VIDES BIOTEHNOLOĢIJA: VĒSTURE, TĀS IZPĒTE, PIELIETOJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

Vides biotehnoloģiju ir disciplīna veltīta izstrādi un izmantošanu, bioloģiskās sistēmas, lai koriģētu un risinātu piesārņojuma problēmu vidē. Tas izmanto zinātnes, tehnoloģijas un gēnu inženierijas principus organisko un neorganisko materiālu apstrādei, cenšoties uzlabot dabisko vidi un tiecoties uz ilgtspējīgu attīstību.

Tās pielietojums svārstās no bioloģiskās sanācijas un notekūdeņu, gāzu un toksisko atkritumu apstrādes līdz materiālu bioloģiskai noārdīšanai, agrobiotehnoloģijai, bioenerģētikai, biominēšanai un kaitēkļu un slimību kontrolei.

Vides biotehnoloģijā izmanto mikroorganismus, lai atgūtu vides apstākļus, kurus ietekmē piesārņojums. Avots: pixabay.com

Pašlaik tā visredzamākā funkcija ir grīdu, ūdens un gaisa tīrīšana, izmantojot ilgtspējīgākus un ekonomiskus procesus.

Piemēram, saskaroties ar naftas noplūdi uz sauszemes, var izgatavot mēslojumu ar sulfātiem vai nitrātiem, lai veicinātu mikroorganismu vairošanos, kas veicina šīs vielas sadalīšanos.

Īsāk sakot, vides biotehnoloģija palīdz dabai pārvarēt nelīdzsvarotības situācijas, atjaunojot ekosistēmas, kuras cieta no zināma veida izmaiņām, vairumā gadījumu cilvēka paša rīcības dēļ.

Vides biotehnoloģijas vēsture

Biotehnoloģija ir bijusi cilvēces vēsturē kopš seniem laikiem, kad, lai iegūtu noteiktus produktus, piemēram, vīnu, alu, sieru vai maizi, tika izmantoti dažādi paņēmieni dzīvnieku un kultūru apstrādei.

Franču ķīmiķis Luiss Pasteurs 19. gadsimtā atklāja, ka fermentācijas cēlonis ir mikroorganismi, kas pārtikas produktu un veselības nozarē sniedz lielus ieguvumus.

Gadus vēlāk britu zinātnieks Aleksandrs Flemings novēroja penicilīna baktēriju iedarbību infekciju ārstēšanā, kas ļāva attīstīt antibiotikas plašā mērogā.

1953. gadā zinātnieki Rosalinda Franklina, Džeimss D. Vatsons un Fransiss Kriks no Kembridžas universitātes atklāja DNS un ģenētiskā koda darbību. Tas radīja nepieredzētu progresu molekulāro manipulāciju jomā, radot modernās biotehnoloģijas.

Gēnu modifikācija un pārnešana no viena organisma uz otru ļāva attīstīt labākus produktus un procesus lauksaimniecības un medicīnas jomā.

Laika gaitā un rūpnieciskās ekspluatācijas negatīvās ietekmes uz vidi rezultātā šos paņēmienus sāka izmantot, lai risinātu ar piesārņojumu saistītās problēmas, radot vides biotehnoloģijas.

Ko pēta vides biotehnoloģija?

Šī disciplīna ietver divas galvenās studiju jomas: biotehnoloģiju, no vienas puses, un ekoloģiju, no otras puses.

Biotehnoloģija

Tā ir zinātne, kas pēta un analizē dzīvos organismus, lai, izmantojot tehnoloģiju, izmantotu to resursus un iespējas, lai tos izmantotu produktu uzlabošanā un citiem mērķiem.

To galvenokārt izmanto pārtikas, zāļu, farmakoloģijas un vides aprūpes jomā.

Izmantojot to, ir iespējams iegūt efektīvākas zāles, izturīgākus materiālus, veselīgāku pārtiku, atjaunojamos enerģijas avotus un mazāk piesārņojošus rūpniecības procesus.

Ekoloģija

Tā ir bioloģijas daļa, kas pēta dzīvo būtņu attiecības savā starpā un ar vidi, kurā tās dzīvo. Viena no viņa galvenajām interesēm ir pārmaiņas, kas notiek ekosistēmās no cilvēku veiktajām darbībām.

Šajā ziņā ekoloģija vairākus gadus ir bijusi saistīta ar politiskajām un sociālajām kustībām, kas visā pasaulē cīnās par vides aizsardzību un kopšanu.

Tās darbību mērķis ir dabas resursu saglabāšana un atjaunošana, savvaļas dzīvnieku aizsardzība un cilvēka radītā piesārņojuma līmeņa samazināšana.

