زیست فناوری دریایی

زیست‌فناوری دریایی گزینه مناسبی برای اقتصاد کشورهای در حال توسعه و مجاور اقیانوس‌ها است. چرا که این کشورها منابع گسترده و ارزشمند دریایی با تنوع بسیار وسیع دارند. شکوفایی این حوزه می‌تواند تأثیر شگرفی در اقتصاد و توسعه یافتن این کشورها ایجاد کند. کاربردهای صنعتی، دارویی و زیست‌محیطی از منابع دریایی را زیست‌فناوری دریایی می‌گویند.


مزایای اقتصادی و اجتماعی زیست‌فناوری دریایی

بازار داروهایی که از منابع دریایی تولید می‌شود، حدود ۵ میلیارد دلار است. گرچه بی‌مهرگان دریایی منبع خوبی از مواد فعال زیستی هستند، با این وجود تعداد داروهای مجوز گرفته با منشأ دریایی بسیار محدود است؛ به عنوان مثال می‌توان به داروهای ترابکتدین (داروی ضد تومور که از آب‌دزدک دریایی به‌دست می‌آید)، ویدارابین (داروی ضد ویروس از اسفنج دریایی)، سیتارابین (ضد سرطان خون از اسفنج) و زیکونوتید (داروی مسکّن از حلزون مخروطی) اشاره کرد.

زیست‌فناوری دریایی گزینه مناسبی برای کشورهای در حال توسعه است. چرا که این کشورها منابع گسترده و ارزشمند دریایی با تنوع بسیار وسیعی دارند. به عنوان مثال، مجموعه مناطق ویژه‌ی اقتصادی فیلیپین، اندونزی، برزیل و شیلی، پنج درصد مساحت کل اقیانوس‌ها را شامل می‌شود. علاوه بر این، کشاورزی و دامپروری بخش زیادی از تولید ناخالص داخلی این کشورها را تشکیل می‌دهد. آبزی‌پروری یکی از شاخه‌های مهم در توسعه زیست‌فناوری دریایی است که نقش مهمی در اقتصاد کشورهای درحال توسعه و مجاور اقیانوس‌ها دارد.

کاربردهای جهانی زیست‌فناوری دریایی

کشورهای آسیایی در حال تغییر آبزی‌پروری سنتی به شکل آبزی‌پروری مولکولی هستند، تا از این طریق واکسن‌ها (واکسن‌های لازم برای ماهی‌ها و صدف‌ها)، حس‌گرهای زیستی (برای تعیین کیفیت آب)، زیست‌پالایی، ژنومیکس، دست‌کاری ژنتیکی برای افزایش مقاومت نسبت به بیماری‌ها، بهره‌بردای و کیفیت تغذیه‌ای را در سامانه‌های پرورش آبزی بهبود دهند. به عنوان مثال، تایلند برای ایجاد آبزی‌پروری پایدار، روش‌های اومیک (ژنومیکس، ترنسکریپتومیک، پروتئومیکس، متابولیمیکس و …) و شیوه‌های تشخیص بیماری میگو را در راهبردهای خود توسعه داده است.

تحقیقات جهانی در حوزه زیست‌فناوری دریایی نتایج قابل ملاحظه‌ای داشته است. برای نمونه، تحلیل‌های ترنسکریپتومیکسِ جلبک‌های دریایی، یک فهرست از ژن‌های مربوط به تولید انواع تِرِپِن‌ها را مشخص کرده است. الاتول یکی از مهم‌ترین ترپن‌ها است که توسط جلبک لورنسیا تولید می‌شود. برای تولید محصولات به صورت ترشحِ خارجِ سلولی نیز تحقیقاتی انجام گرفته است. تولید سیکلوآرتنول از لورنسیا به صورت ترشحِ خارجِ سلولی، با استفاده از یک روش ساده که در کشت مخمر کاربرد دارد، یکی از نمونه‌های موفقیت‌آمیز در این تحقیقات به شمار می‌رود.

کشف گونه‌های جدیدِ میکروارگانیسمی بخش دیگری از تحقیقات زیست‌فناوری دریایی را شکل می‌دهد. کشف و جداسازی یک گونه جدید سودوویبریو (Pseudovibrio) از یک اسفنج دریایی، مثال مناسبی برای موفقیت در این حوزه است. این گونه جدید ماده‌ی ضد سرطانیِ fistularin-3 تولید می‌کند. علاوه بر این، متابولیت‌های ثانویه که از این گونه سودوویبریو جدید تولید می‌شود، خواص ضدباکتریایی بسیار قوی از خود نشان می‌دهد.

