכדי להשיג מוצרים מסוימים כמו יין, בירה, גבינה או לחם.

במאה ה -19, הכימאי הצרפתי לואי פסטר גילה שמיקרואורגניזמים הם הגורם לתסיסה, מה שמביא יתרונות גדולים לתעשיית המזון והבריאות.

שנים לאחר מכן, המדען הבריטי אלכסנדר פלמינג צפה בהשפעות של חיידקי פניצילין בטיפול בזיהומים, שאיפשרו פיתוח אנטיביוטיקה בהיקף נרחב.

בשנת 1953 גילו המדענים רוזלינד פרנקלין, ג'יימס ד. ווטסון ופרנסיס קריק מאוניברסיטת קיימברידג 'DNA והפעלת הקוד הגנטי. זה יצר התקדמות חסרת תקדים בתחום המניפולציה המולקולרית, שהולידה ביוטכנולוגיה מודרנית.

שינוי והעברת גנים מאורגניזם אחד לאחר, אפשרו פיתוח של מוצרים ותהליכים טובים יותר בתחומי החקלאות והרפואה.

עם הזמן, וכתוצאה מההשפעה השלילית של הניצול התעשייתי על הסביבה, החלו להשתמש בטכניקות אלה כדי לפתור בעיות הקשורות לזיהום, מה שהוליד ביוטכנולוגיה סביבתית.

מה לומד ביוטכנולוגיה סביבתית?

תחום זה כולל שני תחומי לימוד עיקריים: ביוטכנולוגיה מצד אחד ואקולוגיה מאידך.

ביוטכנולוגיה

זהו מדע החוקר ומנתח אורגניזמים חיים על מנת, באמצעות טכנולוגיה, לנצל את המשאבים והיכולות שלהם כדי להשתמש בהם לשיפור מוצרים ומטרות אחרות.

הוא משמש בעיקר בתחומי המזון, הרפואה, הרוקחות והטיפול בסביבה.

באמצעות השימוש בו ניתן להשיג תרופות יעילות יותר, חומרים עמידים יותר, אוכל בריא יותר, מקורות אנרגיה מתחדשים ותהליכים תעשייתיים פחות מזהמים.

אֵקוֹלוֹגִיָה

זהו החלק של הביולוגיה הבוחן את מערכות היחסים של יצורים חיים זה עם זה ועם הסביבה בה הם חיים. אחד האינטרסים העיקריים שלו הוא השינויים שמערכות אקולוגיות עוברות מהפעילויות שמבצעים בני אדם.

במובן זה, במשך כמה שנים האקולוגיה קשורה לתנועות הפוליטיות והחברתיות שכל העולם נלחמים למען ההגנה והטיפול בסביבה.

פעולותיה מכוונות לשימור וחידוש משאבי הטבע, הגנה על חיות הבר והפחתת רמות הזיהום הנוצרות על ידי האדם.

במסגרת זו מבקשת הביוטכנולוגיה הסביבתית למצוא פתרונות לאובדן המגוון הביולוגי, שינויי אקלים, הזמינות של מקורות אנרגיה מתחדשים חדשים ודילול שכבת האוזון, בין יתר הבעיות.

יישומים

בחקלאות ביוטכנולוגיה סביבתית מאפשרת לייצר מזון עם יותר ויטמינים, מינרלים וחלבונים, וצמחים עמידים יותר להתקפי חרקים. מקור: pixabay.com

השימושים העיקריים הניתנים לביוטכנולוגיה סביבתית הם אלה הקשורים לביור-תיווך, טיפול בשפכים, התפרקות ביולוגית של חומרים ואגרוביוטכנולוגיה.

Bioremediation

מונח זה מתייחס לשימוש במיקרואורגניזמים לטיפול בחומר או להחזרת התנאים הסביבתיים המושפעים מהזיהום.

לדוגמא, לחיידקים, פטריות וצמחים מהונדסים גנטית מסוימים יש את היכולת לספוג ולפרק אלמנטים רעילים מאדמה, מים או אוויר.

אחד המקרים הידועים ביותר הוא זה של השינוי הגנטי שנעשה בחיידק Deinococcus radiodurans, שיש לו יכולת רבה לעמוד בפני קרינה, כך שהוא סופג את יוני הכספית והטולואן שנמצאים בפסולת גרעינית.

מצדם, לפטריות מסוימות יש סובלנות גבוהה לריכוזי עופרת ומשמשות לניקוי קרקעות המזוהמות על ידי מתכת כבדה זו.

טיפול בשפכים

ביו-טכנולוגיה סביבתית יכולה לשמש גם להסרת מזהמים פיזיים, כימיים וביולוגיים ממי השפכים האנושיים.

באמצעות שימוש בצמחי מים, מיקרו-אצות ותהליכי התפרקות ביולוגית, ניתן לטהר את הפסולת ולשפר את איכותו.

אגרוביוטכנולוגיה

בחקלאות ביוטכנולוגיה סביבתית משתמשת באורגניזמים חיים או במיקרואורגניזמים כדי לשפר את מצב הגידולים ולהגדיל את הייצור.

זה מאפשר, למשל, לייצר מזון עם יותר ויטמינים, מינרלים וחלבונים, וצמחים עמידים יותר להתקפי חרקים, ללא צורך להשתמש בכימיקלים הפוגעים בסביבה.

בנוסף, מאפשרים לעשות שימוש חוזר בשאריות או בקולחים חקלאיים בייצור אנרגיה ודלקים ביולוגיים.

השפלה ביולוגית של חומרים

ביוטכנולוגיה סביבתית מאפשרת גם פיתוח של חומרים מתכלים שמתפרקים באופן טבעי באמצעות פעולתם של חומרים ביולוגיים, כמו בעלי חיים, פטריות וחיידקים.

השפלה של אלמנטים אלה יכולה להתרחש בשני אופנים: דרך אורגניזמים הזקוקים לחמצן כדי לחיות (השפלה אירובית) או דרך אורגניזמים שאינם זקוקים לחמצן במטבוליזם שלהם (השפלה אנאירובית).

סוג זה של תהליך מסייע למזער את רמת הפסולת ונמנע מקביעות המזהמים בסביבה.

מצד שני, יישומים אפשריים אחרים של ביוטכנולוגיה סביבתית הם אלה הקשורים לטיפול בפסולת וגזים מוצקים, ביו-אנרגיה וביומינציה, הדברת מזיקים ומחלות ומחזורים ביוגוכימיים, בין היתר.

הפניות

1. קסטילו רודריגז, פרנסיסקו (2005). ביוטכנולוגיה סביבתית. מערך העריכה. מדריד. סְפָרַד.
2. Bécares, E. (2014). ביוטכנולוגיה סביבתית, סינדרלה של ביוטכנולוגיה? AmbioSciences. מגזין להפצת מדע בעריכת הפקולטה למדעים ביולוגיים וסביבתיים של אוניברסיטת לאון.
3. ISEB. האגודה הבינלאומית לביוטכנולוגיה סביבתית. ניתן להשיג ב: inecol.edu.mx
4. בלאנש, אניקט. ביוטכנולוגיה סביבתית. יישומים ביוטכנולוגיים לשיפור הסביבה. אוניברסיטת ברצלונה.
5. ריטמן, BE (2006). אקולוגיה מיקרוביאלית לניהול תהליכים בביוטכנולוגיה סביבתית. מגמות ביוטכנולוגיה.
6. ביוטכנולוגיה סביבתית, ויקיפדיה. ניתן להשיג ב: Wikipedia.org