Биотехнология что она дала человеку. Современные биотехнологии: факты о ГМО. Ступеньки карьеры и перспективы

Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году. Отдельные элементы биотехнологии появились достаточно давно. По сути, это были попытки использовать в промышленном производстве отдельные клетки (микроорганизмы) и некоторые ферменты, способствующие протеканию ряда химических процессов.

Так, в 1814 году петербургский академик К. С. Кирхгоф открыл явление биологического катализа и пытался биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника). В 1891 году в США японский биохимик Дз. Такамине получил первый патент на использование ферментных препаратов в промышленных целях: учёный предложил применить диастазу для осахаривания растительных отходов.

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. В эти же годы были предприняты первые попытки использовать ферменты в текстильной промышленности.

В 1916–1917 годах русский биохимик А. М. Коленев пытался разработать способ, который позволил бы управлять действием ферментов в природном сырье при производстве табака.

Огромный вклад в дело практического использования достижений биохимии внёс академик А. Н. Бах, создавший важное прикладное направление биохимии – техническую биохимию. А. Н. Бах и его ученики разработали множество рекомендаций по улучшению технологий обработки самого различного биохимического сырья, совершенствованию технологий хлебопечения, пивоварения, виноделия, производства чая и табака и т. п., а также рекомендации по повышению урожая культурных растений путём управления протекающими в них биохимическими процессами.

Все эти исследования, а также прогресс химической и микробиологической промышленности и создание новых промышленных биохимических производств (чая, табака и т. п.) были важнейшими предпосылками возникновения современной биотехнологии.

В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность. За послевоенные годы микробиологическая промышленность приобрела принципиально новые черты: микроорганизмы стали использовать не только как средство повышения интенсивности биохимических процессов, но и как миниатюрные синтетические фабрики, способные синтезировать внутри своих клеток ценнейшие и сложнейшие химические соединения. Перелом был связан с открытием и началом производства антибиотиков.

Первый антибиотик – пенициллин – был выделен в 1940 году. Вслед за пенициллином были открыты и другие антибиотики (эта работа продолжается и поныне). С открытием антибиотиков сразу же появились новые задачи: налаживание производства лекарственных веществ, продуцируемых микроорганизмами, работа над удешевлением и повышением уровня доступности новых лекарств, получением их в очень больших количествах, необходимых медицине.

Синтезировать антибиотики химически было очень дорого или вообще невероятно трудно, почти невозможно (недаром химический синтез тетрациклина советским учёным академиком М. М. Шемякиным считается одним из крупнейших достижений органического синтеза). И тогда решили для промышленного производства лекарственных препаратов использовать микроорганизмы, синтезирующие пенициллин и другие антибиотики. Так возникло важнейшее направление биотехнологии, основанное на использовании процессов микробиологического синтеза.

Виды биотехнологии

Биоинженерия

Биоинженерия или биомедицинская инженерия – это дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и медицины и укрепление здоровья человечества за счёт междисциплинарных разработок, которые объединяют в себе инженерные подходы с достижениями биомедицинской науки и клинической практики. Биоинженерия/биомедицинская инженерия – это применение технических подходов для решения медицинских проблем в целях улучшения охраны здоровья. Эта инженерная дисциплина направлена на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и медицины.

Биоинженеры работают на благо человечества, имеют дело с живыми системами и применяют передовые технологии для решения медицинских проблем. Специалисты по биомедицинской инженерии могут участвовать в создании приборов и оборудования, в разработке новых процедур на основе междисциплинарных знаний, в исследованиях, направленных на получение новой информации для решения новых задач.

Среди важных достижений биоинженерии можно упомянуть разработку искусственных суставов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Также одним из основных направлений биоинженерных исследований является применение методов компьютерного моделирования для создания белков с новыми свойствами, а также моделирования взаимодействия различных соединений с клеточными рецепторами в целях разработки новых фармацевтических препаратов («drug design»).

Биомедицина

Раздел медицины, изучающий с теоретических позиций организм человека, его строение и функцию в норме и патологии, патологические состояния, методы их диагностики, коррекции и лечения. Биомедицина включает накопленные сведения и исследования, в большей или меньшей степени общие медицине, ветеринарии, стоматологии и фундаментальным биологическим наукам, таким, как химия, биологическая химия, биология, гистология, генетика, эмбриология, анатомия, физиология, патология, биомедицинский инжиниринг, зоология, ботаника и микробиология.

Слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, используя наноустройства и наноструктуры. В мире уже созданы ряд технологий для наномедицинской отрасли. К ним относятся адресная доставка лекарств к больным клеткам, лаборатории на чипе, новые бактерицидные средства.

