البيوتكنولوجيا البيئية: التاريخ ، ما تدرسه ، التطبيقات - مادة الاحياء - 2025

في التكنولوجيا الحيوية البيئية هو الانضباط مكرسة لتطوير واستخدام النظم البيولوجية لتصحيح وحل مشاكل التلوث في البيئة. تستخدم مبادئ العلوم والتكنولوجيا والهندسة الوراثية لمعالجة المواد العضوية وغير العضوية ، وتسعى لتحسين البيئة الطبيعية وتهدف إلى التنمية المستدامة.

تتراوح تطبيقاته من المعالجة الحيوية ومعالجة مياه الصرف الصحي والغازات والنفايات السامة ، إلى التحلل البيولوجي للمواد ، والتكنولوجيا الحيوية الزراعية ، والطاقة الحيوية ، والتعدين الحيوي ، ومكافحة الآفات والأمراض.

تستخدم التكنولوجيا الحيوية البيئية الكائنات الحية الدقيقة لاستعادة الظروف البيئية المتأثرة بالتلوث. المصدر: pixabay.com

في الوقت الحاضر ، تتمثل أبرز وظائفه في تنظيف الأرضيات والمياه والهواء من خلال استخدام عمليات أكثر استدامة واقتصادية.

على سبيل المثال ، عند مواجهة انسكاب الزيت على الأرض ، يمكن تصنيع الأسمدة التي تحتوي على الكبريتات أو النترات لتعزيز تكاثر الكائنات الحية الدقيقة التي تفضل تحلل هذه المادة.

باختصار ، تساعد التكنولوجيا الحيوية البيئية الطبيعة على التغلب على حالات عدم التوازن ، واستعادة النظم البيئية التي عانت من نوع من التغيير ، في معظم الحالات بسبب الإجراءات البشرية.

تاريخ التكنولوجيا الحيوية البيئية

كانت التكنولوجيا الحيوية موجودة في تاريخ البشرية منذ العصور القديمة ، عندما بدأ استخدام تقنيات مختلفة للتعامل مع الحيوانات والمحاصيل للحصول على منتجات معينة مثل النبيذ أو البيرة أو الجبن أو الخبز.

في القرن التاسع عشر ، اكتشف الكيميائي الفرنسي لويس باستور أن الكائنات الحية الدقيقة هي سبب التخمر ، مما يعود بفوائد كبيرة على صناعة الغذاء والصحة.

بعد سنوات ، لاحظ العالم البريطاني ألكسندر فليمنج تأثير بكتيريا البنسلين في علاج الالتهابات ، مما سمح بتطوير المضادات الحيوية على نطاق واسع.

في عام 1953 ، اكتشف العلماء روزاليند فرانكلين ، وجيمس د. واتسون ، وفرانسيس كريك من جامعة كامبريدج الحمض النووي وطرق عمل الشفرة الجينية. أدى هذا إلى تقدم غير مسبوق في مجال التلاعب الجزيئي ، مما أدى إلى ظهور التكنولوجيا الحيوية الحديثة.

سمح تعديل ونقل الجينات من كائن حي إلى آخر بتطوير منتجات وعمليات أفضل في مجالات الزراعة والطب.

بمرور الوقت ونتيجة للتأثير السلبي للاستغلال الصناعي على البيئة ، بدأ استخدام هذه التقنيات لحل المشكلات المتعلقة بالتلوث ، مما أدى إلى ظهور التكنولوجيا الحيوية البيئية.

ماذا تدرس التكنولوجيا الحيوية البيئية؟

يشتمل هذا التخصص على مجالين رئيسيين للدراسة: التكنولوجيا الحيوية من ناحية والبيئة من ناحية أخرى.

التكنولوجيا الحيوية

إنه علم يبحث في الكائنات الحية ويحللها من أجل الاستفادة من مواردها وقدراتها في تحسين المنتجات والأغراض الأخرى من خلال التكنولوجيا.

يستخدم بشكل رئيسي في مجالات الغذاء والطب والصيدلة والعناية بالبيئة.

من خلال استخدامه ، من الممكن الحصول على أدوية أكثر كفاءة ، ومواد أكثر مقاومة ، وأغذية أكثر صحة ، ومصادر طاقة متجددة ، وعمليات صناعية أقل تلويثًا.

علم البيئة

إنه جزء من علم الأحياء يدرس علاقات الكائنات الحية مع بعضها البعض ومع البيئة التي يعيشون فيها. تتمثل إحدى اهتماماته الرئيسية في التغييرات التي تمر بها النظم البيئية من الأنشطة التي يقوم بها البشر.

بهذا المعنى ، ارتبط علم البيئة لعدة سنوات بالحركات السياسية والاجتماعية التي تناضل في جميع أنحاء العالم من أجل الدفاع عن البيئة والعناية بها.

تهدف أنشطتها إلى الحفاظ على الموارد الطبيعية وتجديدها ، وحماية الحياة الفطرية وتقليل مستويات التلوث التي يسببها الإنسان.