Šajā kontekstā vides biotehnoloģija citu problēmu starpā meklē risinājumus bioloģiskās daudzveidības samazināšanās, klimata pārmaiņu, jaunu atjaunojamo enerģijas avotu pieejamības un ozona slāņa retināšanas jomā.

Lietojumprogrammas

Lauksaimniecībā vides biotehnoloģija ļauj iegūt pārtiku, kurā ir vairāk vitamīnu, minerālu un olbaltumvielu, kā arī augus, kas ir izturīgāki pret kukaiņu uzbrukumiem. Avots: pixabay.com

Galvenie vides biotehnoloģijas pielietojumi ir saistīti ar bioloģisko sanāciju, notekūdeņu attīrīšanu, materiālu bioloģisko noārdīšanos un agrobiotehnoloģijām.

Bioremediācija

Šis termins attiecas uz mikroorganismu izmantošanu vielas apstrādei vai piesārņojuma ietekmēto vides apstākļu atjaunošanai.

Piemēram, noteiktām baktērijām, sēnītēm un ģenētiski modificētiem augiem ir iespēja absorbēt un noārdīt toksiskus elementus no augsnes, ūdens vai gaisa.

Viens no vispazīstamākajiem gadījumiem ir ģenētiskā modifikācija, kas tika veikta no baktērijas Deinococcus radiodurans, kurai ir liela spēja izturēt radiāciju, lai tā absorbētu dzīvsudraba jonus un toluolu, kas atrodas kodolatkritumos.

No savas puses dažām sēnītēm ir liela tolerance pret svina koncentrāciju, un tās tiek izmantotas augsnes, kas piesārņotas ar šo smago metālu, tīrīšanai.

Notekūdeņu attīrīšana

Vides biotehnoloģiju var izmantot arī fizisko, ķīmisko un bioloģisko piesārņotāju noņemšanai no cilvēku notekūdeņiem.

Izmantojot ūdens augus, mikroaļģes un bioloģiski noārdoties, ir iespējams attīrīt atkritumus un uzlabot to kvalitāti.

Agrobiotehnoloģija

Lauksaimniecībā vides biotehnoloģija izmanto dzīvus organismus vai mikroorganismus, lai uzlabotu kultūraugu stāvokli un palielinātu ražošanu.

Tas ļauj, piemēram, radīt pārtiku ar vairāk vitamīnu, minerālu un olbaltumvielu, kā arī augus, kas ir izturīgāki pret kukaiņu uzbrukumiem, neizmantojot ķīmiskas vielas, kas kaitē videi.

Turklāt tas ļauj atkārtoti izmantot lauksaimniecības atlikumus vai notekūdeņus enerģijas un biodegvielas ražošanā.

Materiālu bioloģiskā noārdīšanās

Vides biotehnoloģija ļauj attīstīt arī bioloģiski noārdāmus materiālus, kas dabiski sadalās, izmantojot bioloģiskos aģentus, piemēram, dzīvniekus, sēnītes un baktērijas.

Šo elementu sadalīšanās var notikt divos veidos: caur organismiem, kuriem nepieciešams skābeklis, lai dzīvotu (aerobā sadalīšanās), vai caur organismiem, kuriem metabolismā nav vajadzīgs skābeklis (anaerobā sadalīšanās).

Šāda veida process palīdz samazināt atkritumu līmeni un novērš piesārņotāju pastāvīgu klātbūtni vidē.

No otras puses, citi iespējamie vides biotehnoloģijas pielietojumi, cita starpā, ir saistīti ar cieto atkritumu un gāzu apstrādi, bioenerģiju un biominings, kaitēkļu un slimību kontroli un bioģeoķīmiskajiem cikliem.

Atsauces

1. Kastīlija Rodrigesa, Fransisko (2005). Vides biotehnoloģija. Redakcijas Tebars. Madride. Spānija.
2. Bécares, E. (2014). Vides biotehnoloģija, biotehnoloģijas Pelnrušķīte? AmbioSciences. Zinātniskās izplatīšanas žurnāls, kuru rediģēja Leonas Universitātes Bioloģisko un vides zinātņu fakultāte.
3. ISEB. Starptautiskā vides biotehnoloģijas biedrība. Pieejams vietnē: inecol.edu.mx
4. Blanša, Anicet. Vides biotehnoloģija. Biotehnoloģiskie pielietojumi vides uzlabošanā. Barselonas Universitāte.
5. Ritmans, BE (2006). Mikrobu ekoloģija, lai vadītu procesus vides biotehnoloģijā. Tendences Biotechnol.
6. Vides biotehnoloģija, Wikipedia. Pieejams vietnē Wikipedia.org