Биофармакология

Раздел фармакологии, который изучает физиологические эффекты, производимые веществами биологического и биотехнологического происхождения. Фактически, биофармакология – это плод конвергенции двух традиционных наук – биотехнологии, а именно, той её ветви, которую именуют «красной», медицинской биотехнологией, и фармакологии, ранее интересовавшейся лишь низкомолекулярными химическими веществами, в результате взаимного интереса.

Объекты биофармакологических исследований – изучение биофармацевтических препаратов, планирование их получения, организация производства. Биофармакологические лечебные средства и средства для профилактики заболеваний получают с использованием живых биологических систем, тканей организмов и их производных, с использованием средств биотехнологии, то есть лекарственные вещества биологического и биотехнологического происхождения.

Биоинформатика

Совокупность методов и подходов, включающих в себя:

1. математические методы компьютерного анализа в сравнительной геномике (геномная биоинформатика);
2. разработка алгоритмов и программ для предсказания пространственной структуры белков (структурная биоинформатика);
3. исследование стратегий, соответствующих вычислительных методологий, а также общее управление информационной сложности биологических систем.

В биоинформатике используются методы прикладной математики, статистики и информатики. Биоинформатика используется в биохимии, биофизике, экологии и в других областях.

Бионика

Прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Проще говоря, бионика – это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике.

Различают :

• биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
• теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
• техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

Биоремедиация

Комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов – растений, грибов, насекомых, червей и других организмов.

Клонирование

Появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Термин «клонирование» в том же смысле нередко применяют и по отношению к клеткам многоклеточных организмов. Клонированием называют также получение нескольких идентичных копий наследственных молекул (молекулярное клонирование). Наконец, клонированием также часто называют биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клонов организмов, клеток или молекул. Группа генетически идентичных организмов или клеток – клон.

Генетическая инженерия

Суть генетической инженерии заключается в искусственном создании генов с нужными свойствами и введение их в соответствующую клетку. Перенос гена осуществляет вектор (рекомбинантная ДНК) – специальная молекула ДНК, сконструированная на основе ДНК вирусов или плазмид, которая содержит нужный ген, транспортирует его в клетку и обеспечивает его встраивание в генетический аппарат клетки.

Для маркировки определенных клеток организмов в молекулярно-генетических исследованиях используют ген GFP, выделенный из медузы. Он обеспечивает синтез флуоресцентного белка, который светится в темноте.

Генетическая инженерия широко используется как в научных исследованиях, так и в новейших методах селекции.

Биотехнология – это совокупность промышленных методов, которые применяют для производства различных веществ с использованием живых организмов, биологических процессов или явлений. Традиционная биотехнология основана на явлении ферментации – использовании в производственных процессах ферментов микроорганизмов. Клеточная инженерия – это отрасль биотехнологии, которая разрабатывает и использует технологии культивирования клеток и тканей вне организма в искусственных условиях. Генетическая инженерия – это отрасль биотехнологии, которая разрабатывает и использует технологии выделения генов из организмов и отдельных клеток, их видоизменение и введение в другие клетки или организмы.

Некоторые этические и правовые аспекты применения биотехнологических методов

Этика – учение о нравственности, согласно которому главной добродетелью считается умение найти середину между двух крайностей. Данная наука основана Аристотелем.

Биоэтика – часть этики, изучающая нравственную сторону деятельности человека в медицине, биологии. Термин предложен В.Р. Поттером в 1969 г.

В узком смысле биоэтика обозначает круг этических проблем в сфере медицины. В широком смысле биоэтика относится к исследованию социальных, экологических, медицинских и социально-правовых проблем, касающихся не только человека, но и любых живых организмов, включенных в экосистемы. То есть она имеет философскую направленность, оценивает результаты развития новых технологий и идей в медицине, биотехнологии и биологии в целом.

Современные биотехнологические методы обладают настолько мощным и не до конца изученным потенциалом, что их широкое применение возможно только при строгом соблюдении этических норм. Существующие в обществе моральные принципы обязывают искать компромисс между интересами общества и индивида. Более того, интересы личности ставятся в настоящее время выше интересов общества. Поэтому соблюдение и дальнейшее развитие этических норм в этой сфере должно быть направлено, прежде всего, на всемерную защиту интересов человека.

Массовое внедрение в медицинскую практику и коммерциализация принципиально новых технологий в области генной инженерии и клонирования, привело также к необходимости создания соответствующей правовой базы, регулирующей все юридические аспекты деятельности в этих направлениях.

Остановимся на тех направлениях в биотехнологических исследованиях, которые напрямую связаны с высоким риском нарушения прав личности и вызывают наиболее острую дискуссию по поводу их широкого применения: пересадка органов и клеток в терапевтических целях и клонирование.

В последние годы резко возрос интерес к изучению и применению в биомедицине эмбриональных стволовых клеток человека и техники клонирования с целью их получения. Как известно, эмбриональные стволовые клетки способны трансформироваться в разные типы клеток и тканей (кроветворные, половые, мышечные, нервные и др.). Они оказались перспективными для применения в генной терапии, трансплантологии, гематологии, ветеринарии, фармакотоксикологии, при тестировании лекарств и пр.

