مروری بر وضعیت بیوتکنولوژی در جهان
ترویج توانمندی‌های فناوری زیستی و ایجاد بسترهای فرهنگی لازم در جامعه، در کنار برنامه‌ریزی هدفمند و سرمایه‌گذاری کافی، از جمله برنامه‌ها و اقداماتی است که باید برای توسعه این علم و فناوری در کشور صورت گیرد. در مقاله زیر سعی شده است وضعیت این فناوری نوین از نظر شاخص‌هایی چون سرمایه‌گذاری، بازده اقتصادی، فرآورده‌های تجاری و اشتغال‌زایی، در سطح جهانی مورد بررسی قرار گیرد:
مقدمه
تعریف فناوری زیستی
پیشینه بیوتکنولوژی
ساختار اقتصادی و سرمایه‌گذاری
بازار فرآورده‌های بیوتکنولوژی
مقدمه:
رشد سریع جمعیت و محدودیت منابع، نسل بشر را با خطر گرسنگی و کمبود امکانات بهداشتی مواجه نموده است. بر اساس گزارشات سازمان ملل، 800 میلیون نفر از جمعیت جهان (14 درصد) دچار فقر غذایی هستند که تا سال 2020 به یک میلیارد نفر خواهند رسید. اما تحولات گسترده علمی و تکنولوژیک جهان در قرن بیستم، به خصوص در حوزه فناوری زیستی (بیوتکنولوژی)، امروزه امیدهای فراوانی را در دل دولتمردان کشورهای جهان ایجاد کرده است. بیوتکنولوژی و فناوری ژن با ارایه مسیرهای راهبردی، این امید را به‌وجود آورده‌اند که می‌توان جهان را از کابوس فقر و گرسنگی رها ساخت و امنیت غذایی و بهداشتی را برای جهانیان به ارمغان آورد.
بر اساس پیشبینیهای بسیاری از متخصصین و صاحب‌نظران از جمله انجمن بین‌‌المللی علم و توسعه، جمعیت جهان در سال 2050 به 11 میلیارد نفر خواهد رسید و میزان تولیدات غذایی باید در آن زمان به سه برابر مقدار کنونی افزایش یابد که بدون فناوری زیستی میسر نخواهد بود (رجوع شود به: ضرورت بکارگیری فناوری‌های نوین در تأمین غذایی). دستاوردها و تحولات بزرگی که طی نیمه دوم قرن بیستم (از اواسط دهه 1970 میلادی) در حوزه علوم زیستی بوقوع پیوست، نویدبخش توانمندی‌های جدیدی در این عرصه بود. فناوری زیستی و از جمله مهندسی ژنتیک یا فنون دی‌ان‌آی نوترکیب، می‌تواند در جهت بهرهوری بیشتر از منابع زیستی، حفظ محیط‌زیست و در نتیجه توسعه پایدار مؤثر واقع شود.
بسیاری از صاحب‌نظران معتقدند سده بیست و یکم، قرن حاکمیت و شکوفایی فناوری زیستی است. به مدد این فناوری نوین، پتانسیل قابل توجهی در علوم زیست‌شناسی پایه، صنایع کشاورزی، فرآوری غذایی، دارو و صنایع شیمیایی پدید آمده است. بیوتکنولوژی یک علم نوین و صنعت استراتژیک، کلیدی و سریع‌الحصول میباشد که می‌تواند به صورت گسترده در جهت نیل به هدف توسعه پایدار ملی و بین‌‌المللی استفاده شود.
بسیاری از کشورهای صنعتی و در حال توسعه جهان و از جمله آمریکا، ژاپن، کانادا، آلمان، انگلیس، فرانسه، ژاپن، کره‌جنوبی، هند، چین، تایوان و کوبا از اوایل دهه 1980 میلادی، این فناوری را به‌عنوان اولویت ملی و یکی از چند مورد فعالیت‌های استراتژیک شناختهاند و برای حمایت و گسترش آن، برنامه ملی تدوین نموده‌اند و بیوتکنولوژی را محور توسعه نوین قلمداد کرده‌اند. این کشورها با درک صحیح از توانمندی‌های فناوری زیستی توانسته‌اند سیاست‌های اصولی و برنامه‌ریزی مناسب برای سرمایه‌گذاری جدی در جهت تحقیق و توسعه هدفمند این فناوری انجام دهند. اکنون بسیاری از این کشورها از توانمندی‌ها و ارزش افزوده بسیار بالای این فناوری در اقتصاد خود بهره‌برداری می‌نمایند. آمریکا، ژاپن و کانادا از بزرگترین سرمایه‌گذاران در تحقیق‌وتوسعه صنعتی بیوتکنولوژی به شمار می‌آیند و ژاپن از رقبای اصلی آمریکا در این زمینه محسوب میشود. حتی کشورهای جنوب صحرای آفریقا که از محروم‌ترین کشورهای جهان هستند، طرحها و برنامههایی را برای استفاده از این فناوری آغاز کرده‌اند.
