உயிரித் தொழில்நுட்பம்

உயிரித் தொழினுட்பம் (Biotechnology) என்பது நுண்ணுயிர்கள் மற்றும் நன்மை பயக்கும் மரபணுக்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு வேளாண்மை, மருத்துவம், சுற்றுச்சூழல் மற்றும் தொழிற்துறைகளில் பயன்படுத்தப்படும் நுட்பமாகும். அறிவியல் அடிப்படையில் உயிரினங்களில் மேற்கொள்ளப்படும் மாற்ற முயற்சிகளை உயிர் தொழினுட்பம் என்று கூறலாம். உயிரித் தொழினுட்பம் என்ற சொற்றொடர் 1970களில் உருவாக்கப்பட்டது என்றாலும் இந்நுட்பம் பல ஆயிரம் ஆண்டுகள் பழமை வாய்ந்தது ஆகும்.

இன்சுலின் பளிங்குகள்.

21ம் நூற்றான்டில் உயிரித் தொழில்நுட்பமானது அடிக்கடி மரபுப் பொறியியலுடன் சுட்டியனுப்பப்படுகின்றது. எனினும் இந்த சொல் மிக அகலமாக எல்லைகளைக் கொண்டது. மனித இனத் தேவைகளுக்காக உயிரினங்களில் சிறுமாற்றஞ்செய்யப்பட்ட நடைமுறை வரலாற்றை கொண்டது. உள்நாட்டு பயிர்களின் தரத்தை அதிகரிக்க செயற்கைத் தேர்வு, மற்றும் கலப்பின முறை தொழில்நுட்பங்கள் பயன் படுத்தப்பட்டுள்ளன. உயிரித் தொழில்நுட்பத்தின் அனைத்து உபயோகங்களும் உயிரியல் பொறியியலை தழுவியது. நவீன அணுகுமுறையின் புதிய உத்திகளின் காரணமாக பாரம்பரிய தொழிற்சாலைகள் புதிய பயன்களை பெறுகின்றன. இவைகள் உற்பத்திப்பொருள்களின் தரத்தை மேம்படுத்தவும் உற்பத்தியை அதிகரிக்கவும் பயன் படுகின்றன. 1970ம் ஆண்டுக்கு முன்பாக உயிரித் தொழினுட்பம் பெரும்பாலும் உணவு தயாரித்தல் மற்றும் வேளாண்மை துறைகளில் மட்டுமே பயன்பட்டது. 1970க்கு பின்பு மேற்கத்திய அறிவியல் சார் நிறுவனத்தால் உயிரித் தொழினுட்பம் பெரிதும் பயன்படுத்தப் பட்டது. உயிரித் தொழில்நுட்பத்தில் மரபிழைச் சீரமைப்பு நுட்பம், திசு வளர்த்தல் மற்றும் கிடைமட்டமான மரபணு இடமாற்றம் ஆகிய உத்திகள் அடங்கும். உயிரித் தொழில்நுட்பமானது மரபியல், மூலக்கூறு உயிரியல், உயிர் வேதியியல், கருவியல் மற்றும் உயிரணு உயிரியல் ஆகிய துறைகளை ஒருங்கிணைத்தது. மேலும் இவைகள் வேதிப் பொறியியல் மற்றும் தகவல் தொழில் நுட்பத்துடன் இணைந்திருக்கும்.

வரையறை

உயிரித்தொழில்நுட்பத்துக்குப் பலவிதமான வரைவிலக்கணங்கள் கூறப்படுகின்றன. உயிரியல் பன்மயமத்தின் மீதான ஐக்கிய நாட்டு கருத்தரங்கு (UN Convention on Biological Diversity) உருவாக்கியுள்ள வரைவிலக்கணப்படி,

ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டுக்காக, ஏதாவதொரு உயிரியல் முறையையோ, உயிரியையோ, அதிலிருந்து பெறப்பட்ட உற்பத்திப்பொருட்களையோ அல்லது வழிமுறைகளையோ உண்டாக்கவோ அல்லது அவற்றில் மாற்றங்களை ஏற்படுத்தவோ தொழில்நுட்பரீதியில் பயன்படுத்துவது உயிரித்தொழில்நுட்பமாகும். உயிரிதொழில்நுட்பத்தைப் பற்றி படிக்கும் அறிவியல் உயிரிதொழில்நுட்பவியல் ஆகும்.