Выделение этих клеток производят из эмбрионов и плодов человека 5-8 недель развития, полученных при медицинском прерывании беременности (в результате аборта), что порождает многочисленные вопросы относительно этической и юридической правомерности проведения исследований на эмбрионах человека, в том числе такие:

• насколько необходимы и оправданы научные исследования на эмбриональных стволовых клетках человека?
• допустимо ли ради прогресса медицины разрушать человеческую жизнь и насколько это морально?
• достаточно ли проработана правовая база для применения этих технологий?

В ряде стран запрещены любые исследования на эмбрионах (например, в Австрии, Германии). Во Франции права эмбриона защищаются с момента его зачатия. В Великобритании, Канаде и Австралии, хотя создание эмбрионов для исследовательских целей не запрещено, но разработана система законодательных актов, регулирующая и контролирующая подобные исследования.

В России ситуация в этой области более чем неопределенная: деятельность по изучению и использованию стволовых клеток недостаточно отрегулирована, остаются существенные пробелы в законодательстве, мешающие развитию этого направления. В отношении же клонирования в 2002 г. федеральным законом был введен временный (на 5 лет) запрет на клонирование человека, но срок его действия истек в 2007 г., и вопрос остается открытым.

Рынок биотехнологий

Параллелей с современным биотехом у ИТ гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд. Информационные технологии не появились сами по себе, их расцвету предшествовали фундаментальные открытия в физике, физике материалов, вычислительной математике и кибернетике. В результате сегодня ИТ – это область «легких стартапов», от возникновения идеи до принесения прибыли в которых проходит совсем немного времени, и мало кто задумывается о той работе, которая была проделана до сегодняшнего дня.

Ситуация с биотехнологиями аналогична, просто мы сейчас находимся на более раннем этапе, когда ещё идет разработка инструментов, программ. Биотехнологии ждут появления своего «персонального компьютера»”, только в нашем случае он не будет понятным массовым устройством – речь идёт скорее о наборе эффективных и недорогих инструментов.

Можно сказать, что сейчас ситуация подобна той, что была в 1990-е в ИТ. Технологии все еще развиваются и стоят достаточно дорого. Например, полное секвенирование человека стоит $1000. Это намного дешевле, чем цена в $3,3 млрд. у Human Genome Project, но она все еще невероятно высока для обывателя, а её применение для клинической диагностики на широком уровне пока еще невозможно. Для этого нужно, чтобы технология подешевела ещё раз в 10 и улучшила технические свойства настолько, чтобы ошибки секвенирования были нивелированы. В биотехе пока нет таких мощных проектов, как Facebook, но Illumina, Oxford Nanopore, Roche – всё это крайне успешные компании, чья деятельность часто напоминает Google, скупающий интересные стартапы. А Nanopore, например, стали миллиардерами, еще не выйдя на рынок, благодаря сочетанию хорошей исходной идеи, менеджмента и успехов в привлечении финансирования.

Сегодня биотехнологии – это ещё и рынок больших данных, и это продолжает параллели с ИТ, который в данном случае служит уже своего рода инструментом для более крупного и сложного биотеха. Такие компании как Editas Medicine (одни из создателей нашумевшей технологии редактирования генома CRISPR/Cas9) сделали свой IP на результатах секвенирования геномных данных бактерий из открытых источников. Они далеко не первыми стали пожинать плоды от накопленной информации, они даже не были первыми, кто открыл принцип действия кластера CRISPR, однако именно Editas Medicine создали биотехнологический продукт. Сегодня это компания стоимостью более $1 млрд.

И это не единственный бизнес, который возникнет благодаря анализу уже существующих данных. Более того, нельзя сказать, что за такими данными стоит очередь – их уже гораздо больше, чем можно проанализировать, а будет ещё больше, ведь учёные не перестают секвенировать. К сожалению, методы анализа еще несовершенны, поэтому не всем удается превратить данные в многомиллиардный продукт. Но если мы прикинем скорость развития инструментов анализа (подсказка: она очень высокая), несложно понять, что в будущем компаний, заметивших в больших данных генома что-то интересное, станет гораздо больше.

Может ли Россия стать биотехнологической страной?

Основная проблема биотехнологий в России – это не запрет ГМО, как многим кажется, а большое количество всевозможных бюрократических барьеров. Этот факт отмечают и в правительстве. Но даже к барьерам можно приспособиться. Последние 26 лет мы развиваемся под прессом реформ, постоянной смены правил игры, а бизнесу нужна стабильность и уверенность в том, что не будет происходить никаких потрясений.