پیشتازان حوزه آبزی‌پروری و زیست‌بوم

تایلند ۵۰ درصد میگوی دنیا (۳۰۰ هزار تن در سال) و اندونزی ۳۷ درصد جلبک دریایی جهان (۱۰ میلیون تن در سال) را تولید می‌کند. ۳۳ درصد تولید سالانه غذاهای دریایی (۲ میلیون تن) در فیلیپین، اندونزی و شیلی صورت می‌گیرد.  آرژانتین و برزیل بزرگترین منطقه ویژه اقتصادی را به ترتیب با مساحت ۲ و ۴/۵ میلیون کیلومتر مربع با زیرساخت‌های پیشرفته زیست‌فناوری دارند. این دو کشور در بخش آبزی‌پروری از توسعه پایدار برخوردار هستند.

عربستان‌سعودی سرمایه‌گذاری بسیار سنگینی برای اکتشافات زیست‌فناوری دریایی و تحقیق برای تنوع اقتصادی انجام داده است؛ به‌خصوص در حوزه‌های پالایشگاه‌های جلبکی، ترکیبات زیست فعال جلبکی، حوزه‌های اومیک و بوم‌شناسی.

موانع توسعه زیست‌فناوری دریایی

بازار جهانی زیست‌فناوری سالانه ۵۰ میلیارد دلار سود آوری دارد؛ با این حال زیست‌فناوری دریایی در کشورهای در حال توسعه با تأخیر شروع شده است. در این کشورها کمبود سرمایه‌گذاری، زیرساخت‌ها، منابع انسانی و زیرساختِ سایبری ضعیف، پیشرفت اقتصاد زیستی را مختل می‌کند. علاوه بر این مسائلی مثل آلودگی و گرمایش جهانی، استفاده نادرست و بیش از حد از منابع دریایی (اکتشاف نفت، ماهی‌گیری و …)؛ شتاب پیشرفت در زیست‌فناوری را کاهش می‌دهد.

مسائل پایداری زیست‌محیطی و اجتماعی و نیز حفاظت از منابع و تنوع‌زیستی یک چالش و عامل مهم در مسیر پیشرفت زیست‌فناوری دریایی است. مطالعات جدید روی آب‌سنگ‌های سالم و آسیب دیده نشان می‌دهد که آب‌سنگ‌های سالم، پوشش مرجانی و زیست‌توده‌ی ماهی بیشتر و هم‌چنین فعالیت‌های میکروبی کمتری دارند. بنابراین حفظ منابع زیست‌محیطی شرط لازم برای ایجاد زیست‌فناوری دریایی پایدار به شمار می‌رود.

همکاری‌های تحقیقاتی دولت‌ها و سهام‌داران

حوزه‌ی زیست‌فناوری دریایی از فناوری‌های پیشرفته و جدید استفاده می‌کند. بنابراین همکاری‌های تحقیقاتی بین کشورهای در حال توسعه یک نیاز فوری و بسیار مهم تلقی می‌شود. این فناوری‌ها معمولاً­ برای تولید محصول جدید یا افزایش بازدهی محصولات کاربرد دارد. هم‌چنین همکاری بین دولت‌ها عامل مهمی در انتقال و ارتقاء فناوری است که در این مورد می‌توان از تجربه و توانایی کشور‌های پیشرفته استفاده کرد. از نظر سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD)، شبکه‌های دانشِ کاربردی می‌تواند ابتکارها را در زیست‌فناوری بهبود داده و با کاهش هزینه‌های انتقال، بازدهی را افزایش دهد. از نمونه این شبکه‌های کاربردی می‌توان به Joint Programming Initiative ،EU ERA-NET، کمیسیون علوم مدیترانه، مرکز منابع زیستی دریایی اروپا، مرکز تحقیقاتی دریای سرخ در دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله و BioMarks اشاره کرد.

علاوه بر این، با توجه به نوع و حجم اطلاعات لازم برای فعال کردن این حوزه، لازم است پروژه‌های بزرگ بین‌المللی اجرا شود تا تنوع‌زیستی دریایی را پوشش دهد. یکی از این پروژه‌های مشترک، پروژه سرشماری زندگی دریایی بود که با هزینه ۶۵۰ میلیون دلار، طی ۱۰ سال و با همکاری ۸۰ کشور اجرا شد. پروژه‌های سرشماری زیستی، نقش مهمی در فهم تنوع، توزیع و فراوانی زندگی دریایی در زیستگاه‌های مختلف داشته و توانسته است بیش از ۱۲۰۰ گونه جدید را فهرست کند. تنوع‌زیستی ویروسی، فضای مناسبی برای بررسی است. به عنوان مثال در یکی از شناسایی‌های زیستی در ساحل اقیانوس اطلس جنوبی در برزیل، یک گونه‌ی جدید ویروسی کشف شد.