வரலாறு

காணவும் : உயிரித் தொழில்நுட்பத்தின் வரலாறு பற்றிய தனிக் கட்டுரை

கி.மு. 2,000 - எகிப்தியர்களும் சுமேரியர்களும் வெண்ணை செய்வதிலும் Brewing-லும் நிபுணத்துவம் அடைகிறார்கள்.

கி. மு. 300 - கிரேக்கர்கள் ஒட்டுத் தாவரங்களை (grafting techniques for plant breeding) செய்யும் முறையை அறிகிறார்கள்.

கி. பி. 100 - சீனர்கள், தூளாக்கப்பட்ட கிரைசாந்திமத்திலிருந்து (chrysanthemum) முதல் பூச்சிக்கொல்லியைக் கண்டுபிடித்தனர்.

கி. பி. 1663 - ராபர்ட் ஹூக்கின் திசுள் (Cell) கண்டுபிடிப்பு.

1675 - ஆன்டன் வான் லீவன்ஹூக்கின் பாக்டீரியா கண்டுபிடிப்பு.

1830 - புரதங்கள் கண்டுபிடிப்பு.

1835 - எல்லா உயிரினங்களும் திசுள்களால் ஆனவை என்ற Matthias Scheiden மற்றும் Theodor Schwann கோட்பாடு வெளியீடு; ஒரு திசுளிலிருந்து தான் இன்னொரு திசுள் உருவாக முடியும் என்று Viichow அறிவிக்கிறார்.

1865 - ஜான் கிரிகோர் மெண்டல், பரம்பரை விதிகள் (Law of heridity) ஐக் கண்டுபிடிக்கிறார்.

1870-1890 - பல வகை கலப்பினத் தாவரங்கள் உருவாக்கம். விவசாயிகள், நைட்ரஜனேற்ற பாக்டீரியாக்களை பயன்படுத்த ஆரம்பிக்கிறார்கள்.

1928 - சர் அலெக்ஸாண்டர் ஃளெமிங்கின் பென்சிலின் நுண்ணுயிர்கொல்லி (Antibiotic) கண்டுபிடிப்பு.

1953 - ஜேம்ஸ் வாட்சனும் ஃரான்சிஸ் க்ரிக்கும் முதன்முதலில் DNAவின் இரட்டை சுருளமைப்பு (Double helix) வடிவத்தை விவரிக்கிறார்கள்.

1968 - 20 அமினோ அமிலங்களை உருவாக்கும் மரபுக்குறியீடுகளைக் கண்டறிந்ததற்காக Marshall W. Nirenbergம் ஹர் கோபிந்த் குரானாவும் நோபல் பரிசு பெறுகிறார்கள்.

1970 - முதல் restriction enzyme-ஐ அமெரிக்க நுண்ணுயிரியலாளர் டேனியல் நேதன்ஸ் (Daniel Nathans) கண்டுபிடித்தார். Restriction enzyme-கள் மரபியல் பண்புகளைத் தரும் வேதிப்பொருட்களை (genetic material) பல துண்டுகளாக வெட்ட உதவுவதன் மூலம் ஆராய்ச்சிப் பணிகளுக்கு ஏதுவாக இருக்கிறது.

1972 - DNA துண்டுகளை ஒட்ட உதவும் DNA லைகேஸ் ( DNA ligase ) முதன்முதலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

1973 - Stanley Cohen-ம் Herbert Boyer-ம் சேர்ந்து recombinant DNA தொழில்நுட்பத்தை கண்டுபிடித்தனர். இந்நிகழ்வு நவீன உயிரித் தொழில்நுட்பத்திற்கு வித்திட்டதாக கருதப்படுகின்றது.

1978 - Recombinant மனித இன்சுலின் (Insulin) முதன்முதலில் உருவாக்கப்படுகிறது.

1980 - முதல் செயற்கை recombinant DNA மூலக்கூறினை உருவாக்கியதற்காக Paul Berg, Walter Gilbert, Fredrick Sanger ஆகியோருக்கு வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.