Если российским биотехнологиям не мешать, они начнут развиваться. Также хочется отметить, что необдуманное желание помогать, те самые непродуманные госинвестиции, на самом деле, приводят к противоположному результату – субсидирование приучает компании к тому, что они будут поддерживаться государством постоянно. Как показывает практика, компании на госинвестициях становятся не эффективными. Везде нужна здоровая конкуренция, поэтому первоначальные вклады должны идти даже не от государства, а от бизнеса, который должен чувствовать уверенность в завтрашнем дня, с чем у нас пока проблемы.

Самое правильное для государства – это инвестировать в создания оптимальной среды для биотеха. У нас есть и умы, и люди с энергией и желанием созидать – важно не дать этому желанию пропасть.

Сегодня биотехнологии находятся в фазе интенсивного роста, но уже можно представить вектор их развития. Ведь сам смысл технологий не изменится, как он не изменился после появления компьютера: его идея в 1951 году не особо отличалась от той, что стоит за современными компьютерами. Существенно отличается только функционал и производительность. То же самое произойдёт и с биотехнологиями, а драйвер их развития даже понятнее – это вечное желание людей быть здоровыми и жить долго, не соблюдая при этом всех сложных правил здорового образа жизни. Поэтому в самом ближайшем будущем нас ждёт расцвет биотехнологий, и в конечном счёте это прекрасные новости для всего человечества.

Вокруг генномодифицированных продуктов крутится немало всевозможных слухов. Врачи предупреждают нас о том, что ГМО наносят большой вред здоровью людей. С другой стороны, находятся те, кто заявляют, что серьезные исследования, подтверждающие опасность ГМО, не проводились. Так, где же все-таки, правда?

Впервые на мировом рынке генетически модифицированные продукты появились более 20 лет тому назад. В 1994 году в США официально разрешили продажу ГМ-помидоров. С тех пор было выведено много новых улучшенных сортов овощей, фруктов и живых культур.

Что это за ГМО такое, раз его так все боятся

Генетически модифицированные продукты еще называют трансгенными, так как создаются они с помощью генной инженерии. Говоря простым языком, генномодифицированными могут быть как продукты питания, так и живые организмы. В них присутствуют гены, искусственно пересаженные из других растений или животных. Этот процесс в селекции называют «скрещиванием».

Зачем пересаживают гены? А для того, чтобы растение смогло стать стрессоустойчивым к насекомым, различным заболеваниям или климатическим условиям. Это обеспечивает увеличение сроков хранения, улучшение вкусовых качеств, защиту от вредителей. Многие страны таким образом решают проблему с урожайностью. Ведь вырастить и сохранить ГМ-растения, фрукты и овощи намного легче, чем обычные, сильно подверженные влиянию окружающей среды.

В Америке вывели сорт клубники с геном рыбы, которая обитает в северных морях. Таким образом, ученые добились ее устойчивости к морозам. А вот в картофель внедрили лектин, геном подснежника, который делает плод устойчивым к вредителям. Бразилия специализируется на выращивании модифицированной черной фасоли для победы над мозаичным вирусом. Китайцы выращивают устойчивый к жаре и засухе рис. В Индии с помощью трансгенов улучшают свойства бананов, кукурузы, цветной капусты и кабачков.

Среди 18 стран, в которых официально разрешено выращивание ГМ-растений, лидерами являются США, Аргентина, Канада, Бразилия, Австралия и Китай. В России разрешено к использованию: 3 сорта сои, 6 сортов кукурузы, 3 сорта картофеля, 2 сорта свеклы, 2 сорта риса и 5 сортов других культур. А вот власти Швейцарии запретили использование и продажу ГМО в течении 5 лет. Жесткий контроль за использованием ГМ-продуктов введен и в Великобритании.

Как получают генномодифицированные растения

Все начинается с лаборатории. Первым делом из какого-нибудь растения научным путем выделяют определенный ген. Потом его пересаживают в клетку выбранной живой культуры. Это делается с целью улучшить ее свойства. Полученные генномодифицированные растения проверяются на пищевую и биологическую безопасность, утверждают биологи.

Факты о пользе ГМО

• Сторонники ГМО среди различных доводов самым главным считают снабжение сельхозпродуктами в первую очередь население небольших городов и мегаполисов.
• Выращивание стрессоустойчивых генномодифицированных фруктов, овощей и злаков позволяет в разы увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.
• Выращивание трансгенных продуктов позволяет избавиться от ядохимикатов, которыми опрыскивают сельскохозяйственные культуры. В будущем это даст возможность избавиться от хронических болезней, в том числе от аллергий.
• Еще одним из доводов является утверждение, что на самом деле влияние ГМ-продуктов на организм человека еще не доказано.

