พันธุวิศวกรรม
พันธุวิศวกรรม คือ การปรับปรุงเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ลักษณะเหล่านี้ขึ้นอยู่กับตัวกำหนด ภายในเซลล์แต่ละเซลล์ เรียกว่า ยีน ซึ่งเปรียบเสมือนพิมพ์เขียวที่กำหนดแบบบ้านที่เราจะสร้างขึ้นมา ตัวกำหนดลักษณะทางพันธุกรรมภายในเซลล์นี้ อาจเปรียบเทียบอีกอย่างหนึ่งได้เหมือนกับรหัสคำสั่งให้เซลล์ดำเนินชีวิต และมีลักษณะต่างๆ ตามที่กำหนดไว้แล้วแต่ดั้งเดิม เช่น เซลล์ของยีสต์ก็จะผลิตแอลกอฮอล์ เซลล์ของเชื้อราบางอย่าง ก็จะผลิตยาเพนิซิลลิน เป็นต้น
ความสำเร็จของนักพันธุวิศวกรรม คือ สามารถตัดต่อยีนของจุลินทรีย์ต่างๆ ได้ตามความประสงค์ กล่าวคือ สามารถเปลี่ยนแปลงรหัสคำสั่งให้เซลล์ปฏิบัติตามที่เราประสงค์ได้ตามสมควร สามารถเขียนพิมพ์เขียวของเซลล์ได้ใหม่ ให้มีลักษณะที่ต้องการบางอย่างได้ ความสำเร็จของนักพันธุวิศวกรรมนี้ เราได้นำมาใช้ประโยชน์ทางอุตสาหกรรม การแพทย์ และการเกษตรหลายอย่าง เช่น สามารถเอายีนที่มาจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่น ไม่ว่าสัตว์ พืช หรือจุลินทรีย์มาใส่เข้าไว้ในจุลินทรีย์ แล้วสั่งให้จุลินทรีย์ผลิตสาร ซึ่งตามปกติแล้ว
เซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่นนั้น จะผลิตออกมาได้จำนวนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จุลินทรีย์ที่ได้ทำพันธุวิศวกรรมแล้ว จะทำตนเป็นโรงงานผลิตสารที่มีคุณค่าออกมาได้จำนวนมาก เราได้นำมาใช้ประโยชน์ต่างๆ เช่น นำมาผลิตฮอร์โมน เพื่อเป็นยารักษาโรคเบาหวาน และโรคเตี้ยแคระ นำมาผลิตยารักษาโรคเส้นเลือดอุดตัน โรคหัวใจ และนำมาผลิตวัคซีนสำหรับป้องกันโรคตับอักเสบ เป็นต้น
การตัดต่อยีนในพันธุวิศวกรรม โดยใช้เอนไซม์ตัดยีนซึ่งให้ผลิตผลที่ต้องการออกมาจากเซลล์สัตว์หรือพืช
นำมาต่อเข้ากับยีนพาหะและพาหะนี้จะนำยีนใหม่เข้าไปในเซลล์ที่เป็นตัวรับ เท่าที่ผ่านมาจนปัจจุบัน ความก้าวหน้าทางพันธุวิศวกรรมเกิดขึ้นกับจุลินทรีย์เป็นส่วนใหญ่ แต่ในอนาคตอันใกล้ เราจะสามารถใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรมปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ขึ้นได้อีกมาก เช่น ในการปรับปรุงพันธุ์พืช ปัจจุบัน เราสามารถใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ และเซลล์พืชมาคัดเลือกพันธุ์ใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติดีขึ้นกว่าเดิมได้แล้ว แต่ในอนาคตอันใกล้ เราจะสามารถกำหนดลักษณะทางพันธุกรรม โดยเพิ่มเติมยีนที่กำหนดลักษณะที่ต้องการเข้าไปได้โดยตรง ดังนั้น เทคโนโลยีใหม่นี้ จึงมีพลังสูง จำเป็นที่จะต้องติดตามศึกษา เพื่อนำมาใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศไทย ซึ่งมีทรัพยากรด้านเกษตรกรรมที่ต้องพัฒนาอีกมาก
พันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering)
พันธุวิศวกรรมหรือการตัดแต่งยีน คือ การใช้เทคนิคต่าง ๆ เพื่อนำยีนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปถ่ายฝากให้กับสิ่งมีชีวิตอื่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างไปจากพันธุ์ที่มีในธรรมชาติ ปัจจุบันการตัดแต่งยีนในพืชและสัตว์ได้เจริญก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้มีการพยายามนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวาง ดังตัวอย่างต่อไปนี้
1. การเพิ่มผลผลิตโปรตีนที่สำคัญและหายาก เช่น ฮอร์โมนอินซูลิน วัคซีนคุ้มกันโรคตับอักเสบชนิดบี วัคซีนคุ้มกันโรคปากเท้าเปื่อยต่าง ๆ เป็นต้น
2. การปรับปรุงพันธุ์ของจุลิทรีย์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น การผลิตยาปฏิชีวนะ การหมัก การกำจัดศัตรูพืชและสัตว์ เป็นต้น
3. การตรวจและแก้ไขความบกพร่องทางพันธุกรรมของมนุษย์ พืช และสัตว์ด้วยวิธีที่แม่นยำและรวดเร็วยิ่งขึ้น เช่น โรคเบาหวาน โรคโลหิตจาง โรคธาลัสซีเมีย ปัญญาอ่อน และยีนเกิดมะเร็ง
4. การปรับปรุงพันธุของสัตว์ เช่น การนำยีนจากปลาใหญ่มาใส่ในปลาเล็ก แล้วทำให้ปลาเล็กตัวโตเร็วขึ้น มีคุณค่าทางอาหารดีขึ้น เป็นต้น
การเพิ่มผลผลิตของสัตว์
ในปัจจุบันเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเลี้ยงสัตว์ เช่น การผสมเทียม การถ่ายฝากตัวอ่อน การโคลนนิ่ง ได้มีการพัฒนาไปอย่างมาก ทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตทั้งด้านปริมาณและคุณภาพ นอกจากนี้การใช้เทคโนโลยีด้านอื่น ๆ มาช่วยเพิ่มผลผลิต ดังนี้
1. การใช้ฮอร์โมนช่วยการขุนวัว เพื่อให้วัวพื้นเมืองเพศเมียมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลาสั้น ๆ
2. การฉีดวัคซีนเร่งความสมบูรณ์พันธุ์และเร่งอัตราการเจริญเติบโตของกระบือ เพื่อให้กระบือเพศเมียตกลูกตั้งแต่อายุน้อยได้ลูกมาก และเร่งอัตราการเจริญเติบโตเพิ่มผลผลิตเนื้อในกระบือเพศผู้ อย่างไรก็ดีการใช้เทคโนโลยีในบางกรณีก็อาจประสบกับปัญหาหรืออุปสรรคได้ ตัวอย่างเช่น การผสมเทียมปลามีการพัฒนามากขึ้นจนสามารถนำไปใช้กับปลาหลายชนิด เช่น ปลาบึก ปลาสวาย ปลาตะเพียนขาว ปลาดุ ปลานิล เป็นต้น แต่ก็ยังประสบกับปัญหาหรืออุปสรรคในการเลี้ยงปลาดังนี้
1. การที่ไม่รู้ทั้งหมดว่าปลากินอะไรบ้างในช่วงอายุต่าง ๆ กัน
2. การขาดแคลนอาหารสำหรับลูกปลาเล็ก ๆ ที่เพิ่งจะฟักออกจากไข่ ซึ่งปัจจุบันได้มีการเพาะเลี้ยงไรแดง เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารสำหรับลูกปลาเล็ก ๆ
การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีชีวภาพในด้านต่าง ๆ
ด้านเกษตรกรรม