1981 - முதல் transgenic விலங்கு 'the golden carp', சீன விஞ்ஞானிகளால் படி எடுக்கப்படுகிறது (Cloned).

1982 - கால்நடைகளுக்கான முதல் recombinant DNA தடுப்பு மருந்து உருவாக்கம்.

Kary Mullis,சிறிய DNA துண்டுகளை விரைவில் பெருக்கம் செய்ய உதவும் 'பாலிமரேஸ் சங்கிலித்தொடர் வினையை' ( polymerase chain reaction (PCR)) கண்டுபிடிக்கின்றனர்.

1983 - உலகின் முதல் மரபணு மாற்றம் செய்யப்பட்ட தாவரம் நான்கு வெவ்வேறு ஆராய்ச்சிக்குழுக்களால் தனித்தனியே உருவாக்கப்பட்டது (மேரி-டெல் கில்டொன், வாஷிங்டன் பலகலைக்கழகம், செயின்ட் லூயிஸ், அமெரிக்கா; ஜெஃப் ஷெல், மார்க் வான் மொன்டகு, பெல்ஜியம்; ரொபெர்ட் ஃப்ரேலி, ஸ்டீஃபன் ரொஜர்ஸ், ரொபெர்ட் கொர்ஷ், மான்சான்டோ, செயின்ட் லூயிஸ், அமெரிக்கா; ஜான் கெம்ப், திமோதி கால், விஸ்கான்சின் பல்கலைகழகம், அமெரிக்கா)

1990 - உலகின் முதல் மனித மரபணுத்தொகைத் திட்டம் தொடங்குகிறது.

1997 - டோலி - படியெடுக்கப்பட்ட முதல் பாலூட்டி - பிறப்பு.

1998 - கிட்டத்தட்ட 30,000 ஜீன்களின் இருப்பிடத்தை வரையறுக்கும் முதல் 'மாதிரி மனித மரபு ரேகை' அறிவிப்பு. (First draft of Human Genome)

2000 - அமெரிக்க விஞ்ஞானிகள் Craig Venter மற்றும் Francis Collins முதல் முழுமையான மனித மரபு ரேகையை உலகுக்கு அறிவிக்கிறார்கள்.

உள்ளடக்கிய துறைகளில் சில

• மூலக்கூற்று உயிரியல்
• உயிர்வேதியியல்
• வேதிப் பொறியியல்
• இழைய வளர்ப்பு அல்லது திசு வளர் தொழினுட்பம்
• உயிர் இயற்பியல்
• உயிர்த் தகவல் தொழினுட்பம்
• மரபணு பொறியியல்
• நுண்ணுயிரியல்

பயன்பாடு

காணவும்: உயிரித் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடுகள் பற்றிய தனிக் கட்டுரை

வேளாண்மை

கலங்களாக வளரத்தொடங்கிய ரோசாத்தாவரமொன்று திசுத்தொழினுட்பம் மூலம் வளர்க்கப்பட்டுள்ளது.

மரபன் திருத்தப் பயிர்கள் ("மதி பயிர்கள்") அல்லதுor ( உயிரித் தொழில்நுட்பப் பயிர்கள்") என்பவை மரபணுப் பொறியியலால் அப்பயிரின் மரபன் திருத்தப்பட்ட வேளாண் பயிர்களாகும். பெருபாலான பயிர்களில் அவற்றில் இயல்பாக இல்லாத புதிய பண்பை அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது.தௌணவுப் பயிர்களில் பூச்சி எதிர்ப்பு,^[1] நோய் எதிர்ப்பு,^[2] தகைவுள்ள சுற்றுச்சூழல் நிலைமை தாங்கல்,^[3] வேதிப்பொருள் எதிர்ப்பு (எ. கா: களைகொல்லி எதிர்ப்பு,^[4]), அழிவுக் குறைப்பு,^[5] அல்லது பயிரின் ஊட்டவளச் செழுமை ஆகிய பண்புகளைச் சுட்டிக் கட்டலாம்.^[6] எடுத்துகாட்டுகளாக, உணவல்லாத பயிர்களில் தாவர வழி மருந்துசார் முகமைப் பொருள்கள்,^[7] உயிரி எரிபொருள்கள்,^[8] தொழிலகப் பயன்பொருள்கள்,^[9] உயிரியல் சீராக்கம் ஆகியவற்றைக் கூறலாம்.^[10][11]

