Mitä on bioteknologia?
Bioteknologia on tieteenala, joka käyttää eläviä soluja tai organismeja, kuten mikrobeja, kasveja ja eläimiä, sellaisten teknologioiden ja tuotteiden kehittämiseen, jotka parantavat elämänlaatua ja maapallon hyvinvointia. Yksinkertaisesti ajateltuna se on biologian (elävien organismien tutkimus) ja teknologian (työkalujen ja järjestelmien käyttö ongelmien ratkaisemiseksi) yhdistelmä.
Miten bioteknologia toimii?
Bioteknologia toimii hyödyntämällä elävien eliöiden luonnollisia prosesseja. Ihmiset ovat käyttäneet bioteknologiaa jo tuhansien vuosien ajan esimerkiksi leivän, viinin, oluen ja jogurtin valmistuksessa.
Näissä tutuissa prosesseissa mikro-organismit, kuten bakteerit ja hiivat, muuttavat sokeria alkoholiksi tai hapoiksi. Myös kasvien jalostus on bioteknologiaa.
Moderni bioteknologia vie nämä perinteiset menetelmät huomattavasti pidemmälle. Nykyään voimme käyttää edistyneitä ja aiempaa tarkempia tekniikoita, jotka hyödyntävät muun muassa genetiikan ja molekyylibiologian uusinta tutkimustietoa. Esimerkkinä tästä on geenimuokkaus, jonka avulla organismien ominaisuuksia voidaan räätälöidä tiettyjä tarkoituksia varten.
Miksi bioteknologia on tärkeää?
Bioteknologian rooli on tärkeä, kun yritämme etsiä ratkaisuja vaikeimpiin ihmiskuntaa koetteleviin haasteisiin. Sen avulla voimme muun muassa:
-
Tuottaa ravitsevampaa ruokaa
-
Kehittää uusia lääketieteellisiä hoitoja
-
Vähentää ympäristön saastumista
-
Luoda kestäviä materiaaleja, kuten biopohjaisia muoveja
-
Tuottaa uusiutuvia polttoaineita
Lisäksi bioteknologian prosesseissa voidaan käyttää uusiutuvia raaka-aineita, kuten maatalouden sivuvirtoja, orgaanista jätettä ja kasvimassaa, mikä puolestaan vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Näistä uusiutuvista raaka-aineista voidaan tuottaa biopolttoaineita, biopohjaisia muoveja ja muita arvokkaita tuotteita, jotka tukevat kiertotaloutta, vähentävät kasvihuonekaasupäästöjä ja pienentävät teollisten prosessien ympäristövaikutuksia.
Biotekninen valmistus tapahtuu suurissa säiliöissä, joita kutsutaan bioreaktoreiksi.
Lääketiede
Lääketieteessä on saavutettu merkittäviä läpimurtoja bioteknologian avulla. Se on esimerkiksi mullistanut insuliinin tuotannon. Insuliinia on aiemmin eristetty sioista, ja se on voinut aiheuttaa haittavaikutuksia ihmisille. Geeniteknologian avulla bakteerit ja hiivat voidaan nyt ohjelmoida tuottamaan ihmisen insuliinia, mikä tekee lääkkeestä turvallisemman ja tehokkaamman.
Bioteknologia on myös mahdollistanut modernit proteiinihoidot, jotka kohdentuvat tarkasti tiettyihin molekyyleihin kehossa ja auttavat esimerkiksi syövän ja autoimmuunisairauksien hoidossa. COVID-19-virusta vastaan kehitetyt edistyneet rokotteet, kuten mRNA-rokotteet opettavat geneettisen tiedon avulla immuunijärjestelmää tunnistamaan ja torjumaan viruksia tehokkaammin.