ضمن هذا الإطار ، تسعى التكنولوجيا الحيوية البيئية إلى إيجاد حلول لفقدان التنوع البيولوجي ، وتغير المناخ ، وتوافر مصادر طاقة متجددة جديدة ، وتقلص طبقة الأوزون ، من بين مشاكل أخرى.

التطبيقات

في الزراعة ، تجعل التكنولوجيا الحيوية البيئية من الممكن إنتاج غذاء يحتوي على المزيد من الفيتامينات والمعادن والبروتينات والنباتات الأكثر مقاومة لهجمات الحشرات. المصدر: pixabay.com

الاستخدامات الرئيسية للتكنولوجيا الحيوية البيئية هي تلك المتعلقة بالمعالجة الحيوية ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، والتحلل البيولوجي للمواد والتكنولوجيا الحيوية الزراعية.

المعالجة الحيوية

يشير هذا المصطلح إلى استخدام الكائنات الحية الدقيقة لمعالجة مادة ما أو لاستعادة الظروف البيئية المتأثرة بالتلوث.

على سبيل المثال ، تمتلك بعض البكتيريا والفطريات والنباتات المعدلة وراثيًا القدرة على امتصاص العناصر السامة وتحللها من التربة أو الماء أو الهواء.

ومن أشهر الحالات حالة التعديل الجيني الذي تم إجراؤه على بكتيريا Deinococcus radiodurans ، والتي تتمتع بقدرة كبيرة على مقاومة الإشعاع ، بحيث تمتص أيونات الزئبق والتولوين الموجودة في النفايات النووية.

من جانبها ، تتمتع بعض الفطريات بدرجة عالية من التحمل لتركيزات الرصاص وتستخدم لتنظيف التربة الملوثة بهذا المعدن الثقيل.

معالجة مياه الصرف الصحي

يمكن أيضًا استخدام التكنولوجيا الحيوية البيئية لإزالة الملوثات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية من مياه الصرف البشرية.

من خلال استخدام النباتات المائية والطحالب الدقيقة وعمليات التحلل البيولوجي ، من الممكن تنقية النفايات وتحسين جودتها.

التكنولوجيا الزراعية

في الزراعة ، تستخدم التكنولوجيا الحيوية البيئية الكائنات الحية أو الكائنات الحية الدقيقة لتحسين حالة المحاصيل وزيادة الإنتاج.

فهو يسمح ، على سبيل المثال ، بإنتاج طعام يحتوي على فيتامينات ومعادن وبروتينات أكثر ، ونباتات أكثر مقاومة لهجمات الحشرات ، دون الحاجة إلى استخدام منتجات كيميائية تضر بالبيئة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يجعل من الممكن إعادة استخدام النفايات الزراعية أو النفايات السائلة في إنتاج الطاقة والوقود الحيوي.

التحلل البيولوجي للمواد

تسمح التكنولوجيا الحيوية البيئية أيضًا بتطوير مواد قابلة للتحلل الحيوي تتحلل بشكل طبيعي من خلال عمل العوامل البيولوجية ، مثل الحيوانات والفطريات والبكتيريا.

يمكن أن يحدث تحلل هذه العناصر بطريقتين: من خلال الكائنات الحية التي تحتاج إلى الأكسجين للعيش (التحلل الهوائي) أو من خلال الكائنات الحية التي لا تتطلب الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي (التحلل اللاهوائي).

يساعد هذا النوع من العمليات في تقليل مستوى النفايات وتجنب بقاء الملوثات في البيئة.

من ناحية أخرى ، فإن التطبيقات الممكنة الأخرى للتقنية الحيوية البيئية هي تلك المتعلقة بمعالجة النفايات الصلبة والغازات ، والطاقة الحيوية والتعدين الحيوي ، ومكافحة الآفات والأمراض والدورات الجيوكيميائية الحيوية ، من بين أمور أخرى.

المراجع

1. كاستيلو رودريغيز ، فرانسيسكو (2005). التكنولوجيا الحيوية البيئية. التحرير Tebar. مدريد. إسبانيا.
2. بيكاريس ، إي. (2014). البيوتكنولوجيا البيئية ، سندريلا للتكنولوجيا الحيوية؟ AmbioSciences. مجلة النشر العلمي محررة من قبل كلية العلوم البيولوجية والبيئية في جامعة ليون.
3. ISEB. الجمعية الدولية للتكنولوجيا الحيوية البيئية. متاح على: inecol.edu.mx
4. بلانش ، أنسيت. التكنولوجيا الحيوية البيئية. تطبيقات التكنولوجيا الحيوية في تحسين البيئة. جامعة برشلونة.
5. ريتمان ، بي إي (2006). علم البيئة الميكروبية لإدارة العمليات في مجال التكنولوجيا الحيوية البيئية. اتجاهات التكنولوجيا الحيوية.
6. التكنولوجيا الحيوية البيئية ، ويكيبيديا. متاح على: Wikipedia.org