உழவர் படிப்படியாக மதி பயிர்த் தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுவருகின்றனர். 1996 முதல் 2011 வரையிலான கால இடைவெளியில் 94 மடங்கு மொத்த மதி பயிர்களின் பயிரீட்டு நிலப்பரப்பு உயர்ந்தது அதாவது, 17,000 சதுர கிலோமீட்டர்கள் (4,200,000 ஏக்கர்கள்)முதல் 1,600,000 km²வரை (395 மில்லியன் ஏக்கர்கள்) ஆக உயர்ந்தது.^[12] 2010 ஆம் ஆண்டளவில்10% அளவு உலகப் பயிரீட்டு நிலங்கள் மதி பயிர்களால் பயிரிடப்பட்டுள்ளன.^[12] 2011 ஆம் ஆண்டளவில், 395 மில்லியன் ஏக்கர்களில்(160மில்லியன் எக்டேர்கள்) வணிகவியலாக 11 வேறுபட்ட மதி பயிர்கள் அமெரிக்கா, பிரேசில், அர்ஜென்டீனா, இந்தியா, கனடா, சீனா, பராகுவே, பாக்கித்தன், தென் ஆப்பிரிக்கா,ஔராகுவே, பொலிவியா, ஆத்திரேலியா, பிலிப்பைன்சு, மயன்மார், பர்க்கினா பாசோ, மெக்சிகோ, எசுப்பானியா போன்ற 29 நாடுகளில் 2011 ஆம்ஆண்டில் பயிரிடப்பட்டுள்ளன.^[12]

மரபன் திருத்த உணவுகள் என்பன மரபணுப் பொறியியலால் அந்த உணவாக்க உயிரிகளின் மரபனில் சிறப்பு மாற்றங்கள் அறிமுகப்படுத்திய உணவுகள் ஆகும். இந்த நுட்பங்கள் பயிர்களில் புதிய பண்புகளை அறிமுகப்படுத்தி உணவின் மரபியல் கட்டமைப்பில், முன்பு தெரிந்தெடுப்பு பயிர்வளர்ப்பிலும் சடுதிமாற்ற பயிர்வளர்ப்பிலும் இயலாத, கூடுதல் கட்டுபாட்டை உருவாக்கின.^[13] மதி உணவுகளின் வணிக விற்பனை, கால்கீன் குழுமம் மெதுவாகப் பழுக்கும் தக்காளியைச் சந்தையில் விற்றபோது1994 இல் தொடங்கியது.^[14] இதுநாள்வரை மதி உணவுகள் ஆக்கம் முதன்மையாக உயர்தேவை உள்ள காசுப் பயிர்களிலேயே குவிந்து உள்ளது. இவற்றில் மதி சோயா அவரை, மதி மக்கச்சோளம், மதி கனோலா, மதி பருத்திகோட்டி எண்ணெய் ஆகியன அடங்கும். இவை நோயீனி எதிர்ப்பும் களைக்கொல்லி எதிர்ப்பும் நல்ல ஊட்டவளமும் உள்ளனவாக திருத்தப்பட்டவை ஆகும். மதி கால்நடைகள் செய்முறையில் உருவாக்கப்பட்டாலும், அவை 2013 நவம்பர் வரை சந்தைக்குக் கொண்டுவரப்படவில்லை.^[15]