Факты о вреде ГМО

• Противники ГМО утверждают, что трансгенные продукты наносят вред человеческому организму. Хотя прямых доказательств этому нет. Тем не менее, специалисты акцентируют внимание на таких недугах, как аллергии, ожирение, рак, невынашивание беременности и другие.
• Продукты генной инженерии могут способствовать устойчивости организма к антибиотикам. Их применяют при создании трансгенных продуктов, чтобы не дать болезням испортить урожай.
• По некоторым данным, употребление ГМО влияет на гормональный фон детей. Специалисты отмечают, что в растущем организме ребенка ГМ-продукты могут повести себя непредсказуемо.
• В составе генномодифицированных фруктов и овощей дисбаланс витаминов, аминокислот, микроэлементов и жирных кислот. При употреблении такой пищи может нарушиться обмен веществ и иммунитет.

Самые распространенные генномодифицированные продукты

— соя, рапс, кукуруза, семечки и их производные (в том числе подсолнечное и кукурузное масло, попкорн, соевое сухое молоко, белковые коктейли и батончики для спортсменов);

— картофель (чипсы, сухое пюре, крахмал, полуфабрикаты и т.д.);

— пшеница (хлебобулочные и кондитерские изделия);

— томаты (соусы, кетчупы, паста и т.д.);

— кабачки, лук, морковь, свекла, в т.ч. сахар из свеклы;

— рис и изделия из него;

— шоколадные конфеты, карамель, мороженное, газированные напитки;

— рыбные и мясные изделия и полуфабрикаты;

— майонез, маргарин, молочные продукты и др.;

— детское питание для новорожденных.

И даже те, кто самостоятельно выращивает овощи и фрукты, могут приобрести ГМ-семена на рынке или в специализированных магазинах.

Существует несколько способов, позволяющих отличить ГМ-продукты от натуральных. Генномодифицированные продукты всегда почти идеальной ровной формы, чистые, без гнили, без признаков поражения болезнью и поедания насекомых. ГМ-продукты в отличие от натуральных не дают обилия сока при разрезании.

Фирмы, использующие ГМ-продукты

Особенно активно генетически измененные культуры используют крупные корпорации. Вот далеко неполный список известных торговых марок:

Kellogg’s, Nestle, Heinz Foods, Hershey, McDonalds, Coca-Cola, Danon, Similac, Lays, Mars, Pepsi Cola, Milka, Lipton, Cadbury, McDonalds.

Научные разработки в генной инженерии процесс постоянный. Ученые все время что-то скрещивают и выращивают. И не только растения, но и живые микроорганизмы. По официальной статистике на прилавках наших магазинов продуктов с содержанием ГМО более 30%. Кстати, далеко не все производители указывают на упаковках достоверную информацию. Мне, например, попадались упаковки со знаком «Без ГМО», а в составе был указан модифицированный крахмал.

Чему верить: своим глазам или нечестному производителю? Врачам, утверждающим, что ГМО опасны, или биологам, которые говорят, что вред ГМО преувеличен?

А знаете ли вы, что практически все породы животных и растения, которые используются в сельском хозяйстве, это продукты генной инженерии, т.е. прямого вмешательства человека в геном. В пример можно привести мула – это гибрид, полученный в результате скрещивания кобылы и осла. До ХХ века процессы селекции длились годами. Современные методы позволяют добиться результата намного быстрее — буквально в течении нескольких месяцев.

Проведение официальных исследований

На самом деле официальные исследования по влиянию ГМО на организм человека проводились. Генеральный директор Европейской комиссии по науке и информации в своем докладе отметил следующее: на основании более 130 научно-исследовательских проектов, проводимых в течении больше 20 лет с участием 500 независимых исследовательских групп, было установлено, что продукты генной инженерии не более опасны, чем традиционные технологии в селекции культур.

Оппоненты генномодифицированных продуктов утверждают, что последствия влияния ГМО на человеческий организм проявятся не сразу. В ответ ученые отмечают, что за 15 лет употребления ГМ-продуктов, ни про какие побочные эффекты до настоящего времени не стало известно. Крупные компании, которые производят продукты питания с содержанием ГМО (например, Монсанто), были вынуждены проводить независимые исследования. Почти все они подтвердили безвредность ГМО. Не выявлено никаких отдаленных последствий в здоровье подопытных крыс и мышей (это грызуны с быстрой сменой поколений). А в исследованиях, которые проводись противниками ГМ-технологии, были допущены серьезные нарушения.

Слово БИОТЕХНОЛОГ происходит от сочетания греческих слов «bios» — жизнь, «techne» — мастерство, искусство и «logos» — учение. Это в полной мере отражает деятельность биотехнолога. Профессия подходит тем, кого интересует физика, математика, химия и биология (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Специалисты по биотехнологии искусно используют живые биологические организмы, их системы и процессы, применяя научные методы генной инженерии, с целью создания новых сортов продуктов, растений, витаминов, лекарственных средств, а также улучшения свойств существующих видов в растительной и животной среде, устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям, вредителям и болезням. В медицине биотехнологи играют неоценимую роль в создании новых лекарственных препаратов для ранней диагностики и успешного лечения самых сложных болезней.