ในปัจจุบันมีการปรับปรุงพันธุ์สัตว์โดยการนำสัตว์พันธุ์ดีจากต่างประเทศซึ่งอ่อนแอ ไม่สามารถทนต่อสภาพอากาศของไทยมาผสมพันธุ์กับพันธุ์พื้นเมือง เพื่อให้ได้ลูกผสมที่มีลักษณะดีเหมือนกับพันธุ์ต่างประเทศที่แข็งแรง ทนทานต่อโรคและทนต่อสภาพภูมิอากาศของเมืองไทย และที่สำคัญคือราคาต่ำ เกษตรกรที่มีทุนไม่มากนัก สามารถซื้อไปเลี้ยงได้ ตัวอย่างเช่น การผลิตโค 3 สายเลือด โดยนำโคพันธุ์พื้นเมืองมาผสมพันธุ์กับโคพันธุ์บราห์มันได้ลูกผสม แล้วนำลูกผสมที่ได้นี้ไปผสมพันธุ์กับแม่พันธุ์โคนมหรือโคเนื้ออีกครั้งหนึ่ง จะได้ลูกผสม 3 สายเลือดที่มีลักษณะดีเหมือนพันธุ์ต่างประเทศ แต่ทนทานต่อโรคและทนร้อนได้ดี และมีราคาต่ำ
ด้านอุตสาหกรรม
1. การถ่ายฝากตัวอ่อน ทำให้เพิ่มปริมาณและคุณภาพของโคนมและโคเนื้อ เพื่อนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเนื้อวัวและน้ำนมวัว
2. การผสมเทียมสัตว์บกและสัตว์น้ำ เพื่อเพิ่มปริมาณและคุณภาพสัตว์บกและสัตว์น้ำ ทำให้เกดการพัฒนาอุตสาหกรรมการแช่เย็นเนื้อสัตว์และการผลิตอาหารกระป๋อง
3. พันธุวิศวกรรม โดยนำผลิตผลของยีนมาใช้ประโยชน์และผลิตเป็นอุตสาหกรรม เช่น ผลิตยา ผลิตวัคซีน น้ำยาสำหรับตรวจวินิจฉัยโรค ยาต่อต้านเนื้องอก ฮอร์โมนอินซูลินรักษาโรคเบาหวาน ฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของคน เป็นต้น
4. ผลิตฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของสัตว์ ได้มีการทดลองทำในหมู โดยการนำยีนสร้างฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของวัวและของคนมาฉีดเข้าไปในรังไข่ที่เพิ่งผสม พบว่าหมูจะมีการเจริญเติบโตดีกว่าหมูปรกติ
5. ผลิตสัตว์แปลงพันธุ์ให้มีลักษณะโตเร็วเพิ่มผลผลิต หรือมีภูมิต้านทาน เช่น แกะที่ให้น้ำนมเพิ่มขึ้น ไก่ที่ต้านทานไวรัส
ด้านการแพทย์ใช้พันธุวิศวกรรม มีดังต่อไปนี้
1.1 การใช้ยีนบำบัดโรค เช่น การรักษาโรคไขกระดูกที่สร้างโกลบินผิดปรกติ การดูแลรักษาเด็กที่ติดเชื้อง่าย การรักษาผู้ป่วยที่เป็นมะเร็ง เป็นต้น
1.2 การตรวจวินิจฉัยหรือตรวจพาหะจากยีน เพื่อตรวจสอบโรคธาลัสซีมีย โรคโลหิตจาง สภาวะปัญญาอ่อน ยีนที่อาจทำให้เกิดประโรคมะเร็ง เป็นต้น
1.3 การใช้ประโยชน์จากการตรวจลายพิมพ์จากยีนของสิ่งมีชีวิต เช่น การสืบหาตัวผู้ต้องสงสัยในคดีต่าง ๆ การตรวจสอบความเป็นพ่อ-แม่-ลูกกัน การตรวจสอบพันธุ์สัตว์เศรษฐกิจต่าง ๆ
ด้านอาหาร
1. เพิ่มปริมาณเนื้อสัตว์ทั้งสัตว์บกและสัตว์น้ำ สัตว์บก ได้แก่ กระบือ สุกร ส่วนสัตว์น้ำมีทั้งสัตว์น้ำจืดและสัตว์น้ำเค็มจำพวกปลา กุ้ง หอยต่าง ๆ ซึ่งเนื้อสัตว์เป็นแหล่งสารโปรตีนที่สำคัญมาก
2. เพิ่มผลผลิตจากสัตว์ เช่น น้ำนมวัว ไขเป็ด ไข่ไก่ เป็นต้น
3. เพิ่มผลิตภัณฑ์ที่แปรรูปจากผลผลิตของสัตว์ เช่น เนย นมผง นมเปรี้ยว และโยเกิร์ต เป็นต้น ทำให้เรามีอาหารหลากหลายที่ให้ประโยชน์มากมาย