அண்மையில் அறிவியலான பொதுக்கருத்தேற்பு^{[16][17][18][19]} நடப்பில் கிடைக்கும் மதி பயிர்வழி உணவு இயல்பு பயிர்வழி கிடைக்கும் உணவை விட கூடுதலான இடர் தருவதில்லை என ஏற்பட்டுள்ளது.^{[20][21][22][23][24]} ஆனால், ஒவ்வொரு மதி உணவும் அறிமுகப்படுத்தும் முன்பு ஒரு சோதனைவழி சோதிக்கப்படபவேண்டும்.^[25][26][27] என்றாலும், மக்கள் மதி உணவு பாதுகாப்ப்பனது என அறிவியலாளர்களைப் போல ஏற்றுக்கொள்வதில்லை.^{[28][29][30][31]} மதி உணவுக்கான சட்ட, ஒழுங்குமுறை நிலைமை நாட்டுக்கு நாடு வேறுபடுகிறது. சில நாடுகள் தடை செய்துள்ள்ன; சில நாடுகள் குறைந்த அளவில் ஏற்பு தந்துள்ளன; பிற நாடுகள் பல்வேறு ஒழுங்குமுறைகளால் இசைவு பல்வேறு அளவுகளில் தந்துள்ளன.^{[32][33][34][35]}

மருத்துவம்

• DNA தடுப்பு மருந்துகள்(DNA Vaccines) - ஒரு நோய்க்கு எதிரான தடுப்பு சக்தியைத் தரும் குறிப்பிட்ட Antigen-களை உருவாக்கும் மரபணுப்பகுதிகளை நேரடியாக ஒருவருக்கு செலுத்துவதன் மூலம், அந்த நோய்க்கு எதிரான அவருடைய தடுப்பு சக்தியைத அதிகரிக்க இயலும்.
• மரபணு சிகிச்சை (Gene therapy) - பரம்பரை நோய்கள் மற்றும் மரபணு சார்ந்த நோய்கள் உள்ளவர்களின் கோளாறான மரபணுக்களை நல்ல மரபணுக்களைக் கொண்டு மாற்றி அந்நோயை குணப்படுத்துவதோ அடுத்த தலைமுறைக்கு பரவாமல் செய்வதோ கொள்கையளவில் சாத்தியமாகும். எனினும் இது குறித்த ஆராய்ச்சிகள் இன்னும் முழு வெற்றி அடையவில்லை.
• இயக்குநீர்கள் (Harmones) அல்லது இசைமங்கள் -இயக்குநீர் குறைந்த அளவில் சுரப்பதால் குறைப்பாடுகளை உருவாக்கும் இன்சுலின் போன்ற சுரப்பிகளை பாக்டீரியாக்களைக் கொண்டு தயாரித்து மனித உடலில் செலுத்துவதன் மூலம் அக்குறைப்பாடுகளை போக்க இயலும்.

சுற்றுச்சூழல்

நுண்ணுயிர்கள் பின்வரும் பணிகளுக்கு இன்றியமையாதவையாக உள்ளன.

• ஆலைகள் மற்றும் குடியிருப்புகளிலிருந்து வெளியாகும் கழிவு நீர் சுத்திகரிப்பு
• மாசடைந்த நிலம், காற்று, நீர் நிலைகள் சுத்திகரிப்பு.

சட்டம்

• DNA Fingerprinting தொழினுட்பம் ஒரு குழந்தையின் உண்மையான தந்தை யாரென கண்டறிய உதவுகிறது.
• கொலை மற்றும் கற்பழிப்பு வழக்குகளில் கிடைக்கும் நகம், முடித்துணுக்கு, சதை, ரத்தம் போன்ற தடயங்களை ஆராய்ந்து, உண்மையான குற்றவாளிகளை கண்டறிய உதவுகிறது.

தொழிற்துறை

தோல் பதனிடுதல், உணவு பதப்படுத்துதல் (பாலாடைக்கட்டி, மது, நொதித்தல்) புதிய சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ள (ஆடை) நூலிழை தயாரிப்பு மற்றும் புதிய மருந்துகள் கண்டுபிடிப்பு முதலிய துறைகளில் உயிரித் தொழினுட்பம் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.