به هر حال بیوتکنولوژی به دلایل متعدد از جمله ارزش افزوده زیاد، فراگیرشدن سریع، ایجاد موقعیتهای برجسته اقتصادی و علمی، دانش‌محور بودن و کم بودن شکاف تکنولوژیک بین کشورهای پیشرفته و درحال‌توسعه، به عنوان یک فناوری مطلوب و ابزاری کارآمد، پویا و تعیین‌کننده در جهت تولید و توسعه ملی و کاهش وابستگی این کشورها به شدت مورد توجه اقتصادهای در حال توسعه قرار گرفته است. از سوی دیگر، در دنیای امروز مجهز شدن و پیشرو بودن در فناوری‌های نوین و دستیابی به جدیدترین یافتههای علمی پژوهشی، یکی از عوامل بسیار مؤثر در معرفی و کسب اعتبار جهانی برای هر کشور میباشد. بنابراین کشورهای در حال توسعه باید خود را به این فناوری مجهز کرده و از نتایج اقتصادی اجتماعی آن بهره گیرند. همگام با تحولات نوین بیوتکنولوژی، بسیاری از کشورهای غنی و فقیر دنیا، سیاست‌ها و برنامه‌های ویژه‌ای را برای توسعه فعالیت‌های خود در زمینه بیوتکنولوژی اتخاذ کرده‌اند. برخی از این کشورها برای تسریع در توسعه این فناوری، ساختارهای ویژه‌ای را بنا نهاده‌اند و به نتایج قابل‌توجهی نیز دست یافته‌اند. این فناوری هنوز تا حدودی در مراحل اولیه رشد خود قرار دارد و بسیاری از سرمایه‌گذاران این صنعت، به مرحله بازگشت سرمایه‌گذاری‌های تحقیقاتی خود نرسیده‌اند. بنابراین متأخرانی مانند کشورهای جهان سوم، هنوز هم می‌توانند سوار بر قطار بیوتکنولوژی شده و توانایی‌های بالقوه خود را به مرحله ظهور برسانند. ترویج توانمندی‌های بیوتکنولوژی در جامعه و ایجاد بسترهای فرهنگی لازم برای توسعه آن در کنار توجه خاص به برنامه‌ریزی هدفمند و سرمایه‌گذاری کافی، از جمله برنامه‌ها و اقداماتی است که کشورهای در حال توسعه جهان و به خصوص کشورهایی نظیر ایران که تا حدودی از قافله این علم عقب مانده‌اند باید به آن توجه ویژه داشته باشند.
تعریف فناوری زیستی (بیوتکنولوژی)
تعاریف مختلفی برای بیوتکنولوژی ارائه شده است که می‌توان به چند مورد زیر اشاره نمود:
- کاربرد اصول علمی و مهندسی در عمل‌آوری مواد به وسیله سازواره‌های (ارگانیسم‌های بیولوژیکی) زیستی در راستای تهیه کالاها و خدمات.
- تلفیق ژنتیک مولکولی، بیوشیمی، میکروبیولوژی و فناوری جهت استفاده از ریز‌سازواره‌ها (میکروارگانیسم‌ها)، سلولها، بافت‌ها و یا قسمتی از سلول یا موجود زنده به‌منظور تولید کالاها و ارایه خدمات.
- استفاده از موجودات زنده، سلولها، بافت‌ها و قسمت‌هایی از سلول (اندامک‌ها) و همچنین مولکولها که در تغییرات زیست‌شناختی (بیولوژیکی)، شیمیایی و فیزیکی تأثیر می‌گذارند.
- استفاده از فرآیند های سلولی و مولکولی برای حل مشکلات یا ایجاد فرآورده‌ها در خدمت رفاه بشری.
تعریف جامع بیوتکنولوژی توسط دولت آمریکا چنین عنوان شده است: بیوتکنولوژی (با مفهوم قدیم و جدید) در برگیرنده هر گونه فن و روشی است که از موجودات زنده و یا بخش‌هایی از آنها استفاده کند تا فرآورده‌‌هایی را تولید، اصلاح و یا تغییر دهد و به بهینه‌سازی گیاهان و جانوران بپردازد و یا ریزسازواره‌‌هایی را برای کاربردهای ویژه تولید کند.
بیوتکنولوژی در مفهوم جدید به کاربرد صنعتی دی-ان-ای نوترکیب، هم‌جوشی سلولی و فنون فراورش نوین زیستی گفته میشود. به عبارتی استفاده صنعتی از دی-ان-ای و دیگر فرآیندهای زیستی یا بهره‌گیری از پروتئین و یا دی-ان-ای نوترکیب و ادغام سلولها برای تولید، در این فناوری مطرح میباشد.