Как любая наука биотехнология постоянно развивается, достигая небывалых высот. Так, в последние десятилетия она закономерно вышла на уровень клонирования и достигла определенных успехов в этой сфере. Клонирование жизненно важных человеческих органов (печень, почки) даёт шанс на лечение, полное выздоровление и повышение качества жизни людей во всём мире.

Биотехнология как наука находится на стыке клеточной и молекулярной биологии, молекулярной генетики, биохимии и биоорганической химии.

Отличительной особенностью развития биотехнологии в 21 веке в дополнение к её бурному росту в качестве прикладной науки является то, что она проникает во все сферы жизни человека, способствуя эффективному развитию всех отраслей экономики. В конечном итоге всё это содействует экономическому и социальному росту страны. Рациональное планирование и управление достижениями биотехнологии может решить такие важные для России проблемы, как освоение пустующих территорий и занятости населения. Это станет возможным, если применять достижения науки как инструмент индустриализации для создания маленьких производств в сельских районах.

Общий прогресс человечества во многом обязан развитию биотехнологии. Но с другой стороны, справедливо считается, что если допустить неконтролируемое распространение генно-модифицированных продуктов - это может способствовать нарушению биологического баланса в природе и в конечном итоге создать угрозу здоровью человека.

Особенности профессии

Функциональные обязанности биотехнолога зависят от того, в какой отрасли промышленности он работает.

Работа в фармацевтической отрасли предполагает:

• участие в разработке состава и технологии производства лекарств или пищевых добавок;
• участие во внедрении нового технологического оборудования;
• испытание новых технологий на производстве;
• работа по совершенствованию разработанных технологий;
• участие в выборе оборудования, материалов и сырья для новой технологии;
• контроль за правильностью выполнения вспомогательных технологических операций;
• участие в разработке технико-экономических показателей (ТЭП) по лекарственным средствам;
• пересмотр их по причине замены отдельных составляющих или изменения технологии;
• своевременное ведение необходимой документации и отчетности.

Работа в научно-исследовательской сфере заключается в исследованиях, методических разработках и открытиях в области генной и клеточной инженерии.

Работа биотехнолога в такой важной сфере как охрана окружающей среды предполагает такие обязанности:

• биологическая очистка сточных вод и загрязнённых территорий;
• утилизация бытовых и промышленных отходов.

Работа в образовательных учреждениях предполагает преподавание биологических и сопутствующих дисциплин.

В любой области работа биотехнолога является творческой, научно-исследовательской и, безусловно, интересной и необходимой обществу.

Плюсы и минусы профессии

Плюсы

Специалисты по биотехнологии чрезвычайно востребованы в настоящее время, а в дальнейшем будут востребованы ещё больше, так как биотехнология — профессия будущего и ей предстоит бурное развитие. В перспективе профессия биотехнолога будет востребована и в других отраслях человеческой деятельности, которые даже ещё не существуют или только находятся в стадии становления.

К плюсам можно отнести престиж профессии и её многозначность, то есть возможность трудоустройства на смежные профессии в самые различные организации (см. места работы) на позиции генетического биоинженера, инженера биопроцессов, биотехнолога липидов, биотехнолога белка, биотехнолога фармацевтики, биоинженера клетки и ткани.

Биотехнологи тесно сотрудничают с зарубежными научно-исследовательскими институтами. Российские ученые пользуются высоким спросом, поэтому можно сделать хорошую карьеру за рубежом.

Минусы

Не всегда оправданное отрицательное отношение общественности и части научного мира к продуктам генной инженерии.

Место работы

• фармацевтические компании;
• парфюмерные производства;
• фирмы и компании по производству продуктов питания;
• предприятия аграрно-промышленного комплекса;
• научно-исследовательские институты и лаборатории;
• биотехнологические предприятия;
• компании в сфере космонавтики и робототехники.

Важные качества

• аналитический ум;
• широкая эрудиция;
• любознательность;
• нестандартное мышление;
• наблюдательность;
• терпение;
• ответственность;
• чувство долга;
• целеустремленность.

Обучение на Биотехнолога

На этом курсе можно получить профессию микробиолога за 3 месяца и 15 000 руб.:
— Одна из самых доступных цен в России;
— Диплом о профессиональной переподготовке установленного образца;
— Обучение в полностью дистанционном формате;
— Крупнейшее образовательное учреждение дополнительного проф. образования в России.

Оплата труда

Зарплата на 19.08.2019

Россия 18000—50000 ₽

Москва 30000—60000 ₽

Ступеньки карьеры и перспективы

Биотехнологи могут работать на позициях биохимика, биолога, вирусолога, микробиолога. Начинающие специалисты, как правило, устраиваются лаборантами химического анализа в фармацевтических компаниях или на предприятиях пищевой промышленности. На заводах по производству лекарств и пищевых добавок можно работать контролером производства. Карьеру можно сделать по вертикали, повышая профессиональный уровень и, соответственно, разрядность должности, вплоть до руководителя производства. Работая в НИИ, при стремлении к научным открытиям, можно сделать карьеру в научном мире.