برای حمایت از زیست‌فناوری دریایی، ایجاد زیرساخت سایبری برای دریافت، مدیریت و ذخیره اطلاعات ضروری است. برای مناطق ویژه اقتصادی بزرگ مثل برزیل، این کار چالش برانگیز خواهد بود. برای حل این چالش، پایگاه داده‌ای تنوع‌زیستی دریایی برزیل (BaMBa) با دسترسی آزاد ایجاد شد. در این پایگاه، خدمات دانشگاهی، صنعتی، محیط‌زیستی و هم‌چنین آژانس‌های نظارتی با دسترسی به اطلاعات محیطی دریایی ارائه می‌شود. به این ترتیب می‌توان مجموعه‌های داده‌ای از مطالعات جامع؛ شامل ژئوفیزیک، مطالعات فیزیکی-شیمیایی، شناسه‌گذاری DNA، اومیک، میکروبیولوژی، تصویربرداری اعماق اقیانوس و شمارش ماهیان را ذخیره‌سازی و در صورت لزوم اطلاعات هر منطقه جغرافیایی را به سرعت بازیابی کرد. این پایگاه داده زیرساخت حیاتی برای مدل‌سازی، برنامه‌ریزی و استفاده‌های اقتصادی از محیط‌های دریایی در برزیل به شمار می‌رود.

نتیجه‌گیری

برای تقویت زیست‌فناوری دریایی در کشورهای در حال توسعه، سرمایه‌گذاری، زیرساخت‌ها و منابع انسانی عوامل بسیار ضروری هستند. به عنوان مثال کاوش در محیط‌های مختلف دریایی (مثل شکاف‌های هیدروترمال در اعماق اقیانوس یا مناطق صخره‌ای مرجانی) برای کشف مولکول‌های فعال زیستی به فناوری بسیار پیشرفته و گران‌قیمت نیاز دارد.

اقدامات آینده باید روی ایجاد مؤسسه‌هایی متمرکز باشد که فقط روی زیست‌فناوری دریایی فعالیت کنند. دانشگاه‌ها نیز باید این حوزه را با دوره‌ها و پروژه‌های تخصصی در مقاطع کارشناسی و کارشناسی‌ارشد ارتقاء دهند. برای شتاب دادن به کشف و انتقال فناوری، ایجاد چهارچوب‌های قانونی مناسب ضروری است. با ایجاد دانش صحیح، مالکیت معنوی محافظت شده، بهبود فرایندها و خدمات موجود و مدل کسب و کار معتبر می‌توان گام مهمی برای موفقیت کارهای نوپای دانشگاهی برداشت.

این مطلب در دسامبر ۲۰۱۷ در مجله Trends in Biotechnology منتشر شده است.

☑ نویسنده: Cristiane C.Thompson
☑ ترجمه و بازنویسی: یونس عبدالهی مفرد

منبع

بارگذاری نوشته های مرتبط بیشتر
  • تولید محصولات شیمیایی با مهندسی متابولیک

    تولید محصولات شیمیایی با مهندسی متابولیک واحدبندی شده

    با مهندسی متابولیک میکروارگانیسم‌ها می‌توان طیف وسیعی از مواد شیمیایی را با پایه زیستی تول…
  • پیرولیز زیست توده برشته شده

    پیرولیز زیست توده برشته شده

    پیرولیز یکی از مهم‌ترین روش‌های حرارتی برای تبدیل زیست‌توده به زغال‌زیستی جامد، سوخت‌زیستی…
  • زیست توده

    زیست توده

    بقایا و مواد مشتق شده از موجودات زنده را زیست‌توده می‌نامند. در واقع تمامی شکل‌های مواد آل…
مطالب بیشتر از این نویسنده یونس عبداللهی مفرد
بارگذاری بیشتر در آب

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بررسی کنید

تولید محصولات شیمیایی با مهندسی متابولیک واحدبندی شده

با مهندسی متابولیک میکروارگانیسم‌ها می‌توان طیف وسیعی از مواد شیمیایی را با پایه زیستی تول…