برخی از مردم، بیوتکنولوژی را فقط با مهندسی ژنتیک و یا دستکاری در ساختار ژنتیک انسان و حیوانات می‌شناسند و از دامنه کاربردهای وسیع آن در زمینه میکروبیولوژی صنعتی، مهندسی بیوشیمی یا تکنولوژی تخمیر و محیط‌زیست آگاهی ندارند و یا اطلاعات آنها کافی نیست. این فناوری با گسترش مرزهای دانش در حوزه‌های پزشکی و داروسازی، کشاورزی، صنعت و محیط‌زیست توانسته است کاربردهای متعددی در جهت بهبود زندگی بشر ارایه نماید. فناوری زیستی اکنون در صحنه رقابت و برتری‌های علمی، اقتصادی و حتی سیاسی به عنوان یکی از چند فناوری استراتژیک، راهبردی، فراگیر و کلیدی در دنیا مطرح میباشد.
نکته دیگر آن که بیوتکنولوژی از علوم چندبعدی (Multidiciplinary) میباشد که به همکاری طیف گسترده‌ای از متخصصین رشته‌های مختلف از جمله زیست‌شناسی، ژنتیک سلولی و مولکولی، بیوشیمی و مهندسی شیمی، بیوانفورماتیک، آمار حیاتی (بیومتری)، میکروبیولوژی، پاتولوژی، کشت سلولها و بافت‌ها نیاز دارد. بنابراین لزوم توجه به انجام فعالیت‌های گروهی در این علم، بسیار ملموس و ضروری میباشد.
بطور کلی فنون بیوتکنولوژی نوین را می‌توان به سه دسته کلی زیر تقسیم نمود:
1- فنون مهندسی ژنتیک و دی‌ان‌آی نوترکیب
2- فنون کشت سلول و بافت
3- نشانگرهای مولکولی
پیشینه بیوتکنولوژی در جهان
شاید بتوان پیشینه بیوتکنولوژی را به 1750 سال قبل از میلاد مسیح نسبت داد که سومری‌ها از طریق جوشاندن و تخمیر توانستند آبجو تولید کنند. تهیه ماست، پنیر و خمیر نان نیز از مثال‌های دیگر در زمینه بیوتکنولوژی می‌باشند که از صدها سال پیش توسط بشر مورد استفاده قرار گرفته‌اند و امروزه از آنها به عنوان بیوتکنولوژی سنتی یاد میشود. واژه "بیوتکنولوژی" برای اولین بار در سال 1919 توسط یک مهندس کشاورزی مجارستانی بکار رفت و واژه "بیولوژی مولکولی" در سال 1938 عنوان شد. همچنین یک میکروبیولوژیست دانمارکی برای اولین بار در سال 1941 واژه "مهندسی ژنتیک" را بکار برد.
دستاوردها و پیشرفتهای شگرف در زمینه زیست شناسی و ژنتیک سلولی و مولکولی و تغییرات اساسی در نوع فعالیت‌ها به خصوص طی نیمه دوم قرن بیستم، باعث گردید که زمینه ارایه دو واژه "بیوتکنولوژی سنتی" و "بیوتکنولوژی نوین" فراهم شود. تلاش برای توسعه این مفهوم جدید از اوایل دهه 1970 میلادی عمدتاً در آمریکا و در زمینه پزشکی آغاز گردید. نتایج این تلاش‌ها ظرف مدت اندکی پس از پیدایش فنون مهندسی ژنتیک، در اواخر دهه 70 میلادی (سال 1978و 1979) به ترتیب با تولید انسولین و هورمون رشد نوترکیب انسانی به ثمر نشست. اولین واکسن نوترکیب دامی در سال 1982 تولید شد. انسولین انسانی (هیومیولین) و واکسن هپاتیت B و اینترفرون (نوعی داروی ضدسرطان) به ترتیب در سالهای 1982 و 1986 توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) مجوز فروش دریافت کردند.
فنون کشت سلول و بافت در اواخر دهه 70 توسعه یافتند و تکثیر گیاهان با روش مذکور از اوایل دهه 80 میلادی رایج شد. دست‌ورزی ژنتیکی گیاهان نیز در اوایل دهه 80 میلادی ارایه گردید و نتایج کاربردی آن از سال 1995 با ایجاد گیاهان تراریخته مقاوم به آفات، بیماری‌ها و علف‌کش‌ها به ثمر نشست.
پیدایش تکنیک PCR و نشانگرهای مولکولی دی‌ان‌آ از اوایل دهه مذکور و تکامل تدریجی آنها به کمک ابداع ابزارها و وسایل نوین پیشرفته باعث گردید که مفاهیم ژنومیکس، بیوانفورماتیکس و پروتئومیکس در اواسط دهه 90 به عرصه بیولوژی مولکولی وارد شوند و باب‌های جدیدی از کاربردهای بیوتکنولوژی نوین گشوده شود. مجموعه این دستاوردها موجب شد که پایان قرن بیستم با اتمام پروژه‌های بررسی ژنوم چندین موجود و از جمله انسان، آرابیدوپیس و برنج مصادف شود. اولین حیوان کلون‌شده حاصل از فنون کشت‌بافت با نام گوسفند دالی توسط دانشمندان اسکاتلندی در سال 1996 تولید شد و حتی بحث توانایی برخی از کشورها جهت کلون‌کردن انسان و سایر جانوران نیز مطرح میباشد.