Знаменитые биотехнологи

Ю.А.Овчинников - один из самых известных ученых в биотехнологии, ведущий ученый в сфере мембранной биологии. Автор множества научных работ (более 500), в том числе «Биоорганическая химия», «Мембрано-активные комплексоны». Его именем названо Общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова.

Новости трансгенной инженерии. Учёные скрестили попугая и сахарный тростник. Теперь сахар сам говорит, сколько его класть в чай.

История возникновения биотехнологии как науки:

В самые давние времена люди, сами того не осознавая, применяли биотехнологии в выпечке хлеба, в производстве вина и кисломолочных продуктов.

Научную основу под все подобные процессы подвел Л.Пастер в XIX веке, доказав, что процесс брожения обусловлен микроорганизмами. Но в современном виде биотехнология как наука возникла не сразу, а пройдя несколько этапов:

1. В 40-50-е годы ХХ века в результате биосинтеза пенициллина была создана микробиологическая промышленность.
2. В 60-70-е годы произошло развитие клеточной инженерии.
3. В 1972 году создание первой гибридной молекулы ДНК «in vitro» в США повлекло за собой возникновение генетической инженерии. После этого стало возможным преднамеренное изменение генетической структуры живых организмов. В 70-е годы возник и сам термин «биотехнология».

Поэтапность появления биотехнологии обусловило её неразрывную связь с клеточной и молекулярной биологией, биохимией, молекулярной генетикой и биоорганической химией.

Биотехнология.

XXI век называют «золотым веком» биологии и одного из её ответвлений – биотехнологии. За последние несколько десятилетий наука прошла путь от доказательства Освальдом Эйвери (1944г.) того факта, что ДНК является носителем наследственной информации, до возможности управлять основами наследственности.

Биотехнология в широком смысле – это использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Люди уже сотни и тысячи лет используют различные биологические процессы: при хлебопечении, приготовлении кисломолочных продуктов, в виноделии и т.д. В 1940 – 1950-е гг. началась эра антибиотиков, давшая толчок развитию биологической промышленности.
Тем не менее, сам термин «биотехнология» появился примерно в 1970-е гг. в связи со становлением генетической инженерии. В 1972г. Пол Берг синтезировал первую рекомбинантную молекулу ДНК. Десять лет спустя, на фармацевтическом рынке появился первый рекомбинантный лекарственный препарат – человеческий инсулин. Развитие методов генетической инженерии в совокупности со способами клонирования растений и животных дало учёным инструменты для решения извечных проблем человечества – продовольствие, здоровье и сохранение окружающей среды.
Обеспечить продовольствием растущее население Земли помогут принципиально новые формы растений и животных – более продуктивные, выносливые, устойчивые к болезням. В 1994г. в продажу поступил первый, генетически модифицированный сорт томатов. Сейчас в мире разрешены к применению сотни штаммов трансгенных микроорганизмов и сотни сортов растений многих видов. Уже созданы трансгенные лососи, свиньи, коровы, козы, готовые давать нужные человеку белки, ткани и органы, но их пока не выпускают из лабораторий.
Биотехнология в медицине. Клетки животных выращивают в пробирках уже около 100 лет. Их применяют для получения многих продуктов, например интерферона. На них выращивают вирусы для получения вакцин. Клеточные культуры часто применяют при тестировании и изучении механизма действия лекарственных и косметических средств, пестицидов, консервантов и т.п. Методы культуры клеток нашли широкое применение для реконструкции различных тканей и органов. Так, культура клеток кожи используется для пересадки при ожогах, культура клеток эндотелия – для реконструкции стенок сосудов.
Различные фирмы занимаются созданием животных-биореакторов, производящих белки для лечения разных болезней, например коров, которые будут давать с молоком белок, предотвращающий образование тромбов для лечения инфарктов, инсультов и тромбофлебитов. Закончил клинические испытания антитромбин из молока трансгенных коз.
Ещё один источник полноценных белков, часть из которых можно заменить лечебными, - это яйца. Уже выведены куры и перепела, в яйцах которых содержатся многоклеточные антитела к раку предстательной железы и одному из видов рака
кожи – меланомы.
Особый интерес учёных связан с культурами эмбриональных стволовых клеток, которые в организме дают начало различным тканям и органам. Изучение процессов дифференцировки даст возможность искусственно выращивать ткани и органы для трансплантации. Такие клетки используются для клонирования животных.
Биотехнология в сельском хозяйстве. Одним из основных направлений биотехнологии является получение и использование трансгенных растений, в ген которых встраиваются гены животных, человека, бактерий, других растений, которые нарабатывают новые продукты. Общий объём посевных площадей трансгенных культур с 1996г. в мире вырос более чем в 50 раз и составил в 2005г. 90 млн. га. На очереди – улучшение свойств обычных растительных продуктов, например растительного масла, препятствующего развитию сердечно-сосудистых заболеваний и диабета, и снижающего риск возникновения раковых заболеваний.
Одно из главных направлений работы генных инженеров с сельскохозяйственными животными – устойчивость к болезням. Например, учёные пытаются вывести коров, не восприимчивых к вирусу лейкоза (вакцину к нему не удаётся создать). Ведутся работы по созданию свиней, устойчивых к гриппу, коров, устойчивых к коровьему бешенству и не содержащих опасных для человека прионов, и т.д.
Учёные даже предложили выращивать «мясо из пробирки», о котором не раз упоминали фантасты. Доказано, что одна единственная клетка коровы или курицы в культуре может дать начало многим тысячам миоцитов. В лабораториях уже выращиваются мышечные клетки рыбы, индейки и цыпленка, правда, в очень небольших количествах.