Maatalous
Bioteknologian avulla voidaan kehittää viljelykasveja, jotka kestävät paremmin tuholaisia, tauteja ja sään ääriolosuhteita. Näin viljelijät voivat vähentää torjunta-aineiden käyttöä ja tuottaa enemmän ruokaa vähemmillä resursseilla, mikä on ratkaisevan tärkeää kasvavan väestön ruokkimiseksi.
Moderni maatalous on hyvin riippuvaista lannoitteista, joiden tarvetta synteettisen biologian keinoin muokatut mikrobit voivat vähentää. Tietyt mikrobit voidaan esimerkiksi valjastaa sitomaan ilmakehän typpeä ja muuntamaan sitä kasveille käyttökelpoiseen muotoon, joka tukee kasvien kasvua ilman fossiilisia lannoitteita.
Ympäristö
Biopuhdistus (bioremediaatio) on saastuneiden ympäristöjen puhdistamista bioteknologian menetelmillä. Tietyt bakteerit osaavat hajottaa haitallisia aineita saastuneessa maaperässä tai vedessä, mikä tekee ympäristöstä turvallisemman ihmisille ja eläimille.
Ruoka ja juoma
Bioteknologia on tuonut elintarviketeollisuuteen innovatiivisia ja kestäviä tuotantotapoja. Mikrobit voivat esimerkiksi tuottaa yksinkertaisista raaka-aineista, kuten hiilidioksidista ja vedystä ravitsevia ravintoaineita – käytännössä "muuttaa ilmaa proteiiniksi".
Myös eläinperäisiä tuotteita pyritään korvaamaan bioteknologian keinoin. Käymisprosessien avulla tuotetaan esimerkiksi kananmunan valkuaista ja maitoa ilman eläintuotantoa. Vastaavasti oluen valmistukseen on kehitetty geneettisesti muokattuja hiivoja, jotka tuottavat humalan makua ja aromia ilman perinteistä humalaa.Tämä säästää niin vettä kuin resurssejakin ja tekee oluen panemisesta kestävämpää.
Kestävät materiaalit ja kemikaalit
Bioteknologian avulla voidaan tuottaa kestäviä materiaaleja ja kemikaaleja fossiilipohjaisten raaka-aineiden sijaan. Esimerkiksi bakteerien tuottamat PHA-muovit ovat biohajoavia ja voivat osaltaan auttaa vähentämään muovijätettä. Samoin luonnollisista lähteistä saatavat väriaineet ja pigmentit voivat vähentää myrkyllisten kemiallisten värjäysprosessien tarvetta.
Biotekniikka mahdollistaa myös monilla aloilla välttämättömien teollisten entsyymien tuotannon. Esimerkiksi pesuaineissa entsyymit hajottavat proteiineja ja rasvoja, mikä parantaa pesutehoa alhaisemmissa lämpötiloissa.
Polttoaineet
Uusiutuvien polttoaineiden, kuten etanolin, tuotannossa bioteknologia on erityisen keskeisessä roolissa. Mikrobit, kuten hiivat, fermentoivat sokerit etanoliksi, jota voidaan käyttää biopolttoaineena. Toinen lupaava biopolttoaineiden lähde on mikrolevät, jotka tuottavat öljyjä ja rasvoja auringonvalon ja hiilidioksidin avulla. Näistä öljyistä voidaan valmistaa biodieseliä, joka on kestävämpi vaihtoehto perinteiselle dieselille.
Missä bioteknologiaa käytetään?
Biotekniikkaa on kaikkialla, vaikka emme aina huomaa sitä. Tässä muutamia yleisiä esimerkkejä:
Bioteknologian tulevaisuus
Bioteknologian tulevaisuus tarjoaa loputtomia mahdollisuuksia.
Kuvittele viljelykasveja, jotka kasvavat ääriolosuhteissa, yksilöllisiä lääkkeitä, biohajoavia muoveja tuottavia bakteereja tai laboratoriossa kasvatettua lihaa, joka vähentää perinteisen eläintuotannon tarvetta.