மரபுப் பொறியியல் தொழில்நுட்ப ஒழுங்குமுறை

மரபுப் பொறியியல் தொழில்நுட்ப ஒழுங்குமுறை இத்தொழில்நுட்பப் பயன்பாட்டால் உருவாகும் இடர்களை மதிப்பிட்டு மேலாளும் அணுகுமுறைகளிலும் மரபுத் திருத்த உயிரியல் பயிர்களையும் மீன்களையும் உருவாக்கி வெளியிடுவதிலும் அக்கறை கொள்கிறது. ஒவ்வொருநாட்டு அரசும் இதில் பலவகைகளில் வேறுபடுகிறது. அமெரிக்காவுக்கு ஐரோப்பாவுக்கும் இடையில் இவ்வொழுங்குமுறையில் கணிசமான வேறுபாடுகள் நிலவுகின்றன.^[36] மரபுத் திருத்தப் பொருள்களின் கருதும் பயனுக்கு ஏற்ப இவ்வொழுங்குமுறை ஒரே நாட்டிலும் கூட வேறுபடுகிறது. எடுத்துகாட்டாக உணவுக்காகப் பயன்படாத பயிர் உரிய உணவுப் பாதுகாப்பு ஒழுங்குமுறை ஆணையத்தால் ஆய்வுக்கு எடுத்துக்கொள்ளப்படுவதில்லை.^[37] ஐரோப்பிய ஒன்றியம் உள்நாட்டுக்கு ஒருபோக்கையும் ஏற்றுமதிக்கு ஒருபோக்கையும் கடைபிடிக்கிறது. உள்நாட்டுப் பயன்பாட்டுக்குச் சில மரபுத் திருத்த உயிரிகளையே ஏற்கும் அதேவேளையில், ஏற்றுமதிக்குப் பல மரபுத் திருத்த உயிரிகளுக்கு ஒப்புதல் தந்துள்ளது.^[38] மரபுத் திருத்தப் பயிர்களைப் பயிரிடல் , அவை மரபுத் திருத்தாத பயிர்களுடன் ஒருங்கே நிலவுதல் குறித்த புதிய விவாதங்களைக் கிளப்பியுள்ளது. ஒருங்கு நிலவிடல் ஒழுங்குமுறைகளின்படி, மரபுத் திருத்தப் பயிர்களுக்கான ஊக்க நல்கைகள் வேறுபடுகின்றன.^[39]

கற்றல்

அமெரிக்கப் பேராயத்துக்குப் பிறகு 1988 இல், தேசியப் பொது மருத்துவ அறிவியல் நிறுவனமும் தேசிய நலவாழ்வு நிறுவனங்களும் ஒரு நிதியளிப்பு முறையை உயிரித்தொழில்நுட்பப் பயிற்சி தருவதற்காக நிறுவின. இந்த நிதிக்காக நாடளாவிய பல்கலைக்கழகங்கள் தம் நிறுவன்ங்களில் உயிரித்தொழில்நுட்பத் திட்டங்களைச் செயல்படுத்த போட்டியிடுகின்றன. ஒவ்வொரு தகுதியான விண்ணப்பமும் ஐந்தாண்டுகளுக்கு நிதியளிக்கப்படுகின்றன. இந்நிதிக்கான புதிப்பிப்பும் போட்டிவழியே தான் நிகழ்த்தப்படுகிறது. பட்டப்படிப்பு மாணவர்கள் உயிரித்தொழில்நுட்பத் திட்டப் பயிற்சிக்காகப் பொட்டியிடுகின்றனர்; ஏற்கப்பட்டால், அவர்களின் முனைவர் பட்ட ஆய்வின்போது இரண்டு அல்லது மூன்று ஆண்டுகளுக்கு நல்கையும் பயிற்சியும் நலக்காப்பீட்டு உதவியும் தரப்படுகின்றன. இந்தவகைப் பயிற்சியை பத்தொன்பது நிறுவனங்கள் நல்குகின்றன.^[40] இளவல் பட்ட மட்டத்திலும் சமுதாயக் கல்லூரிகளிலும் கூட உயிரித்தொழில்நுட்பப் பயிற்சிகள் அளிக்கப்படுகின்றன.

கருத்து மாறுபாடுகள் கொண்ட உயிரித் தொழில்நுட்ப ஆய்வுகள்

• குருத்தணு ஆராய்ச்சி (Stem cell research)
• மனிதப் படியாக்கம் (Human cloning)
• மரபன் திருத்த உயிரிகள் (Genetically modified organisms)
• மரபன் திருத்த உணவுகள் (Genetically modified food)