Вам сегодня очень повезло, вы можете узнать все факты - "Биотехнология"! Вы сможете изучить более углублено все факты о человеке !

Развитые страны особо заинтересованы в сохранении окружающей среды. Там хорошо знают, насколько природа уже пострадала от деятельности человека, и понимают: если увеличить посевные пло­щади, нарушения будут еще больше. Не исключено, что эти страны

могли бы удвоить производство пищи на тех же площадях и без ген­ной инженерии, используя широкий спектр агрохимических пре­паратов и наиболее прогрессивные методы селекции.

Развивающиеся страны и страны с переходной экономикой стремятся к продовольственной независимости. Они хотят произ­водить пищу сами, а не зависеть от других, ибо продовольствие - это, пожалуй, самое грозное политическое оружие в современном мире. Чтобы удвоить производство продовольствия в этих странах, не обойтись без новых технологий и знаний о генах, определяющих урожайность и другие важные потребительские свойства основных сельскохозяйственных культур, предстоит также серьезно потру­диться над совершенствованием их свойств. Иными словами, при­ходится «опираться» на трансгенные, или генно-модифицирован­ные (ГМ) сорта.

Геном растений имеет большой потенциал, в том числе для роста урожайности. Это важный аспект, не принимаемый в расчет «зелеными». Они полагают, что продуктивность сельского хозяй­ства развивающихся стран и стран с переходной экономикой зави­сит от социальных и экономических условий, с чем трудно не со­гласиться, но не учитывают, что сегодня для повышения произво­дительности этого уже недостаточно и нужны новые технологии. Лишь они позволят приблизиться к устойчивому сельскому хозяй­ству, устойчиво функционирующей промышленности и, соответ­ственно, к устойчивой (самовосстанавливающейся) окружающей среде.

Как известно, в XIX в. даже в самых развитых странах происхо­дили выступления против использования детского труда, низкой заработной платы, 12-часового рабочего дня. Но мы сегодня пре­красно понимаем, что реальные изменения произошли не столько из-за этих выступлений, сколько благодаря применению в про­мышленности новых, более эффективных, технологий. Итак, если мы хотим перемен, придется призвать на помощь науку.

Совершенно неприметный сорняк с громким латинским назва­нием Arabidopsis thaliana вошел в историю, став первым растением, генетический код которого расшифрован. А в конце 2001 г. обнародо­ван геном риса. Обращают на себя внимание некоторые интересные особенности этих результатов:

обилие генов - их почти столько же, сколько в геномах млеко­питающих;

необычная регуляция активности генов - число влияющих на нее факторов достигает 1800 (гораздо больше, чем у нематод, дрож­жей, дрозофилы);

в некоторых случаях отдельные функции генов выражены го­раздо сильнее, чем в других (не исключено, что именно так расте­ния приспосабливаются к стрессам, заметно меняя метаболизм);

Arabidopsis не был известен как растение, синтезирующее алка­лоиды или терпеноиды, но в его геноме обнаружено много мета­болических путей, связанных с подобными вторичными метабо­литами (для химической и фармацевтической промышленности такие знания о метаболических путях трудно переоценить, более того, похоже, это приведет к созданию новой отрасли промышлен­ности);

вновь пришлось столкнуться с фундаментальной проблемой высокой консервативности генов в эволюции - удивительно, на­сколько, например, схожи гены растений и млекопитающих.

Помимо всего остального это позволяет судить о путях эво­люции, сравнивая геномы различных организмов. Видя, как похожи гены, и размышляя над консерватизмом эволюции, по­нимаешь, что есть лишь одна концепция организации живого - философия жизни вообще, так что не может быть ничего противо­естественного в перемещении генов из одного организма в другой.