Synteettinen biologia:
Bioteknologian kehittynyt osa-alue
Synteettinen biologia yhdistää biologian ja huipputeknologiat, kuten tekoälyn ja robotiikan. Tekoälyn ja koneoppimisen avulla voidaan analysoida valtavia määriä biologista dataa, jotta voidaan ennustaa biologisten järjestelmien käyttäytymistä ja suunnitella uusia organismeja tai molekyylejä.
GMO:t eivät ole uusia tai epäluonnollisia
Geenimuunnellut organismit (GMO:t) eivät ole uusi keksintö, vaan ne ovat luonnollinen jatke perinteisille jalostustekniikoille. Ihmiset ovat tuhansien vuosien ajan valikoivasti jalostaneet kasveja ja eläimiä parantaakseen niiden ominaisuuksia, kuten sadontuottoa tai taudinkestävyyttä. Moderni GMO-tekniikka mahdollistaa nämä muutokset paljon tarkemmin ja nopeammin kohdentamalla muokkaukset suoraan tiettyihin geeneihin.
Geenimuokatut mikrobit ovat hyvin hallinnassa
Yksi yleisimmistä huolenaiheista liittyy siihen, että geenimuokatut organismit voisivat karata luontoon ja aiheuttaa odottamattomia seurauksia. Todellisuudessa geenimuokattuja mikrobeja käytetään lähestulkoon aina kontrolloiduissa ympäristöissä, kuten bioreaktoreissa. Näissä suljetuissa järjestelmissä mikrobit eivät pääse ulos, joten ne eivät voi olla vuorovaikutuksessa luonnon ekosysteemien kanssa.
Esimerkiksi insuliinin tai vitamiinien tuotannossa käytetyt geenimuokatut mikrobit hävitetään huolellisesti, kun niiden tuottamat hyödylliset aineet on kerätty. Järjestelmiä valvotaan ja säädellään tiukasti, mikä takaa turvallisuuden ja riskiä siitä, että organismit vaikuttaisivat ulkomaailmaan ei ole.
GMO:n tuottamat tuotteet eivät välttämättä ole itse GMO:ita
Yleinen harhaluulo on, että jos geenimuunneltu organismi tuottaa jotain, myös tuote itse on GMO. Näin ei kuitenkaan ole. Esimerkiksi, jos geenimuokattua mikrobia käytetään tuottamaan proteiinia, kuten kananmunan valkuaisproteiinia, itse proteiini ei ole GMO. Geenimuokkaus kohdistuu pelkästään mikrobeihin, jotka eivät ole mukana lopullisessa tuotteessa. Kuluttaja saa vain proteiinin, joka on kemiallisesti identtinen tavallisesti tuotettujen proteiinien kanssa.Sama pätee diabeteksen hoitoon käytettävän insuliinin, tuotanto.
Geenimuokatut bakteerit tuottavat ihmisen insuliinia, joka on täysin identtinen ihmiskehon luonnollisesti tuottaman insuliinin kanssa ilman laatu- tai turvallisuuseroja.
GMO-tuotteet testataan ja säädellään tarkasti
Ennen kuin mikään GMO-tuote päätyy markkinoille, se käy läpi laajan testauksen, jolla varmistetaan sen turvallisuus ihmisille ja ympäristölle. Sääntelyviranomaiset, kuten Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA) ja Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA), edellyttävät kattavia turvallisuusarviointeja, joissa tarkastellaan esimerkiksi mahdollisia allergeeneja ja ympäristövaikutuksia.
Nämä testit ovat tiukkoja, ja niiden suorittaminen kestää usein vuosia. Niillä varmistetaan, että GMO-tuotteet täyttävät korkeimmat turvallisuusstandardit. Monissa tapauksissa GMO-kasvit ovat yhtä turvallisia tai jopa turvallisempia kuin niiden perinteiset vastineet, koska ne on suunniteltu vähentämään esimerkiksi kemiallisten torjunta-aineiden tarvetta tai niissä on enemmän ravintoarvoja.
GMO-kasvit ja ympäristö
Toinen huolenaihe liittyy GMO:iden ympäristövaikutuksiin. Monet GMO-kasvit on kuitenkin suunniteltu ympäristöystävällisemmiksi kuin perinteiset kasvit. Esimerkiksi jotkut GMO:t ovat muokattu kestämään tuholaisia, mikä vähentää haitallisten torjunta-aineiden tarvetta. Toiset ovat kehitetty sietämään kuivuutta paremmin, mikä vähentää veden tarvetta, tai hyödyntämään ravinteita tehokkaammin, mikä vähentää lannoitteiden käyttöä.
Parantamalla ruoantuotannon tehokkuutta GMO:t voivat auttaa vähentämään maatalouden kokonaisympäristökuormitusta. Tämä on erityisen tärkeää, sillä maailman väestönkasvun myötä tarvitaan uusia keinoja tuottaa ruokaa samalla, kun luonnonvaroja pyritään säästämään.
Myytti: Vahingoittavatko GMO-kasvit mehiläisiä?
Yksi yleinen myytti on, että GMO-kasvit vahingoittavat mehiläisiä ja muita pölyttäjiä. Tieteelliset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että GMO-kasvit eivät itsessään ole haitallisia mehiläisille. Monet muuntogeeniset viljelykasvit on suunniteltu kestämään tuholaisia, joten mehiläisiin mahdollisesti haitallisesti vaikuttavien kemiallisten torjunta-aineiden käyttöä voidaan vähentää.
Esimerkiksi geneettisesti muunnetut kasvit, jotka tuottavat luonnollisia hyönteisiä karkottavia yhdisteitä, voivat pienentää torjunta-aineiden kulutusta viljelmillä. Laajat tutkimukset ja sääntelyviranomaisten tarkastelut eivät ole löytäneet suoraa yhteyttä GMO-kasvien ja mehiläisten terveysongelmien välillä. Mehiläiskantojen huolestuttava väheneminen liittyy enemmänkin elinympäristöjen menetyksiin, sairauksiin, torjunta-aineiden käyttöön ja ilmastonmuutokseen. Näiden tosiasioiden ymmärtäminen voi auttaa hälventämään väärinkäsityksiä ja kiinnittämään huomiota todellisiin mehiläisiä uhkaaviin tekijöihin.
GMO: Faktaa ja harhaluuloja
Kun ihmiset kuulevat termin "GMO", se herättää usein huolta turvallisuudesta, ympäristövaikutuksista ja terveysriskeistä. Monet näistä peloista perustuvat kuitenkin väärinkäsityksiin.
Perusteltu näkemys GMO:ista
GMO:t ovat tehokas työkalu, joka voi auttaa ratkaisemaan monia elintarviketuotannon, lääketieteen ja ympäristön kestävyyden suurimpia haasteita. On ymmärrettävää, että uudet teknologiat herättävät huolta, mutta on myös äärimmäisen tärkeää, että perustamme näkemyksemme tieteellisiin todisteisiin emmekä pelkoihin tai virheelliseen tietoon.
Bioteknologian neljä värikoodia
Biotekniikan neljä päätyyppiä luokitellaan usein eri alojen värien avulla.
1
Punainen bioteknologia (lääketiede):
lääketieteelliset ja farmaseuttiset sovellukset, kuten geeniterapia, lääkkeiden tuotanto ja rokotteiden kehittäminen.
2
Vihreä bioteknologia (maatalous):
esimerkiksi geenimuunnellut kasvit ja sadontuoton parantaminen.
3
Valkoinen bioteknologia (teollisuus):
teolliset prosessit ja esimerkiksi entsyymien, biopolttoaineiden ja biohajoavien muovien valmistus.
4
Sininen bioteknologia (meri):
meriekosysteemien organismien hyödyntäminen lääkkeiden ja elintarvikkeiden tuotannossa.